автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Лазерная система контроля качества изготовления узлов и деталей газоанализаторов

00348173Э

На правах рукописи

СИРОТСКИЙ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ

Специальность: 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва - 2009

003481739

Работа выполнена в Московском Государственном Университете Инженерной Экологии (МГУИЭ)

Научный руководитель:

доктор технических наук Гайтова Тамара Борисовна

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Дорохов Игорь Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Карабегов Михаил Александрович

кандидат технических наук, доцент Карлов Сергей Петрович

Ведущая организация: ОАО НПО «Химавтоматика», г. Москва.

Защита диссертации состоится 26 ноября 2009 г. в 14— часов в аудитории В-23 на заседании диссертационного совета Д 212.145.02 при Московском государственном университете инженерной экологии по адресу: 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, д. 21/4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУИЭ. Ваши отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 105066 г. Москва, ул. Старая Басманная, д. 21/4.

Автореферат разослан 24 октября 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Д 212.145.02 к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Значительную долю всех процессов контроля в элементах оптико-акустических газоанализаторов (ГА) составляют процессы контроля прямолинейности осей и профиля внутренней поверхности отверстий в узлах и деталях, в том числе в измерительных кюветах ГА.

Перспективными являются лазерные измерительные системы (ЛИС) позиционного типа (ПЛИС), в которых лазерный луч является эталонной базовой прямой. Существующие ПЛИС не получили широкого применения прежде всего из-за высокой погрешности измерения, обусловленной нестабильностью диаграммы направленности лазеров (ДНЛ). Этот недостаток устраняется в ЛИС с двумя оптически обращенными каналами (ЛИС ДОК), в которых вводится дополнительный канал, оптически обращенный на 180 относительно основного канала. Актуальными являются исследования, направленные на формирование комплексного подхода в проектировании ЛИС ДОК.

Проблемой повышения точности измерений занимались учёные: Телешевский В.И., Корндорф С.Ф., Веденов В.М., Мурачёв Е.Г., Бунько Е.Б., Харитонов В.И., и др. Выражаю признательность моему первому научному руководителю д.т.н., проф.

МГТУ «МАМИ»| Веденову В.М.

В основу диссертационного исследования положены наиболее значительные теоретические и экспериментальные результаты НИР и ОКР, выполненные соискателем в рамках научно-технических и отраслевых программ, в которых соискатель являлся непосредственным исполнителем:

- федеральной целевой научно-исследовательской программы (ФЦНИП) «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» «Машины и машиностроение будущего» Миннауки и технологий РФ по теме № 201-97 «Разработка автоматизированного комплекса контроля геометрических параметров технологического оборудования машиностроительного производства методами лазерных измерительных систем»;

- ФЦНИП Минобразования и науки РФ по темам № 201-02, № 201Н-04 «Разработка адаптивных систем активного контроля геометрических параметров деталей в процессе их формообразования»;

- отраслевой программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий», раздел «Высокоточные измерительные системы», по теме № 206ПТ-00 «Лазерная измерительная система для диагностирования геометрических параметров автоматизированного технологического оборудования машиностроительного производства».

Цель работы. Создание лазерной измерительной системы с улучшенными метрологическими характеристиками за счёт снижения погрешностей, повышения помехоустойчивости и автоматизации процесса измерений для контроля отверстий в узлах и деталях газоанализаторов. Задачи работы:

- создание классификации позиционных ЛИС ДОК для контроля прямолинейности и положения осей отверстий в узлах и деталях газоанализаторов;

- уточнение и исследование математических моделей оценки погрешностей, параметрического проектирования, анализа и синтеза ЛИС ДОК с разделёнными и совмещёнными каналами с учётом амплитудных погрешностей;

- разработка способа компенсации амплитудных флуктуаций и снижения их влияния на точность фотоэлектрических ЛИС;

- разработка принципов построения, базовых структурных и функциональных схем реализации ЛИС, а также элементов конструкций преобразовательных блоков ЛИС;

- экспериментальные исследования макета ЛИС и его элементов;

- разработка аппаратно-программных средств автоматизации сбора, регистрации, хранения и обработки измерительной информации.

Научная новизна. Научная новизна включает в себя:

- разработанную классификацию ЛИС ДОК для контроля прямолинейности и положения осей отверстий в узлах и деталях ГА, которая систематизирует способы построения ЛИС по конструктивным признакам, исполнению и назначению;

- уточнённую математическую модель оценки погрешностей ЛИС ДОК;

- запатентованный способ повышения точности и компенсации амплитудных погрешностей ЛИС (система отражённого луча);

- разработанный оптический блок ЛИС, его математическую модель и практические рекомендации по проектированию оптических блоков ЛИС ДОК;

- методы и реализующие их средства контроля прямолинейности осей и получения профиля внутренней поверхности отверстий в узлах и деталях газоанализаторов с визуальным воспроизведением объекта контроля;

- типовые функциональные и структурные схемы построения ЛИС в соответствии с разработанной классификацией и технологическими задачами контроля;

- созданную автоматизированную систему сбора данных и обработки результатов измерений в ЭВМ.

Практические результаты:

- создан действующий макет ЛИС ДОК и разработаны его составные блоки;

- разработаны средства и методы контроля параметров отверстий в узлах и деталях ГА;

- получен патент РФ на изобретение «Фотоэлектрический способ измерения механических перемещений»;

- за разработку лазерной измерительной системы получен диплом выставки «Золотые инновации России и стран СНГ», проходившей на ВВЦ в Москве.

Практическая ценность. Практической ценностью работы являются результаты, позволяющие создавать новые лазерные системы контроля качества изготовления отверстий в узлах и деталях ГА, отличающиеся более высокой точностью и помехоустойчивостью и более низкой стоимостью.

Сформулированы рекомендации и предложены решения по конструированию ЛИС ДОК, их узлов и блоков. ЛИС обеспечены аппаратно-программными средствами преобразования сигналов, ввода и обработки информации в ЭВМ.

Полученные практические и теоретические результаты позволяют значительно расширить области применения ЛИС ДОК во многих областях промышленности. Апробация и реализация результатов работы.

• Использование в учебном процессе:

Результаты диссертационной работы использовались при чтении лекций, в лабораторном практикуме, курсовом и дипломном проектировании на кафедрах «Автоматика и ПУ» МГТУ «МАМИ» и «МАСК» МГУИЭ.

• Участие в конференциях и семинарах:

Основные результаты работы обсуждались на 16 конференциях и семинарах, в том числе: Межд. н. симпозиум «60 лет воссоздания МАМИ», М., МГТУ «МАМИ»,

1999 г.; ММНК "XXVI Гагаринские Чтения", М, РГТУ «МАТИ», 2000 г.; 31-я МНТК ААИ, М., МГТУ «МАМИ», 2000 г.; МНТК «Гражданская авиация на рубеже веков», М., МГТУГА, 2001 г.; МНТК «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий», М.Сочи, 2001; 2005; 2008 г.; Российско-германская НТК «Датчики и системы», СПбГТУ, 2002 г.; 39-я МНТК ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», М., МГТУ «МАМИ», 2002 г.; 44-я МНТК «Проблемы качества и сертификация автотранспортных средств», г. Дмитров-7, НИЦИАМТ, 2003 г.; НПК «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments» ESEA-NI-04, М., РУДН, 2004 г.; 49-я МНТК ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», М., МГТУ «МАМИ», 2005 г.; МНМК «Высшее профессиональное образование в современной России: перспективы, проблемы, решения», М., МГТУ «МАМИ», 2005 г.; 5-я МЭНТК «Технологическая системотехника - 2006», ТулГУ, Тула, 2006 г.; ВМНПК молодых учёных «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем», М., МГИЭТ (ТУ), 2007 г. • Участие в выставках и презентациях:

1. ЛИС демонстрировалась в декабре 2000 г. на выставке-презентации «Золотые инновации России и стран СНГ» в г. Москве, на ВВЦ (ВДНХ). Экспонату присуждён диплом ВВЦ.

2. Стенд с ЛИС демонстрировался в марте 2005 г. на выставке научно-технических разработок МГТУ «МАМИ» к Международному Научному Симпозиуму, посвященному 140-летию МГТУ «МАМИ».

Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены в ООО «Система Групп» для контроля деталей энергоустановок и в ФГУП «75 Арсенал МО РФ», где была проведена опытная эксплуатация автоматизированной ЛИС ДОК для активного контроля прямолинейности и пространственного положения осей отверстий на участке ремонта инерциальных объектов. На защиту выносятся:

- классификация ЛИС для контроля параметров отверстий в узлах и деталях ГА, построенная исходя из конструктивных признаков и вариантов исполнения;

- уточнённая математическая модель оценки погрешностей ЛИС ДОК;

- запатентованный способ повышения точности измерений и снижения погрешностей ЛИС за счёт компенсации амплитудных флуктуации интенсивности излучения (система отражённого луча);

- математическая модель геометрических параметров и метод расчёта многофункционального оптического блока ЛИС;

- методика контроля положения осей и профиля внутренней поверхности отверстий в узлах и деталях ГА с визуальным воспроизведением объекта контроля;

- базовые структурные и функциональные схемы построения ЛИС ДОК для контроля параметров отверстий в узлах и деталях ГА в соответствии с разработанной классификацией;

- предлагаемое техническое решение и программное обеспечение компьютеризированной системы сбора и обработки измерительной информации в ЭВМ;

- анализ экспериментальных результатов и выводы, на основе которых сформулированы практические рекомендации по созданию ЛИС.

Публикации. По теме диссертационной работы имеется 51 публикация, в том числе: 1 патент РФ, 7 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 3 отчёта по НИР, издано одно методическое указание по выполнению лабораторной работы.

Изобретения. Получен патент РФ № 2196300 на изобретение «Фотоэлектрический способ измерения механических перемещений».

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы из 145 наименований и 5 приложений. Содержит 200 страниц машинописного текста, 123 рисунка и фотографии, 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются основные положения и цель, а также задачи исследования. Определяется научная новизна, практическая значимость, приводятся основные результаты работы.

В первой главе ставится задача по разработке средств контроля качества выполнения глубоких отверстий в деталях ГА, и анализируются имеющиеся технические решения. Установлено, что кювету ГА можно рассматривать как деталь с глубоким

отверстием глубиной L (рис. 1).

Методы контроля прямолинейности и положения осей отверстий можно разделить на две группы:

- средства и методы контроля без воспроизведения реальной оси;

- средства и методы контроля с воспроизведением реальной формы объекта контроля (оси отверстия).

Определено, что для ЛИС должна формироваться система координат с реализацией оси OZ при помощи лазерного луча. Отмечены преимущества и недостатки данного способа. Сформированы требования к современным ЛИ С и ряд частных задач, нуждающихся в проработке для создания высокоточных ПЛИС.

Во второй главе описаны принципы построения ПЛИС, особенности базирования в них, отмечено, что в ПЛИС базой является энергетическая балансная ось лазерного луча. Раскрыто понятие ЛИС ДОК, описаны принципы их построения. Оптическая часть системы ДОК обеспечивает разделение исходного лазерного луча на два луча, оптически обращенных друг относительно друга путём разворота одного из лучей на 180 ° вокруг своей оси так, что флуктуации энергетической оси одного из них находятся в противофазе по отношению к флуктуациям оси другого луча.

Два оптически обращенных канала могут быть сформированы в виде одного совмещённого (объединённого) луча, либо в виде двух раздельных лучей (каналов).

На рис. 2 показан принцип формирования ДОК с объединённым лучом. Входящий луч 1 попадает на кубик 2 и разделяется на два луча одинаковой мощности, один из которых - прямой луч 3. Второй луч попадает на отражатель 5, проходит через оборачивающую систему 7, в которой он оборачивается на 180 0 относительно своей оси, отражается от отражателя 9 и попадает на кубик 11, где оба луча совме-

Рис. 1. Кювета ГА

щаются относительно их энергетических центров и направляются на позиционно-чувствительный фотоприёмник (ПЧФ) 13.

жа

Рис. 3. Система координат ХОУ ПЧФ, на светочувствительную поверхность которого спроектированы совмещённые зонды прямого и обращенного каналов лазерного излучения

Рис. 2. Принцип формирования ДОК с объединённым лучом: 1 — входящий луч;

2 - разделяющий кубик; 3 - прямой луч; 4, 6,8,10 - обращенный луч; 5,9- отражатели; 7 - оборачивающая система; 11 -объединительный кубик; 12 - выходящий луч (два канала); 13 - ПЧФ; 14 - вся конструкция

Математические модели ЛИС ДОК рассматриваются в системе координат ХОУ ПЧФ, на светочувствительную поверхность которого спроектированы зонды прямого и обращенного каналов лазерного излучения (рис. 3). Энергетический центр зонда прямого канала лазерного потока излучения находится в точке Оп с координатами X; и У; (радиус вектор Г] ), а обращенного канала - в точке О0 с координатами

Х2 и У2 (радиус-вектор г2 ).

Для оценки эффективности стабилизации диаграммы направленности лазера (ДНЛ) используется коэффициент стабилизации ДНЛ (КСДНЛ), который показывает, во сколько раз введение второго обращенного оптического канала уменьшает нестабильность энергетической оси лазерного луча:

1

* М

(1)

где г - радиус-вектор погрешности положения энергетического центра светового зонда лазера без его разделения и обращения; 1^1 = 1^1 + 1^1 - результирующий радиус-вектор погрешности положения энергетических центров лазерных зондов в ЛИС ДОК (рис. 3).

Для систем с совмещённым лучом и раздельными лучами КСДНЛ соответственно равен:

{1 + гп)п и к = > (2> з)

К =

ф + т2п2 - 2тп соб^) ф + М2А'2 - 2Ш соб(у)

где Мят- соотношение мощностей прямого и обращённого каналов; Имп — соотношение радиус-векторов погрешностей прямого и обращённого каналов; у - угловая погрешность обращения каналов;

+ + + + - соотношение между пара-

метрами каналов; 5;, Б2 - координатные чувствительности ПЧФ; ^ - мощности излучения в каналах; к¡, к2 - коэффициенты усиления.

Предложено учитывать нестабильность соотношения интенсивностей в каналах во времени, для чего введена функция показывающая изменение соотношения во времени интенсивностей в каналах, например, из-за воздействия внешних гармонических помех (возмущений). Таким образом, отмечено, что ПЧФ чувствителен не только к координате, но ещё и амплитуде, что может вызывать погрешности измерения. Для выявления характера изменения КСДНЛ при изменении интенсивности падающего излучения используется функция стабилизации ДНЛ (ФСДНЛ). Для систем с совмещённым лучом и с раздельными лучами ФСДНЛ соответственно равна:

{1 + т)п и „ (1+М0)Ы (4,5)

^2{{)+т2п2-2д(})тпсо%{у) 4^ч2{})+М2Ы2-2д{{)Шсоъ(у)

где - функция нормированное™ интенсивности излучения в обращенном канале по отношению к прямому каналу.

Динамическая функция погрешности положения энергетического центра лазерного зонда позволяет оценить погрешности ЛИС, возникающих из-за неточностей положения результирующего радиус-вектора энергетического центра лазерного зонда в зависимости от флуктуаций интенсивностей излучения в каналах ЛИС. Она определяется как соотношение реального радиус-вектора погрешности положения энергетического центра светового зонда, состоящего из двух оптически обращенных каналов |, к мнимому радиус-вектору погрешности положения энергетического центра светового зонда |:

\Гкт\

Для систем с совмещённым и разделёнными лучами динамическая функция погрешности положения энергетического центра ЛЗ соответственно равна:

/ ч I т3п3+1-2тп (¡(«(у) И , ч I М1 Ы1 +1-2Ш са${у) , (7, 8)

'и \т!п!+я1(1)-2я(1)тпсы{у) Д'>~2д{1)Жсо*(?)

При д(0=соп81 динамическая функция погрешности положения энергетического центра лазерного зонда превращается в коэффициент пропорциональной ошибки.

Для оценки ошибки измерения, возникающей от снижения интенсивности излучения, используется коэффициент относительной амплитудной ошибки ЛИС ДОК:

Аг = Ы'Ы 100%. (9)

В третьей главе произведён математический анализ погрешностей ЛИС ДОК в среде МаШСАО. На рис. 4 показана зависимость коэффициента КСДНЛ для ЛИС ДОК с объединённым каналом, на

С

Рис. 5. Зависимости изменения КСДНЛ во вре-

Рис. 4. Трёхмерная зависимость ме™ при различных параметрах каналов и при коэффициента К стабилизации воздействии на каналы помех промышленной ДНЛ для ЛИС ДОК ОК от т и у частоты

при п - 0,99

В четвёртой главе предлагается новый способ построения ЛИС с улучшенными метрологическими характеристиками.

При использовании чувствительных к амплитудной модуляции ПЧФ, в ЛИС возникают случайные погрешности вследствие следующих причин:

1. Луч лазера может иметь собственные нестабильности интенсивности излучения во времени, т.е. временные флуктуации интенсивности излучения.

2. Лазерный луч, обладает затуханием, т.е. его интенсивность уменьшается за счёт поглощения и частичного рассеяния в среде распространения.

3. Между излучателем и ПЧФ, установленным оптически противоположно апертуре излучателя и перпендикулярно лазерному лучу, могут возникать амплитудно-фазовые флуктуации излучения, т.к. поверхности ПЧФ и апертуры лазера частично выполняют роль дополнительного внешнего оптического резонатора.

Абсолютная и относительная ошибки измерений составят:

Дг = к \-уи =

и.

и.

10БР

Ь ^ р

А г

7У = 1р=г100 = — к

5-ЮО (10)

где 1$ - текущее значение уровня интенсивности излучения ЛЗ; 10 - номинальное значение интенсивности излучения ЛЗ.

Повысить точность измерений предлагается введением обратной связи по интенсивности излучения, падающего на поверхность ПЧФ, конструктивно выражающейся в организации дополнительных измерений с коррекцией основных результатов измерений в ЭВМ («система отражённого луча» - СОЛ).

ПЧФ 4 (рис. 6) устанавливается под непрямым углом к лазерному лучу 2. Отражённый от ПЧФ луч попадает на амплитудный фотоприёмник б, где измеряется текущая интенсивность излучения для коррекции измерений, полученных на ПЧФ. Система 12 формирует эллиптическую форму луча, т.к. ПЧФ 4 установлен под ут-

9 10 11

Рис. 6. Система отражённого луча

лом, и если на него будет падать эллиптический луч, то на его поверхности он снова станет круглым, что обеспечит одинаковый масштаб измерений по координатам.

Разворот ПЧФ позволяет не допустить обратный ход луча в лазер, и также измерять интенсивность отражённого луча. На способ получен патент РФ № 2196300.

Техническим результатом использования способа СОЛ является повышение точности, стабильности

и помехоустойчивости ЛИС, расширение диапазона измерений за счёт устранения амплигудно-фазовых искажений и учёта флуктуаций интенсивности излучения в тракте прохождения луча.

В пятой главе на основе конструктивных признаков и вариантов исполнения дана классификация ЛИС для различных видов контроля качества изготовления деталей ГА с учётом предложенных решений.

По способу формирования ДОК, ЛИС могут быть: с объединёнными и разделёнными оптически обращенными каналами (ДОК ОК и ДОК РК).

По количеству ПЧФ: с одним, с двумя и более ПЧФ на измерительный канал.

По наличию оптического отражателя в подвижных узлах системы ЛИС ДОК могут быть: без отражателя, при этом ПЧФ размещается в преобразователе перемещений или на объекте контроля; с отражателем (отражателями), с размещением ПЧФ стационарно относительно блока лазерного излучателя; комбинированные, с реализацией обоих способов.

По месту расположения оптического блока формирования ДОК: стационарно вне объекта контроля, на одном жёстком основании с лазерным излучателем; непосредственно на объекте контроля, в оптическом блоке измерения перемещений, подвижно относительно лазерного излучателя.

По наличию опорного канала ЛИС ДОК могут быть: без опорного канала и с опорным каналом.

Опорный канал может иметь два назначения: для измерения нестабильности ДНЛ после ДОК и для контроля траектории движения измерителя.

По наличию системы компенсации амплитудных нестабильностей излучения, ЛИС ДОК могут быть: с системой отражённого луча и без неё. Подсистема СОЛ позволяет устранить обратное отражение луча по направлению к излучателю и возникающие амплитудные флуктуации, а также непрерывно измерять текущие значения интенсивности излучения.

По назначению и контролируемым параметрам ЛИС ДОК используют для контроля: прямолинейности перемещений (движения); прямолинейности осей отверстий; пространственного положения осей отверстий с воспроизведением оси; параметров отверстий.

Группа ЛИС ДОК для контроля параметров отверстий подразделяется на ЛИС для: определения прямолинейности оси и степени коробления отверстия; определения некруглости, профиля и трёхмерного моделирования отверстия.

tefoif уллк-еоага я,ча

Блок лазерного излучателя ЕяжфщщшИта

р=* ШКРК

-Ш

4-

ФИШ

11ЧФ,

ПНФ

Объект измерении

h

Рис. 7. Структурная схема ЛИС ДОК РК СОЛ с отражателем

V77 VTTTTTTTTTTTTTTTTTTT. ',/,>///.-/v. V \ фП[Ц/1

2 3 5 10 11 й 1 6 Рис. 8. Функциональная схема

ЛИС ДОК: 1 -основание; 2 -опора; 3 - контролируемая деталь; 4 - привод перемещения измерителя; 5 - самоцентрирующийся измеритель (ОФПБ); 6 -лазер; 7-блок формирования ДОК ОК; 8 - оптический делительный кубик; 9 - отражательный кубик; 10 - отражатель; 11,12 - ПЧФ; 13,14,15,16-усилители; 17 - ЭВМ

В соответствии с классификацией предложено 16 структурных схем построения ЛИС ДОК, ЛИС ДОК СОЛ. На рис. 7. приведена схема реализации ЛИС ДОК РК СОЛ с отражателем. Предложен ряд функциональных схем построения ЛИС ДОК. Схема с разработанным ОФПБ (рис. 8) обеспечивает контроль прямолинейности и пространственного положения оси отверстия.

Далее рассмотрены два вида измерительных преобразователей для ЛИС ДОК. 1. Измерительный узел ЛИС, состоящий из триппель-призмы в оправке, самоцентрирующейся в контролируемом отверстии по трём точкам на опорах А, В, и С (рис. 9). Вершина триппель-призмы находится в точке О, а основание (передняя плоскость) параллельно сечению контролируемого отверстия.

Подобная конструкция позволяет создавать системы двух типов. Тип первый. Система для контроля прямолинейности оси отверстия при допущении, что отверстие абсолютно круглое и постоянного диаметра. Данная задача возникает при контроле изделий на прогиб, искривление, деформацию и т.д.

Тип второй. Система для получения профиля поперечного сечения, трёхмерной модели внутренней поверхности отверстия:

, Yc, - Уо, - г cos ^Д -yj> (И)

где Хс - вычисляемые координаты профиля отверстия; /?, - текущий угол поворота; Хо - измеряемые координаты положения оси отверстия в текущем сечении.

Хс, = Хо, - г sin

л-f

Полученные выражения описывают относительные координаты точки касания измерительным узлом стенки отверстия в зависимости от заданного углового положения измерительного узла, поворачивающегося вокруг оси отверстия.

По типу конструкции привода и управлению процессом измерения системы могут быть: с последовательным продольно-шаговым и угловым движением, с одновременным равномерным продольным и угловым движением. В первом случае отверстие измеряется по сечениям, во втором случае - по спирали и строится трёхмерная модель. Описана техника измерений, методика обработки данных в среде Ма&САО и получения трёхмерной спиралевидной визуализации (рис. 10).

в, с

Рис. 9. Схема измерительного преобразователя перемещений ЛИС - триппель-призма в самоцентрирующейся оправке

Рис. 10. Визуализация формы внутренней поверхности отверстия кюветы ГА в среде МаШСАБ

2. Многофункциональный оптико-фотоприёмный блок (ОФПБ) ЛИС с двумя ПЧФ и отражателем.

г

ч

Предложена компоновка данной конструкции и методика проектирования (рис. 11). Показана схема прохождения лучей (рис. 12). Создана математическая модель ОФПБ, связывающая его геометрические параметры и величины перемещений лазерного зонда по поверхностям ПЧФ при движении вдоль оси 02-

Рис. 11. Компоновка ОФПБ Рис. 12. Схема прохождения лучей

А2£ПЧФ,= О

АУЕпчт = Ъ tan(a)+ ^ a tan(a)+ с tan(a)+ AY i

АХГтт = b tan(/?) + - a tan(ß) + с tan(/?) + АХ

(12)

(13)

А21т^= О

\Мс){2/1ап{а)-2/-а + аш(а)+А<1 + Ье + гАУ + 21к)+2АУ 2(1ап(а)-1)

ш(р)(2./Ш^-г/'а + аШ^ + Иа + Ае + гАХ+И^^АХ 2(1ап0?)-1)

Установлено, что при измерении угловых перемещений данный ОФПБ имеет тангенциальные зависимости, но в области малых углов они могут считаться линейными.

АУ£„

AXZn

Habano

D

[

Инициализация драйвера устройства

31

Определение прерываний и адресов для DAQ |

■ Проверка работоспособности IbTOUT портов I -—-

| Инициализация модуля настройки портов | Назначение порт^ и их параметров ( | Инициализация модуля сканирования входных данных на с

Инициализация и запуск модулей, корректирующих дополнительные параметры сканирования (порты, время н др.)

Запуск DAQ на снятие данных

= £ s е-

IS s &

о а 8

Запуск временной задержки на сканирование

з:

Инициализация и запуск модуля фильтра помех с определенными параметрами

Запуск модуля построения на экране графика с заданными параметрами

| Передача точных значений в отдельные модули программы

Запись промежуточных данных в буфер хранения

Завершение работы мэдуля сканирования

Ожидание указаний пользователя

ЧлУС

X § Ü

а-а

з s

УКАЗАНИЯ ПОЛЬЗ OB ATE ЛЯ

Ж

Завершение работы программы и ее

оболочки

+ -

Выгрузка всех модулей программы

С

Остановка работы драйвера и модуля

Ж

ПХТУ

Сохранение результатов в ф айлы *.txt и * bin

Запуск диалогового окна

I Запись файла на диск I

I -

Конец

J

Рис. 13. Алгоритм программы

В шестой главе описаны экспериментальные установки и проведённые измерения.

Описан тип, свойства и характеристики применённых лазеров и ПЧФ, обосновано применение фотодиодного режима. Разработан прецизионный усилитель с максимальным коэффициентом усиления 106, возможностью установки смещения и коэффициента усиления, тарировки заданием опорного напряжения. Исследованы АЧХ и ФЧХ усилителя.

Для автоматизации ЛИС создана виртуальная измерительная система (ВИС) на основе модуля ICP DAS PCI-1202Н и разработана программа сбора данных на языке G (Джей) в среде программирования LabView, обеспечивающая снятие показаний с двух датчиков по четырём каналам. ВИС легко интегрируется в действующие АСУ ТП, и может применяться для производственных и исследовательских целей. Блок-схема алгоритма программы показана на рис. 13. Разработана ме-

тодика проведения измерений. Программа позволяет снимать показания параллельно по 4 каналам до 1800 измерений в секунду в униполярном и дифференциальном режимах, сохранять результаты в файл (*.txt и *.bin), графически отображать измеряемые сигналы «on-line», масштабировать графики.

Создан макет ЛИС с многофункциональным ОФПБ (рис. 14). Он состоит из платформы, на которой установлен двухкоординатный линейный шаговый двигатель (ЛШД) с ОФПБ, перемещающимся по двум координатам: продольно вдоль оси лазерного луча (координата Z) и поперечно (координата X). Разработана методика настройки и юстировки многофункционального ОФПБ ЛИС.

Для исследований «системы отражённого луча» был создан макет (рис. 15).

Проведены экспериментальные исследования нестабильностей ДНЛ. Положение энергетического центра ЛЗ зависит от прогрева и времени работы лазера, при этом имеет место дрейф энергетического центра относительно геометрического центра ЛЗ, который может меняться с течением времени и иметь амплитуду от 4 - 5 до 15 - 20 мкм (рис. 16).

Показано, что в ЛИС ДОК остаточная нестабильность ДНЛ мало зависит от фазы работы лазера и имеет размах 0,6 мкм (рис. 17). Коэффициент стабилизации ДНЛ составляет 10...30, и зависит от фазы работы лазера. Измерены амплитудные нестабильности лазеров, которые могут быть устранены применением СОЛ (рис. 18). В зависимости от типа лазера и условий его эксплуатации, амплитудная составляющая погрешности составляет 10 - 20 %.

Проведена экспериментальная апробация ОФПБ.

Предложена методика измерений и обработки результатов при помощи разработанной ВИС.

1 Л \21 Рис. 14. Макет ЛИС: 1 - плита; 2 -ЛШД; 3,4- приводы перемещений; 5,

18-провода; 6-контакты; 7, 15-стойки; 8, 11, 14 - микрометрические планшеты; 9 - механизм углового разворота; /0-триппель-призма; 12,13-ПЧФ; 16,17 - оптические кубики; 19-лазер; 20, 21, 22 - винты регулировки;

23 - основание блока лазера

Рис. 15. Макет ЛИС СОЛ

Создана методика обработки результатов контроля положения и пространственного моделирования осей отверстий, реализованная в среде МаЛСАБ (рис. 19), которая может быть интегрирована в действующие процессы.

Погрешность лазерной системы контроля составляет 1 мкм. Адекватность математической модели ОПФБ ЛИС подтверждена методами прикладной статистики.

Рис. 16. Результаты измерений нестабильности энергетического центра лазерного зонда

Рис. 18. Амплитудная нестабильность лазера

в кювете ГА с воспроизведением пространственного положения оси

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Систематизированы и классифицированы разновидности ЛИС ДОК, предложены структурные и функциональные схемы их реализации для контроля качества изготовления узлов и деталей газоанализаторов.

2. Установлена зависимость результатов измерений от интенсивности излучения лазера и развиты математические методы анализа и синтеза ЛИС ДОК по погрешностям на с учётом данной зависимости.

3. Разработан способ повышения точности лазерных систем за счёт устранения влияния амплитудных флуктуаций лазерного излучения.

4. Предложена методика проектирования ЛИС ДОК, ЛИС СОЛ и их основных блоков.

5. Для ЛИС ДОК создана виртуальная измерительная система и разработано программное обеспечение сбора и обработки данных, учитывающее структуру, режимы работы и параметры лазерных систем контроля.

6. Предложены методы сбора, обработки данных и воспроизведения геометрических параметров отверстий в узлах и деталях ГА и реализующие их средства.

7. Основная цель - разработка ЛИС контроля качества деталей ГА с улучшенными метрологическими характеристиками - достигнута за счёт применения разработанных решений. Погрешность контроля составляет 1 мкм/м.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Патент РФ № 2196300. Веденов В.М., Сиротский A.A. Фотоэлектрический способ измерения механических перемещений. Бюлл. № 1,2003.

2. Сиротский A.A. Повышение точности позиционных лазерных измерительных систем. // Электромагнитные волны и электронные системы, №12,2008. - с. 72 - 74.

3. Сиротский A.A. Лазерные измерительные системы с компенсацией амплитудных погрешностей измерений. // Электромагнитные волны и электронные системы, № 10,2009, с. 54-58.

4. Сиротский A.A., Дорохов И.Н., Володин В.М. Лазерные измерительные системы с двумя оптически обращенными каналами и отражателем для контроля геометрии протяжённых нефтегазовых трубопроводов // Химическое и нефтегазовое машиностроение, № 7,2008. - с. 29-31.

5. Сиротский A.A. Программное и математическое обеспечение автоматизированных прецизионных лазерных измерительных систем с двумя оптически обращенными каналами. // Известия МГТУ «МАМИ», №2, 2008. - с. 157 - 165.

6. Сиротский A.A., Мурачёв Е.Г., Дорохов И.Н. Компьютеризированные средства автоматизации контрольно-измерительных операций на основе технологии Lab VIEW. // Известия МГТУ «МАМИ», № 1,2009. - с. 179 - 185.

7. Сиротский A.A. Контроль отливок автоматизированными лазерными измерительными системами. // Литейщик России № 7 - 8,2002. - с. 27 - 29.

8. Веденов В.М., Сиротский A.A. Автоматизированный контроль осей отверстий деталей // Автомобильная промышленность, № 3, 2002. - с. 32 - 33.

9. Антипенко B.C., Сиротский A.A. Повышение точности измерения введением обратной связи по интенсивности луча лазера // Автотракторное электрооборудование, №6, 2004.-с. 37-41.

10. Сиротский A.A., Антипенко B.C., Чижков Ю.П. Способы устранения влияния флуктуаций лазерных лучей на точность измерения размерных параметров // Грузовик, № 10,2004.-с. 20-24.

11. Сиротский A.A. Применение среды «Маткад» для автоматизированной обработки информации с лазерной измерительной системы и трехмерного визуального моделирования объектов контроля // Известия ТулГУ. Серия «Технологическая системотехника». Выпуск 9, Тула: ТулГУ, 2006. - с. 85 - 92.

12. Сиротский A.A. Изучение автоматизированной лазерной измерительной системы. - М.: МГТУ «МАМИ», 2008, - 20 с.

13. Харитонов В.И., Веденов В.М., Сиротский A.A. и др. Разработка автоматизированного комплекса контроля геометрических параметров технологического оборудования машиностроительного производства методами лазерных измерительных систем. Отчёт о НИР (промежуточный) по теме №201-97. М: МГТУ «МАМИ», 2000 г. 58 с.

14. Харитонов В.И., Веденов В.М., Сиротский A.A. и др. Разработка автоматизированного комплекса контроля геометрических параметров технологического оборудования машиностроительного производства методами лазерных измерительных систем. Отчёт о НИР (окончательный) по теме №201-97. М: МГТУ «МАМИ», 2001 г. 93 с.

15. Антипенко B.C., Харитонов В.И., Сиротский A.A., и др. Разработка адаптивных систем активного контроля геометрических параметров деталей в процессе их формообразования. Отчёт о НИР (окончательный) по теме №201Н-04. М: МГТУ «МАМИ», 2004 г. 108 с.

Подписано в печать 22.10.09. Формат 60x84/16. Объём 1,0 п.л. Тираж 100. Заказ Издательский центр МГУИЭ. 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, д. 21/4

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. ЗАДАЧА РАЗРАБОТКИ ЛАЗЕРНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В УЗЛАХ И ДЕТАЛЯХ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ.

1.1. Устройство оптико-акустических газоанализаторов типа «КЕДР М» и задача по разработке средств контроля качества выполнения глубоких отверстий в узлах и деталях газоанализаторов.

1.1.1. Технические данные газоанализаторов типа «КЕДР М».

1.1.2. Устройство и работа газоанализаторов типа «КЕДР М».

1.2. Общая характеристика лазерных измерительных систем.

1.3. Метрологические аспекты контроля положения осей отверстий деталей.

1.3.1. Задачи контроля отклонений расположения осей отверстий.

1.3.2. Индуктивное устройство для измерения прямолинейности оси цилиндрических отверстий.

1.3.3. Задачи контроля комплексного показателя отклонения формы отверстия.

1.3.4. Переналаживаемая оправка для контроля отверстий.

1.4. Технология и методология контроля положения осей отверстий.

1.4.1. Средства и методы контроля и измерений осей отверстий без воспроизведения реальной оси.

1.4.2. Средства и методы измерений, основанные на воспроизведении реальной формы объекта контроля (оси отверстия).

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ И МИНИМИЗАЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ЛИС ДОК.

2.1. Общие принципы построения позиционных ЛИС.

2.2. Особенности базирования в ЛИС.

2.3. Принципы формирования двух оптически обращённых каналов.

2.4. Математические модели ЛИС ДОК.

2.4.1. Анализ ЛИС ДОК ОК.

2.4.2. Анализ ЛИС ДОК РК.

2.4.3. Модернизированная математическая модель ЛИС ДОК РК.

2.5. Математические модели оценки погрешностей ЛИС ДОК во времени

2.5.1. Математическая модель оценки погрешностей ЛИС ДОК ОК.

2.5.2. Математическая модель оценки погрешностей ЛИС ДОК РК с двумя ПЧФ во времени.

2.5.3. Оценка погрешности, обусловленной амплитудными явлениями.

2.6. Математические модели исследования погрешностей стабилизации ДНЛ и параметрического проектирования ЛИС ДОК.

2.6.1. Математические модели исследования погрешностей и параметрического проектирования ЛИС ДОК ОК с одним ПЧФ.

2.6.1.1. Математические модели исследования погрешностей и параметрического проектирования ЛИС ДОК ОК в стационарном режиме

2.6.1.2. Математические модели исследования погрешностей и параметрического проектирования ЛИС ДОК ОК во времени с учётом флуктуаций интенсивности излучения в каналах.

2.6.2. Математические модели исследования погрешностей и параметрического проектирования ЛИС ДОК РК.

2.6.2.1. Математические модели исследования погрешностей и параметрического проектирования ЛИС ДОК РК в стационарном режиме

2.6.2.2. Математические модели исследования погрешностей и параметрического проектирования ЛИС ДОК РК во времени с учётом флуктуаций интенсивности излучения в каналах.

2.7. Выводы.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ, АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЛИС ДОК.

3.1. Методы графоаналитического исследования на ПЭВМ математических моделей параметрического проектирования и синтеза ЛИС ДОК.

3.2. Анализ, синтез и параметрическое проектирование систем с объединёнными каналами ЛИС ДОК ОК.

3.2.1. Анализ ЛИС ДОК ОК по коэффициенту стабилизации ДНЛ.

3.2.2. Синтез ЛИС ДОК ОК по основным параметрам.

3.2.3. Исследование коэффициента стабилизации К для ЛИС ДОК ОК при нестабильностях в каналах.

3.3. Анализ, синтез и параметрическое проектирование систем с разделёнными каналами ЛИС ДОК РК.

3.3.1. Анализ отличительных параметров ЛИС ДОК РК.

3.3.2. Анализ ЛИС ДОК РК по коэффициенту стабилизации ДНЛ.

3.3.3. Синтез ЛИС ДОК РК по основным параметрам.

3.3.4. Исследование коэффициента стабилизации для ЛИС ДОК РК при нестабильностях в каналах.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЛАЗЕРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ЗА СЧЁТ СНИЖЕНИЯ ВЛИЯНИЯ АМПЛИТУДНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРОВ.

4.1. Влияние свойств оптической среды распространения луча на интенсивность излучения.

4.2. Влияние неоднородностей воздушного тракта на распространение лазерного луча.

4.3. Способ компенсации погрешностей от амплитудных нестабильностей излучения введением обратной связи по интенсивности луча лазера.

4.4. Патентная защита предложенного способа.

4.5. Лазерная измерительная система с двумя оптически обращенными каналами и системой отражённого луча.

4.6. Выводы.

ГЛАВА 5. КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ.

5.1. Разработка классификации ЛИС ДОК для контроля качества изготовления узлов и деталей газоанализаторов.

5.1.1. Классификация ЛИС ДОК по конструктивным признакам.

5.1.2. Классификация ЛИС ДОК по вариантам исполнения.

5.1.3. Классификация ЛИС ДОК по назначению и контролируемым параметрам.

5.1.4. Особенности построения ЛИС с опорным каналом.

5.2. Структурные схемы реализации ЛИС ДОК в соответствии с их классификационными признаками.

5.3. Функциональные схемы реализации автоматизированных лазерных измерительных систем с двумя оптически обращенными каналами для контроля параметров отверстий в узлах и деталях газоанализаторов.

5.3.1. Схема базирования деталей.

5.3.2. Варианты реализации функциональных схем автоматизированных ЛИС ДОК контроля отверстий.

5.4. Оптико-фотоприёмные блоки ЛИС ДОК.

5.4.1. Измерительный преобразователь с отражателем для контроля отверстий в узлах и деталях газоанализаторов.

5.4.1.1. Математическая модель контроля прямолинейности оси отверстия в узлах и деталях газоанализаторов измерительным преобразователем с отражателем.

5.4.1.2. Математическая модель воспроизведения внутренней поверхности отверстия в узлах и деталях газоанализаторов измерительным преобразователем с отражателем.

5.4.1.3. Методика контроля профиля внутренней поверхности отверстия в детали и алгоритм обработки информации среде MathCAD с построением визуальной модели отверстия.

5.4.2. Многофункциональный оптико-фотоприёмный блок ЛИС с двумя ПЧФ и отражателем.

5.4.2.1. Методика проектирования и математическая модель многофункционального оптико-фотоприёмного блока ЛИС.

5.4.2.2. Расчётно-аналитические исследования математической модели и получение номограмм синтеза многофункционального оптического блока ЛИС.

5.4.2.3. Указания по применению методики параметрического проектирования оптико-фотоприёмного блока ЛИС.

5.4.2.4. Применение многофункционального оптического блока ЛИС для контроля параметров отверстий в деталях газоанализаторов.

5.5. Выводы.

ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БЛОКОВ ЛАЗЕРНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ.

6.1. Конструктивные элементы макетов ЛИС.

6.1.1. Блок лазерного излучателя.

6.1.2. Оптико-фотоприёмный блок.

6.1.3. Разработка прецизионного электронного усилителя ЛИС.

6.1.4. Аппаратно-программные средства автоматизации ЛИС ДОК.

6.2. Исследование макета ЛИС с многофункциональным оптико-фотоприёмным блоком.

6.3. Конструкция экспериментального макета ЛИС СОЛ.

6.4. Конструкция экспериментальной установки для исследования параметров нестабильности поперечной ДНЛ лазеров.

6.5. Методика настройки и юстировки ЛИС.

6.6. Результаты экспериментальных исследований ЛИС и их блоков.

6.6.1. Экспериментальные исследования нестабильности поперечной ДНЛ газовых лазерных излучателей.

6.6.2. Экспериментальные исследования остаточной нестабильности поперечной ДНЛ в ЛИС ДОК.

6.6.3. Экспериментальные исследования нестабильности поперечной ДНЛ полупроводникового лазера.

6.6.4. Экспериментальные исследования нестабильности амплитудной интенсивности излучения лазеров и их влияния на точность измерений

6.6.5. Применение ЛИС с многофункциональным оптическим блоком для активного контроля качества кювет ГА в процессе их изготовления на технологическом оборудовании.

6.6.6. Экспериментальная апробация многофункционального оптического блока ЛИС ДОК для контроля прямолинейности в процессе изготовления кювет газоанализаторов.

6.6.7. Проверка адекватности математической модели ОПФБ методами прикладной статистики.

6.7. Системная методика автоматизированной программной обработки данных в ЛИС ДОК РК при контроле отверстий в кюветах газоанализаторов с визуализацией объекта контроля.

6.8. Выводы.

Актуальность работы. Значительную долю всех процессов контроля в элементах оптико—акустических газоанализаторов (ГА) составляют процессы контроля прямолинейности осей и профиля внутренней поверхности отверстий в узлах и деталях, в том числе в измерительных кюветах ГА.

Наиболее перспективными для реализации систем высокоточного автоматизированного контроля качества изготовления кювет ГА являются лазерные измерительные системы (ЛИС) позиционного типа (ПЛИС), в которых лазерный луч является эталонной базовой прямой. Существующие ПЛИС не получили широкого применения прежде всего из-за их высокой погрешности измерения, обусловленной нестабильностью диаграммы направленности лазеров (ДНЛ). Этот недостаток устраняется введением дополнительного канала, оптически обращённого на 180 ° относительно основного канала. Такие ЛИС стали называться лазерными измерительными системами с двумя оптически обращёнными каналами (ЛИС ДОК) [11, 12, 13, 14, 20, 21, 24, 26, 36, 59]. Проблемой повышения точности измерений занимались учёные: Теле-шевский В.И., Корндорф С.Ф., Веденов В.М., Мурачёв Е.Г., Бунько Е.Б., Харитонов В.И., и др. Выражаю признательность моему первому научному руководителю д.т.н., проф. МГТУ «МАМИ»|Веденову В.М.

Актуальными являются исследования, направленные на формирование комплексного подхода в проектировании ПЛИС, повышения помехоустойчивости и точности измерений, вопросы совершенствования и исследования математических моделей ЛИС ДОК, разработка средств автоматизации сбора информации.

Цель работы. Создание лазерной измерительной системы с улучшенными метрологическими характеристиками за счёт снижения погрешностей, повышения помехоустойчивости и автоматизации процесса измерений для контроля отверстий в узлах и деталях газоанализаторов.

Задачи работы. Достижение целей обеспечивается решением следующих научно-исследовательских и научно-технических задач:

- создание классификации позиционных ЛИС ДОК для контроля прямолинейности и положения осей отверстий в узлах и деталях ГА;

- уточнение и исследование математических моделей оценки погрешностей, параметрического проектирования, анализа и синтеза ЛИС ДОК с разделёнными и совмещёнными каналами с учётом амплитудных погрешностей;

- разработка способа компенсации амплитудных флуктуаций и снижения их влияния на точность фотоэлектрических ЛИС;

- разработка принципов построения, базовых структурных и функциональных схем реализации ЛИС, а также элементов конструкций преобразовательных блоков ЛИС;

- экспериментальные исследования макета ЛИС и его элементов;

- разработка аппаратно-программных средств автоматизации сбора, регистрации, хранения и обработки измерительной информации.

Методы исследований. Исследования базируются на фундаментальных положениях точных наук: математики, физики, пространственной геометрии, оптики и теории оптических и лазерных систем, электроники, автоматики, теории фотоэлектрических систем.

Расчётно-аналитические и экспериментальные исследования выполнялись с применением современной вычислительной техники. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораториях МГУИЭ и МГТУ «МАМИ» на макетах и опытных образцах ЛИС.

Научная новизна. Научная новизна включает в себя:

- разработанную классификацию ЛИС ДОК для контроля прямолинейности и положения осей отверстий в узлах и деталях ГА, которая систематизирует способы построения ЛИС по конструктивным признакам, исполнению и назначению;

- уточнённую математическую модель оценки погрешностей ЛИС ДОК;

- запатентованный способ повышения точности и компенсации амплитудных погрешностей ЛИС (система отражённого луча);

-разработанный оптический блок ЛИС, его математическую модель и практические рекомендации по проектированию оптических блоков ЛИС ДОК;

- методы и реализующие их средства контроля прямолинейности осей и получения профиля внутренней поверхности отверстий в узлах и деталях газоанализаторов с визуальным воспроизведением объекта контроля;

- типовые функциональные и структурные схемы построения ЛИС в соответствии с разработанной классификацией и технологическими задачами контроля;

- созданную автоматизированную систему сбора данных и обработки результатов измерений в ЭВМ.

Практические результаты. Научная новизна подтверждается полученными практическими результатами, а именно:

- создан действующий макет ЛИС ДОК и разработаны его составные блоки;

- разработаны средства и методы контроля параметров отверстий в узлах и деталях ГА;

- получен патент РФ на изобретение «Фотоэлектрический способ измерения механических перемещений»;

- за разработку лазерной измерительной системы получен диплом выставки «Золотые инновации России и стран СНГ», проходившей на ВВЦ в Москве.

Практическая ценность

Практической ценностью работы являются результаты, позволяющие создавать новые лазерные системы контроля качества изготовления отверстий в узлах и деталях ГА, отличающиеся более высокой точностью и помехоустойчивостью и более низкой стоимостью.

Сформулированы рекомендации и предложены решения по конструированию ЛИС ДОК, их узлов и блоков. ЛИС обеспечены аппаратно-программными средствами преобразования сигналов, ввода и обработки информации в ЭВМ.

Полученные практические и теоретические результаты позволяют значительно расширить области применения ЛИС ДОК во многих областях промышленности.

Степень обоснованности полученных результатов. Полученные научные результаты, положения, рекомендации и выводы, базируются на положениях фундаментальной теории и подтверждены всесторонними практическими и теоретическими исследованиями, выполненными с применением современных методов и технических средств. Сформированные представления согласуются с теорией смежных отраслей наук. Экспериментальные исследования, выполненные на макете ЛИС, полностью согласуются с результатами теоретических и расчётно-аналитических исследований.

Апробация и реализация результатов работы

• Участие в конкурсных государственных отраслевых программах:

В основу диссертационного исследования положены наиболее значительные результаты НИР и ОКР, выполненные лично соискателем или при непосредственном участии соискателя в рамках соответствующих научно-технических и отраслевых программ:

1. Федеральной целевой научно-исследовательской программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» «Машины и машиностроение будущего» Миннауки и технологий РФ по теме №201-97 «Разработка автоматизированного комплекса контроля геометрических параметров технологического оборудования машиностроительного производства методами лазерных измерительных систем» [12, 13, 15].

2. Федеральной целевой научно-исследовательской программы Минобразования и науки РФ по теме №201-02, №201Н-04 «Разработка адаптивных систем активного контроля геометрических параметров деталей в процессе их формообразования» [14, 15].

3. Отраслевой программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий», раздел «Высокоточные измерительные системы», по теме №206ПТ-00 «ЛИС для диагностирования геометрических параметров автоматизированного технологического оборудования машиностроительного производства».

• Использование в учебном процессе:

Результаты диссертационной работы используются при чтении лекций, в лабораторном практикуме, курсовом и дипломном проектировании на кафедрах «Автоматика и ПУ» МГТУ «МАМИ» [11, 55, 54, 57] и «МАСК» МГУИЭ. Лично автором создан автоматизированный экспериментальный макет ЛИС на котором выполнялись лабораторные работы.

• Участие в конференциях и семинарах:

Результаты работы обсуждались на 16 конференциях и семинарах:

1. МНС «60 лет воссоздания МАМИ». 27-я НТК ААИ (Ассоциации Автомобильных Инженеров России). Автотракторостроение, промышленность и высшая школа. Секция «Методы обработки, станки и инструменты». М., МГТУ «МАМИ», 29-30 сентября 1999 г.

2. Международная молодежная научная конференция "XXVI Гагаринские Чтения". М., РГТУ «МАТИ», 10-15 апреля 2000 г.

3. 31-я МНТК ААИ, посвященная 135-летию МГТУ «МАМИ». «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров». Секция «Автоматизированное управление, электроника и электрооборудование автотракторной техники». М., МГТУ «МАМИ», 27-28 сентября 2000 г.

4. МНТК, посвященная 30-летию со дня основания МГТУ Гражданской Авиации «Гражданская авиация на рубеже веков». М., МГТУГА, 30-31 мая 2001 г.

5. Международная юбилейная научно-практическая конференция «Народное образование в XXI веке». М., МПУ, 6-7 июня 2001 г.

6. МНТК и Российская научная школа молодых учёных и специалистов «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий». М.-Сочи, 1-10 октября 2001 г.

7. Российско-германская научно-техническая конференция «Датчики и системы». СПбГТУ, 24-27 июня 2002 г.

8. -39-я МНТК ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». М., МГТУ «МАМИ», 25-26 сентября 2002 г.

9. 44-я МНТК «Проблемы качества и сертификация автотранспортных средств». 2-3 декабря 2003 г., г. Дмитров-7 Моск. обл., ЬШЦИАМТ.

10. Научно-практическая конференция «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments» ESEA-NI-04. М., РУДН, 15 ноября 2004 года.

11. 49-я МНТК ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». 23-24 марта 2005 года. М., МГТУ «МАМИ».

12. Международная научно-методическая конференция «Высшее профессиональное образование в современной России: перспективы, проблемы, решения», проводимая в рамках МНС, посвященного 140-летию МГТУ «МАМИ». М., МГТУ «МАМИ», 23-24 марта 2005 г.

13. МНТК и Российская научная школа молодых учёных и специалистов «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий». М.-Сочи, 2005 г.

14. Пятая Международная электронная научно-техническая конференция «Технологическая системотехника - 2006». ТулГУ. Тула, 2006 г.

15. Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция молодых учёных, специалистов, преподавателей, аспирантов и студентов «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем». МГИЭТ (ТУ), 29-30 ноября 2007 г.

16. МНТК и Российская научная школа молодых учёных и специалистов «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий». М.-Сочи, 2008 г. • Участие в выставках и презентациях:

1. ЛИС демонстрировалась на выставке-презентации «Золотые инновации России и стран СНГ», в г. Москве, в пав. №69 ВВЦ (ВДНХ), 6-9 декабря 2000 года. По результатам участия в выставке от МГТУ «МАМИ» конкурсной комиссией присуждён диплом за разработку лазерной измерительной системы за подписью первого заместителя министра промышленности, науки и технологий РФ М.П. Кирпичникова.

2. Стенд с ЛИС демонстрировался 23-24 марта 2005 г. на выставке научно-технических разработок МГТУ «МАМИ», к Международному Научному Симпозиуму, посвящённому 140-летию МГТУ «МАМИ».

Внедрение результатов работы:

Результаты работы внедрены в ООО «Система Групп» для контроля деталей энергоустановок и в ФГУП «75 Арсенал МО РФ», где была проведена опытная эксплуатация автоматизированной ЛИС ДОК для активного контроля прямолинейности и пространственного положения осей отверстий на участке ремонта инерциальных объектов.

На защиту выносятся: классификация ЛИС для контроля параметров отверстий в узлах и деталях ГА, построенная исходя из конструктивных признаков и вариантов исполнения; уточнённая математическая модель оценки погрешностей ЛИС ДОК; запатентованный способ повышения точности измерений и снижения погрешностей ЛИС за счёт снижения влияния амплитудных флуктуаций интенсивности излучения (система отражённого луча); математическая модель геометрических параметров и метод расчёта многофункционального оптического блока ЛИС;

- методика контроля положения осей и профиля внутренней поверхности отверстий в узлах и деталях ГА с визуальным воспроизведением объекта контроля;

- базовые структурные и функциональные схемы построения ЛИС ДОК для контроля параметров отверстий в узлах и деталях ГА в соответствии с разработанной классификацией;

- предлагаемое техническое решение и программное обеспечение компьютеризированной системы сбора и обработки измерительной информации в ЭВМ;

- анализ экспериментальных результатов и выводы, на основе которых сформулированы практические рекомендации по созданию ЛИС. Публикации

По теме диссертационной работы имеется 51 публикация, ряд из которых написан в соавторстве, в том числе: 1 патент РФ, 7 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 3 отчёта по НИР, издано одно методическое указание по выполнению лабораторной работы. Изобретения

Российским агентством по патентам и товарным знакам по заявке №2001117704 от 29.06.2001 выдан патент №2196300 на изобретение «Фотоэлектрический способ измерения механических перемещений».

Структура и объём диссертации

Выполненная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов и 5 приложений.

Диссертационная работа выполнена на 200 страницах машинописного текста, иллюстрирована 123 рисунками и фотографиями, содержит 7 таблиц, а список цитированной литературы включает 145 наименований, в том числе 3 зарубежных.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Задача разработки современных средств и методов активного и пассивного контроля прямолинейности осей и внутренней поверхности отверстий в узлах и деталях технических систем является актуальной.

2. Наибольшие требования по геометрической точности предъявляются к кюветам газоанализаторов, предназначенных для определения малых концентраций примесей в газах и востребованных в медицинской промышленности, системах экологического мониторинга и жизнеобеспечения. Такие кюветы отличаются большей длиной, что затрудняет их контроль обычными методами и средствами.

3. Рассмотренная научная задача разработки средств и методов контроля геометрических параметров отверстий в узлах и деталях газоанализаторов может быть эффективно решена только применением ЛИС. ЛИС весьма перспективны и свободны от большинства недостатков, присущих иным методам контроля, могут быть успешно автоматизированы и интегрированы в автоматизированные системы управления технологическими процессами и производствами (АСУ ТП).

4. Современные лазерные датчики высокочувствительны, имеют малую массу, малые габариты, и практически линейную характеристику. Это позволяет создавать высокотехнологичные, новые и перспективные ЛИС.

5. На основе анализа требований к современным ЛИС установлено, что наиболее перспективными и экономически выгодными являются ЛИС с двумя оптически отражёнными каналами (ЛИС ДОК).

6. Исследованы математические модели ЛИС ДОК. Модернизирована математическая модель ЛИС ДОК РК с двумя ПЧФ, отличающаяся учётом оптико-световых характеристик фотоприёмников прямого и обращённого каналов.

7. Получены математические модели оценки погрешностей во времени для ЛИС ДОК с одним и двумя ПЧФ, применены понятия «Функция стабилизации ДНЛ», «Динамическая функция погрешности положения энергетического центра лазерного зонда», «Мнимый радиус-вектор положения энергетического центра лазерного зонда», «Коэффициент относительной амплитудной ошибки ЛИС ДОК».

8. Установлено, что коэффициент К стабилизации ДНЛ (КСДНЛ) теоретически может достигать значений 80 — 100 единиц, а практически для реализуемых конструкций достигает 30 — 50 единиц.

9. Установлено, что предельно допустимыми параметрами ЛИС ДОК, обеспечивающими высокие показатели стабилизации ДНЛ, являются т = 0,95, п = 0,95, у = 0,05.

10. Установлено, что ухудшение значения одного из параметров т или п, приводит к существенному снижению коэффициента К, при этом улучшение других параметров не даст заметного улучшения точности ЛИС. Целесообразно производить анализ и синтез ЛИС, придерживаясь при этом равенства значений коэффициентов т и п.

11. Установлено, что ввиду наличия амплитудной чувствительности ПЧФ, на точность ПЛИС влияют амплитудные нестабильности и флуктуации лазерного излучения.

12. Исследовано влияние на каналы ЛИС ДОК внешних модулирующих возмущений и показано, что при этом в неблагоприятных условиях КСДНЛ не снижается ниже 10—15 единиц.

13. Предложен способ снижения погрешностей и повышения стабильности и помехоустойчивости ЛИС введением дополнительных измерений интенсивности лазерного излучения с коррекцией результатов в ЭВМ (Система отражённого луча — СОЛ). Способ «СОЛ» позволяет повысить точность измерений на 20 %, устранив влияние амплитудных флуктуаций.

14. Разработана классификация ЛИС ДОК, ЛИС ДОК СОЛ и их разновидностей, в основе которой положены конструктивные признаки и на основе которой предложены 16 базовых структурных схем реализации ЛИС ДОК.

15. Разработаны и предложены функциональные схемы построения ЛИС для контроля протяжённых глубоких отверстий в узлах и деталях газоанализаторов, их прямолинейности и формы внутренней поверхности.

16. Предложены базовые варианты построения ЛИС ДОК СОЛ, отличающиеся высокой стабильностью работы в условиях амплитудных неста-бильностей интенсивности излучения лазера, погрешность которых составляет 1 мкм. Среднее расхождение между аттестационными измерениями и показаниями ЛИС составляет 0,727 мкм.

17. Разработаны средства и методы контроля осей и профиля отверстия с воспроизведением реальной оси относительно заданной технологической базы и получением визуальной трёхмерной модели объекта контроля на ЭВМ.

18. Создан и исследован многофункциональный оптико-фотоприёмный блок ЛИС, который может быть изготовлен в различных масштабах и применён как для контроля отверстий в готовых изделиях, так и для контроля подвижных органов технологического оборудования в процессе изготовления кювет, а также для исследовательских целей и поверки ЛИС. Создана математическая модель, связывающая параметры контроля с геометрическими параметрами элементов оптико-фотоприёмного блока. На основе математической модели создана методика параметрического проектирования оптико-фотоприёмных блоков ЛИС.

19. В рамках диссертационной работы спроектирован и реализован специализированный электронный усилительный блок, приведена его полная принципиальная схема. Блок обеспечивает усиление до 106, проведено исследование свойств усилительной схемы компьютерным моделированием.

20. Разработаны аппаратно-программные средства и методы проведения измерений, позволяющие проводить измерения координат по 4 каналам до 100000 элементов значений на трассах контроля до десятков метров длины.

21. Решены вопросы построения средств автоматизации измерений, сбора, хранения и обработки данных. ЛИС обеспечены высокоэффективной системой автоматизации на базе персональной ЭВМ со специализированным модулем, а также необходимым программным обеспечением. Для ЛИС создан функционально завершённый комплекс технических средств автоматизации, который легко встраивается в действующие технологические процессы АСУ ТП.

22. По результатам диссертационной работы получен патент РФ на изобретение.

23. В работе развита практика проектирования, анализа, синтеза, конструирования осеметрических позиционных ЛИС и их блоков. Разработанные средства и методы повышения точности ЛИС позволяют использовать более дешёвые лазерные излучатели.

24. Все теоретические результаты апробированы экспериментально на разработанных, созданных и реализованных макетах ЛИС в лабораторных условиях. Проведена серия экспериментальных исследований, полностью согласующаяся с теоретическими результатами. Даны практические рекомендации по построению и конструированию ЛИС ДОК и ЛИС ДОК СОЛ, обеспечивающих точность контроля порядка 1 мкм.

25. Основная цель - разработка ЛИС с улучшенными метрологическими характеристиками, достигнута.

26. Полученные результаты и сформированные рекомендации по проектированию ЛИС ДОК и ЛИС ДОК СОЛ, их узлов и блоков, предложенные технические решения, разработанные средства и методы, являются новыми, взаимосвязанными и логически завершёнными.

1. Сиротский А.А. Повышение точности позиционных лазерных измерительных систем. // Электромагнитные волны и электронные системы, №12, 2008, с. 72-74.

2. Сиротский А.А. Лазерные измерительные системы с компенсацией амплитудных погрешностей измерений. // Электромагнитные волны и электронные системы, №10, 2009, с. 54 — 58.

3. Сиротский А.А., Мурачёв Е.Г., Дорохов И.Н. Компьютеризированные средства автоматизации контрольно-измерительных операций на основе технологии Lab VIEW. // Известия МГТУ «МАМИ», №1, 2009 г., с. 179-185.

4. Сиротский А.А. Программное и математическое обеспечение автоматизированных прецизионных лазерных измерительных систем с двумя оптически обращёнными каналами. // Известия МГТУ «МАМИ», №2, 2008 г., с. 157-165.

5. Веденов В.М., Сиротский А.А. Автоматизированный контроль осей отверстий деталей. // Автомобильная промышленность, №3, 2002 г., с. 32-33.

6. Веденов В.М., Сиротский А.А. Фотоэлектрический способ измерения механических перемещений. Патент РФ №2196300. Опубл. 10.01.2003, Бюлл.№1.

7. Сиротский А.А. Контроль отливок автоматизированными лазерными измерительными системами. // Литейщик России №7-8, 2002 г., с. 27-29.

8. Антипенко B.C., Сиротский А.А. Повышение точности измерения введением обратной связи по интенсивности луча лазера. // Автотракторное электрооборудование, №6, 2004 г., с. 37 41.

9. Сиротский А.А., Антипенко B.C., Чижков Ю.П. Способы устранения влияния флуктуаций лазерных лучей на точность измерения размерных параметров. // Грузовик, №10, 2004 г., с. 20 — 24.

10. Веденов В.М., Сиротский А.А. Моделирование лазерной измерительной системы для контроля параметров отверстий деталей. 31-я МНТК ААИ к 135-летию МГТУ «МАМИ». Тезисы докладов. М., МГТУ «МАМИ», 2000.

11. Веденов В.М., Сиротский А.А. Автоматизированная лазерная измерительная система для процесса контроля отверстий деталей в условиях серийного производства. 31-я МНТК ААИ к 135-летию МГТУ «МАМИ». Тезисы докладов. М., МГТУ «МАМИ», 2000.

12. Веденов В.М., Сиротский А.А. Сравнительное исследование параметров лазеров для измерительных систем. Российско-германская конференция «ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ». СПбГТУ, 2002 г.

13. Веденов В.М., Сиротский А.А. Математическая модель лазерной измерительной системы для контроля прямолинейности осей и формы отверстий деталей. Сборник докладов 31-й МНТК ААИ к 135-летию МГТУ «МАМИ». Издание на CD-ROM. М., МГТУ «МАМИ», 2001.

14. Веденов В.М., Сиротский А.А. Метод автоматизированного контроля осей отверстий деталей. Сборник докладов 31-й МНТК ААИ к 135-летию МГТУ «МАМИ». Издание на CD-ROM. М., МГТУ «МАМИ», 2001.

15. Веденов В.М., Сиротский А.А. Сравнительное исследование параметров лазеров для измерительных систем Сборник докладов российскогерманской научно-технической конференции «Датчики и системы». СПбГТУ 2002.

16. Веденов В.М., Сиротский А.А. Метод моделирования временных погрешностей в лазерных измерительных системах с двумя оптически обращенными каналами. Сборник тезисов докладов 39-й МНТК ААИ. М., МГТУ «МАМИ», 2002.

17. Сиротский А.А. Высокоточная лазерная измерительная система с автоматизированным вводом информации в ЭВМ с цифровым сигнальным процессором. Сборник тезисов докладов 39-й МНТК ААИ. М., МГТУ «МАМИ», 2002.

18. Веденов В.М., Сиротский А.А. Анализ методов и средств контроля положения осей отверстий и конструкций технологических систем. Задачи новых исследований. Электронное издание на CD-ROM. XXXIX МНТК ААИ. Сборник избранных трудов. М.: МАМИ, 2002.

19. Сиротский А.А. Технологические области применения лазерных измерительных систем для контроля прямолинейности и положения осей отверстий в различных деталях машиностроения. Материалы 49-й

20. Сиротский А.А. Применение среды «Маткад» для автоматизированной обработки информации с лазерной измерительной системы и трехмерного визуального моделирования объектов контроля. // Известия

21. ТулГУ. Серия Технологическая системотехника. Выпуск 9. Труды участников Пятой международной электронной научно-технической конференции «Технологическая системотехника — 2006». Издательство ТулГУ, Тула, 2006. с. 85 92.

22. Веденов В.М., Сиротский А.А. Индивидуальная научно-методическая подготовка дипломантов и использование новейших разработок в дипломном проектировании. Международная конференция «Народное образование в XXI веке». Тезисы докладов. М: МПУ, 2001 г.

23. Веденов В.М. Исследование позиционно-чувствительных фотоприёмников в устройствах для контроля прямолинейности. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Москва, Московский станкоинструментальный институт, 1969 г.

24. Веденов В.М. Повышение эффективности автоматизированных технологических процессов машиностроительного производства методами лазерных измерительных систем. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. М., МГТУ «МАМИ», 1999 г.

25. Ревонченков A.M., Матросова В.В. Особенности проектирования электронных усилителей в лазерных измерительных системах. Тезисы докладов МНТК «100 лет российскому автомобилю. Промышленность и высшая школа». М., МГААТМ (МАМИ), 1996 г., стр. 36.

26. А.С. Батраков, М.М. Бутусов и др. Лазерные измерительные системы. Под ред. Д.П. Лукьянова. М., Радио и связь, 1981 г., 456 с.

27. Измерения в промышленности. Справочник в трёх книгах. Под ред. проф. П. Профоса, перевод с немецкого. М., Металлургия, 1990 г.

28. В.А. Афанасьев, A.M. Жилкин, B.C. Усов. Автоколлимационные приборы. М., Недра, 1982 г., 146 с.

29. В.Г. Герасимов, А.К. Гурвич и др. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник в двух книгах. М., Машиностроение, 1986 г.

30. Л.А. Аснис, В.П. Васильев, В.Б. Волконский и др. Лазерная дально-метрия. М., Радио и связь, 1995 г., 257 с.

31. С.Т. Цуккерман, Э.Д. Панков. Влияние воздушного тракта на точность приборов управления лучом. Известия ВУЗов, Приборостроение. Том XI. №12. Издание ленинградского института точной механики и оптики, 1968 г., 12 с.

32. Цуккерман С. Т. О достижимой чувствительности приборов управления оптическим лучом (ПУЛ). Изв. вузов СССР — «Приборостроение», 1966, т. 9, № 3.

33. Панков Э. Д. Система ПУЛ повышенной точности. Изв. вузов СССР — «Приборостроение», 1967, т. 10, № 7.

34. Чернов Л. А. Распространение волн в среде со случайными неодно-родностями. М., Изд-во АН СССР, 1958.

35. Кожевников Н. И. К вопросу о флуктуациях показателя преломления световых волн в приземных слоях атмосферы. Вестник МГУ, серия III «Физика, астрономия», 1963, № 3.

36. Ходара. Распространение излучения лазера в атмосфере. Труды ИИЭРЭ (русский перевод), 1966, т. 54, № 3.

37. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М., ГИФМЛ, 1962.

38. Ю.Ф. Застроган. Прецизионные измерения параметров движения с использованием лазера. М., Машиностроение, 1986 г., 270 с.

39. С.А. Кайдалов. Фоточувствительные приборы и их применение. М., Радио и связь, 1995 г., 120 с.

40. Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчёт и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов. М., Машиностроение, 1993 г., 416 с.

41. X. Харт. Введение в измерительную технику. М., Мир, 1999 г., 392 с.

42. М.М. Мухитдинов, А.С. Бернштейн, Н.И. Перова. Фотоэлектрические многопараметровые методы измерения. Ташкент, ФАН, 1979 г., 108 с.

43. Ю.Г. Якушенков. Теория и расчёт оптико-электронных приборов. М., Машиностроение, 1989 г., 360 с.

44. В.П. Булатов, И.Г. Фридлендер, и др. Расчёт точности машин и приборов. Под общей ред. В.П. Булатова и И.Г. Фридлендера. СПб, Политехника, 1993 г., 496 с.

45. Полупроводниковые инжекционные лазеры. Под. ред. У. Тсанга. М., Радио и связь, 1990 г., 320 с.

46. Я. Буда, В, Гановски, B.C. Вихман, А.И. Дащенко и др. Автоматизация процессов машиностроение. Под ред. А.И. Дащенко. М., Высшая школа, 1991 г., 480 с.

47. Ю.С. Шарин, Б.А. Якимович, Ю.И. Тулаев. Проектирование элементов и систем автоматизированного производства. Часть 1. Контроль размеров при обработке. М., Машиностроение, 1995 г., 110 с.

48. В.В. Карасев, А.А. Михеев, Г.И. Нечаев. Измерительные системы для вращающихся узлов и механизмов. М, Энергоатомиздат, 1996 г., 176 с.

49. A.M. Маханько. Контроль станочных и слесарных работ. М., Высшая школа, 1998 г., 286 с.

50. М.М. Гринштейн. Фотосопротивления в приборах промышленной автоматики. М., Л., Госэнергоиздат, 1962 г., 80 с.

51. B.C. Антипенко, В.В. Зубенко, А.Ю. Шашков. Физические основы формирования лазерного излучения. Применение в технологических целях. М., 2001 г., 96 с.

52. Ю.Ф. Опадчий., О.П. Глудкин, А.И. Агуров. Аналоговая и цифровая электроника. М., Горячая линия-Телеком, 1999 г., 768 с.

53. В.Н. Павлов, В.Н. Ногин. Схемотехника аналоговых электронных устройств. М., Горячая линия-Телеком, 2001 г., 320 с.

54. Л.К. Бузанова, А.Я. Глиберман. Полупроводниковые фотоприёмники. М., Энергия, 1976 г., 64 с.

55. В.В. Григорьянц, Ю.Б. Ильин. Оптические квантовые генераторы. М.,МЭИ, 1982 г., 77 с.

56. Е.Ф. Ищенко, Ю.М. Климков. Оптические квантовые генераторы. М., Советское радио, 1968 г., 470 с.

57. В.К. Базаров. Полупроводниковые лазеры и их применение. М., Энергия, 1969 г., 56 с.

58. Ю.Г. Кожевников. Оптические призмы. М., Машиностроение, 1984 г., 150 с.

59. Н.В. Кравцов, Ю.В. Стрельников. Позиционно-чувствительные датчики оптических следящих систем. М., Наука, 1969 г., 118 с.

60. М.И. Апенко, И.П. Араев и др. Оптические приборы в машиностроении. Справочник. М., Машиностроение, 1974 г., 238 с.

61. А.А. Харкевич. Борьба с помехами. Москва, Наука, 1965 г., 276 с.

62. Г.В. Погарев, Н.Г. Киселёв. Оптические котировочные задачи. Справочник. Д., Машиностроение, 1989 г., 262 с.

63. М.П. Мусьяков, И.Д. Миценко, Г.Г. Ванеев. Проблемы ближней лазерной локации. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000 г., 294 с.

64. Р.И. Гжиров. Краткий справочник конструктора. JL, Машиностроение, 1984 г., 464 с.

65. Н.Г. Фарзане, JI.B. Илясов, А.Ю. Азим-Заде. Технологические измерения и приборы. М., Высшая школа, 1989 г., 456 с.

66. А.Н. Ковшов. Технология машиностроения. М., Машиностроение, 1987 г., 320 с.

67. A.M. Туричин. Электрические измерения неэлектрических величин. M.-JL, Госэнергоиздат, 1959 г., 681 с.

68. Д. Кирьянов. MathCAD 2001. СПб., БХВ-Петербург, 2002 г., 544 с.

69. Н.Н. Евтихиев, Я.А. Купершмидт, и др. Измерение электрических и неэлектрических величин. М., Энергоатомиздат, 1990 г., 352 с.

70. Ю.К. Ребрин. Управление оптическим лучом в пространстве. М., Советское радио, 1977 г., 336 с.

71. A.M. Борбат, И.С. Горбань, Б.А. Охрименко и др. Оптические измерения. Киев, Издательство Технпса, 1967 г., 420 с.

72. Н.М. Тугов, Б.А. Глебов, Н.А. Чарыков. Полупроводниковые приборы. М., Энергоатомиздат, 1990 г., 576 с.

73. П.В. Новицкий. Основы информационной теории измерительных устройств. JL, Энергия, 1968 г., 248 с.

74. И.В. Дунин-Барковский. Основы взаимозаменяемости и технические измерения. М., Машиностроение, 1964 г., 304 с.

75. Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике. М., Наука, 1966 г., 246 с.

76. М.Я. Выгодский. Справочник по высшей математике. М., Наука, 1966 г., 872 с.

77. Е.И. Володин, A.M. Снетков, М.Ф. Идзон. Автоматизация и механизация средств контроля в машиностроении. Справочное пособие. М., Машгиз, 1962 г., 216 с.

78. К.Л. Куликовский, В .Я. Купер. Методы и средства измерений. М., Энергоатомиздат, 1986 г., 448 с.

79. В.В. Серегин, P.M. Кукулиев. Лазерные гирометры и их применение. М., Машиностроение, 1990 г., 288 с.

80. A.M. Корытин, и др. Автоматизация типовых технологических процессов и установок. М., Энергоатомиздат, 1988 г., 432 с.

81. С.Н. Власов, Г.М. Годович, Б.И. Черпаков. Устройство, наладка и обслуживание металлообрабатывающих станков и автоматических линий. М., Машиностроение, 1995 г., 464 с.

82. Джеффри Тревис. Lab VIEW для всех. М., Приборкомплект, ДМК-пресс, National Instruments, 2004 г., 544 с.

83. Кириллов А.И., Морсков В.Ф., Устинов Н.Д. Дозиметрия лазерного излучения. М.: Радио и связь. 1983. 192 с.

84. Рахманов Б.Н., Чистов Е.Д. Безопасность при эксплуатации лазерных установок. М.: Машиностроение. 1981. 113 с.

85. Справочник по лазерам, пер. с англ. A.M. Прохорова. Том 1, М. -1978.

86. Вагнер Е.Т. и др. Лазерные оптические методы контроля в самолетостроении. М., Машиностроение, 1974, 176 с.

87. Веденов В.М., Беляев В.Г. Оценка погрешностей лазерных измерительных систем. Всесоюзная конференция «Робототехника и автоматизация производственных процессов РАПП83». Барнаул 1983 г.

88. Веденов В.М., Волкова Е., Михайлов Л.Н. Оптико-электронные методы контроля непрямолинейности и неплоскостности. Сборник НИИ метрологии.Вузов, вып. 4, 1974 г.

89. Чудаков А.Д. Системы управления гибкими комплексами механообработки. М.: Машиностроение, 1990. 240 с.

90. Грибовский В.П. Полупроводниковые лазеры. Мн.: Университетское, 1988 г., 304 с.

91. А.Г. Сергеев. Метрология. М.: Логос, 2005 г., 272 с.

92. М.В. Кулаков. Технологические измерения и приборы для химических производств. М., Машиностроение, 1983 г., 424 с.

93. А.В. Соколов. Устройство для стабилизации энергетической оси пучков излучения. А.с. СССР SU 1548662, класс 5G01B9/00//G01B11/26. 07.03.90. Бюл. № 9.

94. В.Г.Пустовалов. Оправка переналаживаемая для контроля отверстий.

95. A.с. СССР SU 1763865. 23.09.92. Бюл. №35.

96. Алешин И.Н., Близгарев В.П., Галецкий B.C., Иванов Г.В., Соколов

97. B.Я., Улитин В.Д. Способ контроля и установки оси длинномерного изделия относительно базовой оси и прибор для его реализации. Патент РФ RU 2143097, класс 6G01B5/24, F41G1/393. 20.12.99, Бюл. № 35.

98. Братчев Б.П., Тверской Д.Н., Бекренев Н.В. Хонинговальный станок для обработки отверстий. Авторское свидетельство SU 1817413, класс 6В24ВЗЗ/02, 51/00, 1/04. 27.10.96, Бюл. № 30.

99. Андоскин В.Н., Астафьев С.П., Мезенцев С.В., Пушкарев М.А. Устройство для измерения диаметров глубоких отверстий. Патент РФ RU 2229685, класс 7G01B5/12,5/00. 27.05.2004, Бюл. № 15.

100. Горбунков М.В., Шабалин Ю.В. Способ стабилизации лазерного излучения. Патент РФ RU 2163412, кл. 7H01S3/13. 20.02.2001, Бюл. №5.

101. Осипов М.Н., Осипова JI.A. Лазерное центрирующее устройство. Патент РФ RU 2039933, класс G01C9/20. 20.07.95. Бюл. №20.

102. Котова С.П., Чернышев А.К., Якуткин В.В. Устройство для измерения перемещений на основе полупроводникового инжекционного лазера с внешней оптической обратной связью. Патент РФ RU 2102705, класс 6G01B21/00. 20.01.98. Бюл. № 2.

103. Беззубое А.В., Шалин А.П., Хостикоев М.З. и др. Устройство для измерения прямолинейности оси цилиндрических отверстий. Патент РФ RU 2099670, класс 6G01B5/24. 20.12.97, Бюл. № 35.

104. Беззубое А.В., Шалин А.П., Хостикоев М.З., и др. Устройство для измерения прямолинейности оси цилиндрических отверстий. Патент РФ RU 2087850, класс 6G01B5/24. 20.08.97, Бюл. № 23.

105. А.А.Винокуров, Д.В. Любченко. Устройство для контроля параллельности осей двух соосных отверстий. А.с. СССР SU 1446464А1, класс G01B11/27. 23.12.88. Бюл. №47.

106. А.с. СССР SU 1486785А1 (G01B11/27). Устройство для контроля^не-соосности отверстий.

107. Патент РФ RU 2087850. Устройство для измерения прямолинейности оси цилиндрических отверстий.

108. Ю.А. Каракулев, Н.А. Михайлов, И.И. Пичугий, О.Ф. Фомченко. Устройство для контроля положения оси отверстия. А.с. СССР SU 1490472А1, класс G01B11/27. 30.06.89. Бюл. №24.

109. Газоанализатор КЕДР-М. Руководство по эксплуатации. МЕКВ.413311.000 РЭ. НПО «Химавтоматика».

110. Dyson I., Noble P. I. W. Electrical read-out from optical alignement devices. Journal of scientific Instruments, 1964, v. 41, N 5.

111. PCI-1202 Software Manual for Windows 98/NT/2K/XP. Фирма ICP DAS, Version 2.03, 17 Oct., 2003, 70 c.

112. PCI-1202/1602/1800/1802 Hardware User's Manual. Фирма ICP DAS, Version 3.6, JAN 2005, PPH-014-36, 100 c.1. Z96>£0'89S1. A A