автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Оптический метод бесконтактного измерения малых линейных перемещений

На правах рукописи

ЛЫСОВ ИЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВИЧ

»

4 ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Специальность 05.02.11 - Методы контроля и диагностика в машиностроении

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена на кафедре автоматизации производственных процессов в Северо-Западном государственном заочном техническом университете (СЗТУ).

Ведущая организация - СКБ информационно-измерительных систем.

Защита диссертации состоится 20 июня 2006г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д212.244.01 в Северо-Западном государственном заочном техническом университете по адресу:

191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5, ауд.200.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Западного государственного заочного технического университета.

Автореферат разослан 19 мая 2006 г.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Сарвин Анатолий Александрович

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Федотов Алексей Иванович;

кандидат технических наук, доцент Карпова Галина Васильевна.

Ученый секретарь диссертационного совета

Иванова И.В.

2,00 & (V

лАгэа 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

В диссертации представлены исследования способов построения оптических бесконтактных микрометров для измерений и контроля малых линейных перемещений. Под термином «линейное перемещение» понимается изменение расстояния между двумя точками, вызванное либо действительным перемещением объекта контроля, либо приращением его размера, определяемого в этих точках.

Особенность исследуемых способов измерений и контроля линейных отрезков состоит в том, что их длина определяется по длине их оптического изображения. «Малыми перемещениями», в связи с этим принимаются такие, длину которых можно спроектировать в пространство изображений объектива с увеличением, большим единицы. Таким образом, понятие «малое перемещение» условное, не имеющее численного выражения, оно относиться не столько к самому перемещению, сколько к системам измерения.

Исследования подчинены решению проблем метрологического обеспечения современных наукоемких технологий путем создания развитого ряда схем измерения и способов их аппаратной реализации. В работе рассмотрены принципы получения измерительной информации, способы считывания результата измерений, анализ погрешностей, методика принятия решений в процедурах структурного синтеза.

Обобщение результатов исследований сделано с ориентацией на машинные методы проектирования устройств конкретного назначения.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Актуальность темы в совокупности определяет ряд факторов, в числе которых конкурентоспособность предприятий, современные тенденции метрологического обеспечения промышленных технологий, формирование машинных методов проектирования средств измерения.

Ключевым фактором конкурентоспособности для большинства промышленных предприятий является его способность быстро осваивать новые технологии, что неизбежно связано с решением задач их метрологического обеспечения. Решение таких задач при современной компьютеризации может быть автоматизировано, если сформирована достаточно развитая база данных по группам типовых задач.

Методы оптотехники и оптоэлектроники стали приоритетным направлением в решении таких задач. Приоритет обусловлен высоким уровнем развития оптотехники, фотоэлектроники и цифровой техники и наряду с этим оптические методы в наибольшей степени обладают функциональной полнотой.

Задачи бесконтактных измерений, контроля и задания малых перемещений до настоящего времени не имервд(ДОР/Т&т^Н^ ^рэдодгбго

БИБЛИОТЕКА С.-Петербург

ОЭ 200 ¿акт-* ^ (

набора решений, тогда как потребность в таких средствах существует на протяжении нескольких десятилетий. Наглядными примерами таких задач являются технологии изготовления интегральных схем, контроль деформаций, высокоточная механическая обработка, контроль деталей с малой поверхностной прочностью, точное позиционирование. В большинстве случаев для таких измерений используют сложные и дорогостоящие установки (например лазерные интерферометры).

Простые, дешевые и легко воспроизводимые решения таких задач могут быть получены методами геометрической оптики. Это показано в работах профессоров Грейма И.А., Русинова М.М., Сухопарова С.А., Грамматина А.П., Зверева В.Н., Федотова А.И., Сарвина А.А.. Эти работы в совокупности создают основы аналитического проектирования оптических устройств для бесконтактных измерений.

Таким образом, существующая потребность в средствах бесконтактных измерений и задания малых перемещений и видимая возможность обеспечить ее развитым набором решений простыми средствами оптотехники, в совокупности являются объективным признаком актуальности темы диссертации. Работа выполнялась в рамках государственных программ, что является формальным подтверждением актуальности.

Цель работы - повышение точности и достоверности оптических методов бесконтактного измерения малых линейных перемещений.

Задачи исследований:

1. Аналитическое описание типовых вариантов построения схем измерения малых перемещений.

2. Анализ инструментальных факторов, влияющих на точностные характеристики схем измерения.

3. Разработка устройств индикации на основе систем плоских зеркал.

4. Экспериментальная проверка метрологических характеристик типовых схем бесконтактного измерения малых линейных перемещений.

5. Разработка схем и устройств метрологического обеспечения систем бесконтактного измерения малых перемещений.

6. Разработка обобщенной методики анализа и синтеза устройств бесконтактного измерения малых перемещений.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Предложена обобщенная методика аналитического описания схем бесконтактного измерения малых перемещений с произвольным расположением проектирующей и приемной ветвей.

2. Разработаны алгоритмы выбора схемы получения измерительной информации на основе аппарата нечетких множеств.

3. Получены аналитические соотношения для оценки влияния инструментальных параметров на точность измерения, определены доминирующие факторы.

4. Определены функциональные и метрологические свойства устройств индикации с тройным зеркалом.

5. Установлены качественные характеристики влияний случайных факторов, присущих схемам бесконтактного измерения.

Практическая значимость состоит в следующем:

1. Предложенная методика выбора схем измерения посредством аппарата нечетких множеств может быть использована в различных процедурах выбора технических решений.

2. Исследования влияний инструментальных факторов на точность измерений показывают возможность априорной оценки метрологических характеристик конкретного устройства и введения поправочных коэффициентов при считывании результата измерений.

3. Анализ свойств эквивалентности трехзеркальных микрометров показал возможность их унификации и простых инженерных решений при их проектировании.

4. Предложенная методика метрологического обеспечения исследуемых устройств на основе зеркальных задатчиков перемещений пригодна для аттестации и проверок других средств измерений взамен сложным измерительным интерферометрам и оптико-электронным микроскопам.

Методы исследований: геометрическое моделирование, построение математических моделей с применением аналитической геометрии и методов аналитической механики (теория конечных поворотов), функциональный анализ, численный эксперимент, компьютерное моделирование, теория нечетких множеств.

Апробация работы: результаты работы обсуждались на 4 международных и региональных конференциях.

Публикации: по теме работы опубликовано 5 статей.

Структура и объем работы: диссертация включает в себя введение, 5 глав, заключение, список литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении представлены суть и научная проблематика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы научная и практическая цели проведенных исследований; конкретные задачи исследований; основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит обзорный анализ оптических методов бесконтактного измерения длин. Кратко представлены принципы и функциональные характеристики метода триангуляции, схемы с внутренним базисом и безбазисные измерители длин.

Метод триангуляции: В основе метода решение измерительного треугольника (рис.1), образованного визирными линиями (стороны треугольника) двух объективов и отрезком, соединяющим центры объективов (основание треугольника). При смещении точки измерения на величину Д£> изменится угол у (рис. 1а) при вершине измерительного треугольника или длина основания О1 Ог (базис) (рис. 16)

а) б)

Рис. 1 Схема измерительного треугольника

Измерительные соотношения имеют вид:

О«—.

и 1дТ

если В=сопб1 (рис. 1а), то

(1)

если у=сопз1 (рис. 16)

(2)

Эти схемы представлены для общности обзора, поскольку здесь с абсолютной наглядностью можно показать доминирующее влияние базиса В и параллактического угла у измерительного треугольника, из чего следует, что достижение высокой точности связано с увеличением базиса, а достоверность измерительной информации с его стабильностью (отсутствием деформаций и колебаний).

Измерение по такой схеме принципиально возможно, но связано с рядом технических сложностей, хотя и преодолимых, но избыточных по отношению к другим возможным схемам измерения.

Безбазные измерители длин. Возможны два варианта: измерительные микроскопы и зрительная труба с фокусирующим элементом. Теоретические аспекты обоих вариантов представлены в литературе достаточно полно, однако современные средства оптоэлектроники могут придать им новые функциональные качества (например, автоматическая индикация картинной плоскости).

Безбазные схемы обособленно в работе не рассматриваются, но основные функциональные и метрологические характеристики, установленные для исследуемого метода измерения по сопряженным отрезкам, могут быть отнесены к этим схемам в полной мере.

Измерители длин с внутренним базисом.

Приборы этого типа известны с давних пор, они применяются в военном деле, в геодезии и полигонометрии. Принцип измерения и метрологические характеристики такие же, как для схем на рис.1,отличие в конструктивном исполнении.

Метод внутрибазных измерителей длин получил развитие в работах проф. Русинова М.М.(фотограмметрия), проф. Грейма И.А. (измерение больших размеров в судостроении),в последствии проф. Сарвин A.A. разработал теоретические основы синтеза схем таких измерителей для бесконтактных измерений в промышленных технологиях. Модифицированный проф. Сарвиным A.A. метод получения измерительной информации (по сопряженным отрезкам) весьма перспективен, однако, как выяснилось из практики, нуждается в дополнительных исследованиях по условиям конкретных его приложений. Главная мотивация продолжения исследований метода - его функциональная полнота, а содержание дополнительных исследований (получение конкретных знаний)определяют особенности процессов получения измерительной информации для малых перемещений. В рассматриваемом случае особенность обусловлена условием передачи длины измеряемого перемещения с увеличением V>1 Это условие, во-первых, ограничивает верхний предел преобразования (двойная величина фокусного расстояния объектива), во-вторых, определяет характер передачи единицы длины в пределах диапазона преобразования (по уровню нелинейности), в-третьих, усложняет процедуры синтеза схем (простых по сути) из-за высокого уровня неопределенности выбора компонентов и их параметров.

Таким образом, для оптического метода бесконтактного измерения длин в случае применения его для измерений малых линейных перемещений требуется разъяснить:

1. Физический механизм получения измерительной информации.

2. Методику анализа функциональных и метрологических характеристик схем преобразования и индикации.

3. Способы формализации процедур синтеза схем измерения и выполнения их инструментальными (компьютерными) средствами.

Вторая глава содержит анализ схем получения измерительной информации по сопряженным отрезкам. Цель анализа - разъяснить основные аспекты данного метода измерений малых перемещений:

- формирование диапазона измерений;

- характеристики функции связи сопряженных отрезков; -совместное действие проектирующей и приемной ветвей схемы.

Диапазон измерений. Понятие «малые перемещения» определено условием У>1 (V - линейное увеличение объектива приемной ветви).

Рис. 2 Схема измерения по сопряженным отрезкам

Из этого условия предельный диапазон измерения Ь (рис.2) устанавливается из соотношения:

Ь —--сзл

где:

/об - фокусное расстояние объектива Об,

(р - угол наклона оптической оси объектива Об к линии измерений (оси ОХ).

Удаление верхней границы диапазона (точка М„ на оси ОХ) от главной плоскости объектива Об.

£>тах = 2 /—--Btg<p , (4)

СОБ(р

где В - абсцисса главной точки объектива Об в системе ХОУ. Соответственно для нижней границы диапазона

Ощщ Отах 1-. (5)

Условия (4) и (5) ограничивают предельные значения Отах и От1П формально, а в действительности диапазон измерений принимается по совокупности факторов: геометрические параметры схемы, оптические свойства объектива, заданные условия измерений или контроля. Совокупность этих факторов представляется функцией связи сопряженных отрезков

Ь=Р(Ь') (6)

Выражение этой функции через параметры схемы имеет вид

1 D 1

L--+сь-В-

а-аХ sinp' где: ai;a2;a3 - комплексные параметры схемы:

(7)

1

al =-= const (8)

£)тах-1тах-аз

„ (/ - В ■ sin a)cos2 <р • 2cos(ft>'+ ф)

аг = 7 У--г——---——— = const, (9)

/ + В(В - 2/ • sin

f-B-sintp

аз = --¡--const (10)

cosí»

Измерительное соотношение (7) содержит только одну переменную величину - отрезок L', все другие параметры постоянны, однако, как следует из формул (8,9,10), соотношение (5) является сложной функцией параметров схемы. Это означает, что для оценки метрологических характеристик схемы в каждом случае надо анализировать влияние каждого из них обособленно и во взаимосвязи с другими. Создать формализованную, универсальную схему детального и достоверного анализа не представляется возможным, однако на первом этапе проектирования устройства (габаритный синтез) достаточно информативными могут быть качественные характеристики функции (5).

Качественные характеристики получены численным решением соотношения (7) при различных сочетания входящих в него параметров. По очевидным причинам они не могут быть точными, но характер зависимости иллюстрируют достоверно. Сопоставлением ряда вычислений уставлено, что определяющим фактором является линейное увеличение объектива, передающего изображение линии измерений.

Выражение для линейного увеличения в принятой (рис.2) системе координат имеет вид

Ум = -

/

(П)

Хм СОЭ (р + В БШ (р -1 С учетом условия (2) значение Ум Изменяется в пределах

*»УМ>1 (12)

Рис. 3 Изменение линейного увеличения V объектива в пределах диапазона измерения

Значения функции У=Р(АЬ) для построения графиков на рис. 3

На рис. 3 показан характер изменения линейного увеличения в этом интервале для ряда значений Г о6 Отсюда следуют два очевидных вывода:

- доминирующее влияние на соотношение сопряженных отрезков

имеет оптическая сила объектива;

- крутизна характеристики функции резко возрастает, начиная со

значения Ь « 0.5

Параметры В и (р в малой степени влияют на характер функции (6), но они определяют положение лини Ь'(рис.2) в пространстве изображений. Однако, надо принять во внимание, что при изменении Ь , перемещение

изображения точки измерения М происходит не по линии Ь , а по иной траектории, вид который определяется характером взаимодействия проектирующей и приемной ветвей схемы измерения.

Совместное действие проектирующей и приемной ветвей

характеризуют ряд факторов: геометрия хора лучей, проектирующих изображение марки, соотношение оптических параметров схемы , расположение ветвей относительно линии измерений. Эти факторы определяют физическую картину измерительных процедур и поэтому должны быть приняты во внимание при синтезе устройств конкретного назначения.

Возможны два варианта расположения проектирующей и приемной ветвей относительно линии измерений:

1. Одна из ветвей совмещена с линией измерений;

2. Обе ветви расположены под углом к линии измерений .

Различные соотношения геометрических и оптических параметров

позволяют различно организовать процедуры получения измерительной информации, эти варианты детально исследованы в работе, результаты предоставлены схемами и рекомендациями.

Третья глава содержит анализ метрологических характеристик схемы измерения по сопряженным отрезкам.

Метрологические характеристики (погрешности измерения, чувствительность, разрешающая способность) схемы измерения определяются для приемного канала. Функция проектирующего канала -«материализовать» линию измерений, однако способ исполнения этой функции надо принимать во внимание при вычислении метрологических оценок.

Основными характеристиками являются погрешности измерения. В работе представлена структура инструментальных и методических ошибок и на ее основе проведен теоретический анализ всех влияющих факторов . В результате анализа получены коэффициенты влияния для этих факторов как частные производные функции (5) по соответствующим параметрам:

- для ошибки параметра В (рис. 2)

(13)

дВ Ум • Ум шах

- для ошибки параметра <р

дЬ VI-VI шах

- для ошибки параметра / 0в

К/об =

dL (Ум - Ум тах)(2 + Ум + Ум тах) _ д<р Ум-Умт ах

Кл/-Кл/тах

- для ошибки измерения длины отрезка L';

(16)

Сравнение коэффициентов влияния Кв, К,р, К/^ с коэффициентом Kl' показывает следующие соотношения:

KB»10'2VM.KL.; VIO'2 VM «KL-; К/об=2 VM KL>,

из которых видно, что доминирующей является ошибка измерения длины отрезка L'.

Погрешности конструктивных и оптических параметров влияют на положение отрезка L' в пространстве изображений и такой анализ представлен в работе, однако нет необходимости его учитывать особо, поскольку при тарировке устройства эти влияние компенсируются.

Тарировка шкалы. Три фактора определяют неопределенность этой процедуры в отношении рассматриваемых устройств:

- нелинейность шкалы;

- высокая разрешающая способность (0,001-0,005 мк.)

- нестабильность рефлекторных свойств поверхности в точке измерения.

Тарировка традиционно выполняется путем задания эталонных дискретных значений измеряемой величины. В данном случае выбор дискретных точек на линии измерений требуется сопоставить с характером нелинейности и условиями адекватности сопряженных точек. Возможные колебания рефлекторных свойств поверхности увеличат дисперсию результатов отсчета при тарировке.

В работе предложена методика тарировки, при которой влияние оптических свойств поверхности исключается (используется зеркальный задатчик перемещений), для формирования отсчетной шкалы используется аппарат конечных разностей и нелинейного сглаживания по семи точкам.

В качестве задатчика перемещений L принята система из 4-х плоских зеркал (описана в гл.4), она обеспечивает сколь угодно малую дискретность AL и свободна от влияния рефлекторных свойств поверхности контроля.

Достоверность отсчетной системы, тарированной по данной методике, оценивалась экспериментально.

Суть эксперимента в том, чтобы установить соответствие отсчета по шкале фактическим значениям измеряемой величины в произвольно задаваемых точках. Значения измеряемой величины задавались на лазерном компараторе в случайном порядке разными операторами. Массив полученных данных принят за основу при оценке точности и точностной надежности рассматриваемых схем измерения.

Четвертая глава содержит аналитическое описание зеркальных компенсаторов и задатчиков линейных перемещений.

Функция компенсаторов - приведение (возвращение) изображения точки измерения в начало отсчета. Функция задатчиков перемещения -нормировать дискретные точки отсчета с требуемой точностью.

Обе функции исполняются однотипными устройствами на основе плоских зеркал. В работе рассмотрены устройства с двумя, тремя и четырьмя зеркалами.

Устройства представлены их векторными моделями и функциями действия, адаптированными к измерению линейных отрезков в пространстве изображений.

В работе показана возможность унификации устройств с 3-мя и 4- мя зеркалами, суть которой заключается в том, что изменение функции действия преобразователя осуществляется за счет только одного параметра - угла установки одного из зеркал. Это достигается путем эквивалентного преобразования зеркальной системы, в основе которого известное свойство инвариантности углового зеркала.

В схемах, где требуется высокая разрешающая способность (т.е. при У»1), зеркальная система выполняет еще одну функцию - уменьшение габаритов устройства за счет свертывания длины хода лучей, формирующих изображение марки.

В работе исследуются функциональные свойства измерительных преобразований из двух, трех и четырех зеркал с компланарными нормалями. Для исследований принята векторная модель, суть которой в том, что система зеркал любой сложности может быть представлена векторной суммой нормалей, приведенных к некоторой обобщенной системе координат, как показано на рис. 4 для системы из 3-х зеркал.

Рис. 4 Синтез преобразователя с тройным зеркалом

Особенность принятой модели в том, что рассматривается не ход лучей в зеркальной системе, а координаты изображение источника лучей, в данном случае - объектива проектирующего изображение линии измерений (рис. 5).

Такая модель дает наглядную интерпретацию ряда свойств зеркальных систем, на основе которых проводится их анализ и синтез:

1. Изображение неподвижной системы координат (рис. 6) в каждом зеркале определяется координатами некоторой точки Р на отображающей плоскости и нормали к этой плоскости.

2. Для отображающих плоскостей 2 и 3 (в принятой последовательности отображение) прообразами являются образы в плоскости 1 и 2 соответственно.

3. При поступательном перемещении любого из зеркал смещение образа в нем происходит вдоль его нормали, а в пространствах изображений плоскостей, следующих за перемещаемым вдоль изображений этой нормали в них.

4. Для каждой отображающей плоскости применим принцип независимости его действия.

Задача анализа сводится к определению правила сложения этих векторов и разъяснению возможных сочетаний подвижных элементов. Функциональный смысл различных сочетаний подвижных и неподвижных зеркал в системе имеет три аспекта:

1. Задание определенных коэффициентов преобразование при конструктивной целесообразности системы.

2. Задание рационального направления для подвижных элементов.

3. Снижение чувствительности системы к ошибкам положения ее элементов.

В работе рассмотрены преобразователи, содержащие 2, 3 и 4 зеркала. Двойное зеркало - наиболее простая система, обеспечивающей значение коэффициент преобразование от 0 до 2.

Тройное зеркало позволяет воспроизводить свойства одиночного зеркала, двойного и новые, несвойственные первым двум. Система из четырех зеркал рассматривается как средство для тарировки схем бесконтактного измерения.

В пятой главе рассмотрены основные вопросы синтеза схем бесконтактного измерения:

1. Выбор схемы получения измерительной информации.

2. Расчет параметров схемы .

3. Выбор способов и схем индикации результата измерений.

4. Оценка метрологических характеристики схемы.

При выборе схемы получения измерительной информации и способов индикации результатов измерений нельзя дать вполне четкие регламентации, здесь присутствует субъективный фактор, с неизбежностью отягощенный недостаточным опытом. В работе предложена методика выбора альтернативных решений на основе аппарата «нечетких множеств», позволяющая использовать результаты прошлого опыта разработки подобных схем измерения.

Разработка методики выполнялась с ориентацией на компьютерные технологии принятия инженерных решений.

Предложенная методика разработана на основе теории «доказательной аргументации» Case Based Reasoning одного из направлений (искусственного интеллекта) и включает в себя следующие процедуры:

1. Формирование базы данных (базы знаний) на основе экспериментальных данных, содержащих параметры измеряемого объекта, исходные параметры Ь,В,ф^об системы и результат измерений.

2. Ввод в систему параметров нового объекта, для которого предполагается выбрать схему измерения

3. Выбор из базы самых «похожих» вариантов с готовыми решениями относительно выбранной схемы измерений.

4. Адаптация выбранных вариантов решений к новому объекту измерений.

5. Проверка правильности выбранного решения (схемы изменений)

6. В случае, если новое решение удовлетворяет исходным условиям, база данных пополняется информацией о новом объекте измерения и о выбранной схеме измерения, которая в дальнейшем используется при поиске новых решении.

Очевидно, что выполнение процедур 3 и 4 отягощает высокий уровень неопределенности решений.

Выполнение процедуры 3 организуется в СВР системе (системе доказательной аргументации) с использованием функций локального и глобального подобия.

Подобие между двумя объектами измерений , новым и выбранным из базы знаний, так называемое глобальное подобие базируется на вычисление локальных подобий между каждым конкретным параметром объекта, такими как размеры, форма и тип поверхности и т.д.

Для этого сначала вычисляется функция для каждого параметра по формуле:

Sim{a,b)= ^ (17)

Л max -^min

где а - значение параметра для нового объекта измерений; b - значение параметра для объекта взятого из базы знаний; ас - центральная точка интервала значений для нового объекта; Ьс - центральная точка интервала значений для объекта из базы; Хгаах - максимальное значение параметра во всей базе знаний; Хтш - минимальное значение параметра во всей базе знаний.

После вычисления локальных подобий по каждому параметру измеряемого объекта рассчитывается глобальное подобие между измеряемым объектом и объектами из базы знаний по формуле

"а _

Y^cOi^Simia^)

SIM(A,B) = —--(18)

"а

где i — номер параметра измеряемого объекта;

па - общее число параметров;

со, - удельный вес конкретного параметра, при этом

Ъ»1=1 • <19)

Удельный вес конкретного параметра определяется по формуле:

(20)

где w, - важность данного параметра по шкале от 1 до 10.

В результате вычислений из базы выбираются объекты, имеющие максимальное значение функции глобального подобия. Количество выбранных объектов от 3 объектов до 10% общего количества объектов имеющихся в базе. Подобные цифры были получены экспериментальным путем при принятии решений в ряде технических сред.

Процедура - адаптации параметров системы, выбранных из базы в качестве предполагаемого решения для нового объекта измерений, и оценка правильности выбранного решения не может быть выполнена вычислением. Для принятия решения использован метод, в основе которого лежит теория «нечетких множеств».

Для этого на основе базы знаний составляется классификационная таблица, которая содержит все параметры, описывающие как состояние объекта измерений, так и самой измерительной системы. В данном случае входными параметрами считаются параметры объекта измерений (размер, тип и форма поверхности и т.п.), а выходными тип измерительной системы. Основная задача такой классификационной таблицы это приведение числовых параметров к кодированному виду, который легко поддается обработки в виде нечеткой модели информационной системы.

Объекты измерений и соответствующие им измерительные системы, выбранные из базы знаний в качестве похожих на новый объект,

преобразуются в таблицу, где вместо значений параметров используются их коды, например от 0-4 или более, частота дискретизации параметров определяется экспериментальным путем. Таким образом, создается информационная система следующего вида:

Номер объекта Размер Форма Тип материала Тип измерительной системы Кол-во зеркал

1 0 0 1 2 0

2 1 3 4 2 0

3 0 1 3 1 1

.««

п 2 2 1 0 2

Данную информационную систему в общем виде можно представить формулой

Б= (и, (}, V, р), (21)

где и = {х1; х2, х3 ...х„} - множество объектов измерений выбранных из базы знаний;

<3 = {размер, форма, тип материала, тип системы, кол-во ...} - множество входных и выходных параметров объекта измерений и измерительной системы;

Уразмер {0,1,2}, Уформа {0,1,2,3,4}, Утип мат.{0,1,2,3,4},Утип системы {0,1,2} - множество значений параметров в кодированном виде.

По выходным параметрам выполняется деление выбранных из базы знаний объектов на классы. Так если выходной параметр только один, например тип измерительной системы, который может принимать значения {0,1,2} мы получаем всего три класса 1,2,3. Если параметров уже два тип системы и количества зеркал принимающих значения {0,1,2} {0,1,2,3}, тогда получаем 3*4 =12 классов. Для варианта только с одним выходным параметром (тип измерительной системы) составляется следующая таблица:

Класс (X) 1 2 3

Элементы множества и 1,4,6 2,5,7 3,8

Нижнее множество АХ 4,6 2,5,7 3

Верхнее множество АХ 1,4,6,8 2,5,7 1,3,8

Кол-во объектов попавших в АХ 2 3 1

Кол-во объектов попавших в АХ 4 3 3

Точность аппроксимации щ 2/4=0,5 3/3=1 1/3=0,33

Для создания данной таблицы используются следующие формулы:

АХ = {х<Еи:[х\АсХ) , (22)

ЛХ = {хеи:[х]АпХ* 0}, (23) . сагеЫХ

^-^с ' (24)

После этого вычисляется качество выполненной классификации выбранных из базы объектов измерения по формуле

(25)

сагаи

где Роба(В*)= I) Щ- (26)

х^В*

После того как определенно качество классификации в систему добавляется новый объект измерений, которому назначается класс 1, то есть иными словами предполагается, что для измерения данного объекта будет использоваться измерительная система типа 1. Затем по тем же формулам выполняется расчет качества классификации с учетом нового объекта измерений. Затем объекту последовательно присваиваются 2, а затем и 3 классы. В каждом случае выполняется повторный расчет качества классификации системы. Из всех рассчитанных вариантов боле предпочтительным является тот, который наиболее близок к первоначальному варианту классификации без участия нового объекта измерений. Иными словами такой вариант решения, который минимально воздействует на структуру классификации существующей системы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследован физический механизм получения измерительной информации средствами оптотехники, выведены измерительные соотношения для сопряженных отрезков для схем бесконтактного измерения малых линейных перемещений.

2. Разработана методика анализа функциональных и метрологических характеристик схем измерения, выполнен анализ инструментальных факторов, влияющих на точность и достоверность передачи измерительной информации.

3. Предложены типовые унифицированные схемы измерительных преобразователей на основе систем плоских зеркал.

4. Разработана схема и устройство метрологического обеспечения систем бесконтактного измерения малых линейных перемещений.

5. Разработана обобщенная методика синтеза схем измерения по конкретным условиям на основе компьютерных технологий принятия инженерных решений.

6. Выполнена экспериментальная оценка метрологических характеристик схем бесконтактного измерения малых линейных перемещений.

7. Исследованы функциональные характеристики схем бесконтактного позиционирования и размерного контроля с высокой разрешающей 4 способностью.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Абакулина Л.И., Кузнецов А.С., Лысов И.А. Экспериментальная оценка метрологических характеристик зеркальных микрометров. // Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: Межвуз. Сб. — СПб.: СЗТУ,-2001.-Вып. 1-С. 54-59.

2. Абакулина Л.И., Кузнецов А.С., Лысов И.А. Методика тарировки шкалы линейных перемещений. // Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: Межвуз. Сб. - СПб.: СЗТУ.-2001. - Вып.2 - С. 131-136.

3. Лысов И.А. Применение метода доказательной аргументации CBR (Cased Based Reasoning) при машинном проектировании бесконтактных оптических средств измерений // Доклады Юбилейной научно-технической конференции. Сб. докл. - СПб.: СЗТУ, 2006, том 1, - С. 8689.

4. Lyssov I., A. Kraslawski, Т. Kudra, L. Nystrom, Cased-based reasoning and fuzzy sets, Proceeeding of SSCC 98 Conference, 195-200, Durban, South Africa, 1998.

5. Lyssov I., A. Kraslawski, T. Kudra, L. Nystrom, Adaptation phase in case-based reasoning systems using fuzzy sets, Proceeding of EUFIT98, 16361640, Aachen, Germany, 1998.

6. Lyssov I., A. Kraslawski, T. Kudra, L. Nystrom, Case-based reasoning , systems using fuzzy sets, Proceeding of CHEMECA 98, Port Douglas, Australia, 1998.

7. A. Kraslawski, Lyssov I.,, T. Kudra, M. Borowiak, L. Nystrom, Case-based reasoning for equipment selection using rough sets analysis in adaptation phase, Corp/ Chem. Eng. P. 707-710,1998.

8. A. Kraslawski, Lyssov I.,, T. Kudra, L. Nystrom, Rough Sets in Case-based Design of process, Procedings of CIT99. Trends in Information Technology, 179-182, Eds Hrushikesha Mohanty and Chitta Baral, Tata MCGrawHill Publication, New Delhi, 21-22 December, 1999.

АВТОРЕФЕРАТ

ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Лысов Илья Александрович

Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97

Подписано в печать 18.05.06 Формат 60x84 1/16 Б.кн.-журн. П.л.1,0 Б.л. 1,0 РТПРИОСЗТУ _Тираж 100 Заказ 1407_

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфской ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5

*

*

»

ZÛOfe fv

P14258

л

I

Ê

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

СРЕДСТВАМИ ОПТОТЕХНИКИ

1.1. МЕТОД ТРИАНГУЛЯЦИИ

1.2. БЕЗБАЗИСНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ДЛИН 13 ТОЧНОСТЬ ФОКУСИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

С ДВОЙНЫМ КЛИНОМ

1.3. ИЗМЕРИТЕЛИ ДЛИН С ВНУТРЕННИМ БАЗИСОМ

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СХЕМ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ

ИНФОРМАЦИИ ПО СОПРЯЖЕННЫМ ОТРЕЗКАМ

2.1. СХЕМА БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

2.2. СОПРЯЖЕННЫЕ ТОЧКИ

2.3. СОПРЯЖЕННЫЕ ОТРЕЗКИ

2.4. СОПРЯЖЕННЫЕ ПЛОСКОСТИ

2.5. ДВУХКАНАЛЬНАЯ СХЕМА ИЗМЕРЕНИЯ

2.6. СИСТЕМЫ АКТИВНОГО ТИПА

2.7. УСТРОЙСТВА ИНДИКАЦИИ

2.7.1. МЕТОДЫ И СТРУКТУРА УСТРОЙСТВ ИНДИКАЦИИ

2.7.2. ВИЗУАЛЬНАЯ ИНДИКАЦИЯ

2.7.3. ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ ИНДИКАЦИЯ

2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СХЕМЫ

ИЗМЕРЕНИЯ ПО СОПРЯЖЁННЫМ ОТРЕЗКАМ

3.1. ТАРИРОВАК ШКАЛЫ ПРИБОРОВ

3.2. УСТРОЙСТВО АДРЕСНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ 72 3.2.1. ЗАВИСИМОСТЬ ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

МАНИПУЛЯТОРА ОТ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ОПТИКО

ЭЛЕКТРОННОЙ ГОЛОВКОЙ И КОДОВОЙ ПЛАСТИНОЙ

3.3. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ

3.4. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА

ГЛАВА 4. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

4.1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ТЕОРИИ СИСТЕМ ПЛОСКИХ ЗЕРКАКЛ

4.2. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

4.3. МИКРОМЕТРЫ С ОДИНОЧНЫМ ЗЕРКАЛОМ

4.4. МИКРОМЕТРЫ И ЗАДАТЧИКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ С УГЛОВЫМ ЗЕРКАЛОМ

4.5. МИКРОМЕТРЫ С ТРЕМЯ ЗЕРКАЛАМИ В СХЕМЕ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ ДЛИН

4.6. ОПТИМИЗАЦИЯ СХЕМЫ С ТРЕМЯ ЗЕРКАЛАМИ

4.7. МИКРОМЕТРЫ И ЗАДАТЧИКИ С ЧЕТЫРЬМЯ ЗЕРКАЛАМИ 136 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. СИНТЕЗ СХЕМ БЕСКОНТАКТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

5.1. МЕТОД «ДОКАЗАТЕЛЬНОЙ АРГУМЕНТАЦИИ»

5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПАРИМЕТРОВ СИСТЕМЫ

5.3. АЛГОРИТМ ВЫБОРА СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации представлены исследования способов построения оптических бесконтактных микрометров для измерений и контроля малых линейных перемещений. Под термином «линейное перемещение» понимается изменение расстояния между двумя точками, вызванное либо действительным перемещением объекта контроля, либо приращением его размера, определяемого в этих точках.

Особенность исследуемых способов измерений и контроля линейных отрезков состоит в том, что их длина определяется по длине их оптического изображения. «Малыми перемещениями», в связи с этим принимаются такие, длину которых можно спроектировать в пространство изображений объектива с увеличением, большим единицы. Таким образом, понятие «малое перемещение» условное, не имеющее численного выражения, оно относиться не столько к самому перемещению, сколько к системам измерения.

Исследования подчинены решению проблем метрологического обеспечения современных наукоемких технологий путем создания развитого ряда схем измерения и способов их аппаратной реализации. В работе рассмотрены принципы получения измерительной информации, способы считывания результата измерений, анализ погрешностей, методика принятия решений в процедурах структурного синтеза.

Методика принятия схемных и конструктивных решений ориентирована на современные технологии автоматизированного (компьютерного) проектирования, что делает возможной разработку таких устройств инженерами широкого профиля, не имеющими специальной подготовки в области оптотехники. Рассматриваемые схемы бесконтактного измерения предполагаются встраиваемыми по конкретным условиям их функционирования и, соответственно, оценка функциональных свойств имеет индивидуальный характер, но основой для такой оценки является общий принцип получения измерительной информации. «Общий принцип», как уже отмечалось, состоит в том, что длина контролируемого отрезка определяется по длине его оптического изображения. Схемы таких измерений многократно приводились в литературе как «очевидные», в действительности для их реализации требуются разъяснения по ряду физических и конструктивных факторов, определяющих механизм получения измерительной информации и ее достоверность. Таких факторов множество, а к числу основных относятся: диапазон измерений и соотношение его с оптической силой объектива, взаимное расположение линии измерений и оптической от объектива, оптические свойства поверхности контроля, способ индикации результата.

Линия измерений и оптическая ось объектива могут быть совмещенными, перпендикулярными, расположенными под остром углом одна к другой. Каждый из трех вариантов имеет примеры практической реализации и теоретически описаны. В данной работе рассматриваются схемы, в которых линия измерений и оптическая объектива расположены под острым углом.

Такие схемы имеют несколько отработанных на практике вариантов реализации:

- схемы триангуляции (построение равнобедренного треугольника); схемы фотограмметрии (формирование стереоскопического изображения);

- схемы внутрибазных дальномеров.

Все варианты схем в той или иной мере были опробованы в промышленных (цеховых) условиях.

Наилучшее приближение к задачам технических измерений обеспечивают схемы по типу внутрибазных дальномеров. В работах проф. Грейма И.А. и затем проф. Сарвина A.A. детально исследованы схемы дальномеров для измерения больших размеров (0,5 - 15 м) в машиностроении и ряде других областей. По отношению к обычным в технических измерениях диапазонам эти схемы не рассматривались. Этому есть ряд объективных причин. Во-первых, промышленная метрология располагает широким набором средств измерений в этом диапазоне, во-вторых, методы бесконтактных измерений длин воспринимались как желательные, но вполне замещаемые традиционными средствами. В последние десятилетия сформировались новые технологи, полное метрологическое обеспечение которых связано с бесконтактными методами измерений, и актуальность исследований в этой области возросла.

Актуальность темы в совокупности определяет ряд факторов, в числе которых конкурентоспособность предприятий, современные тенденции метрологического обеспечения промышленных технологий, формирование машинных методов проектирования средств измерения.

Ключевым фактором конкурентоспособности для большинства промышленных предприятий является его способность быстро осваивать новые технологии, что неизбежно связано с решением задач их метрологического обеспечения. Решение таких задач при современной компьютеризации может быть автоматизировано, если сформирована достаточно развитая база данных по группам типовых задач.

Методы оптотехники и оптоэлектроники стали приоритетным направлением в решении таких задач. Приоритет обусловлен высоким уровнем развития оптотехники, фотоэлектроники и цифровой техники и ,наряду с этим, оптические методы в наибольшей степени обладают функциональной полнотой.

Задачи бесконтактных измерений, контроля и задания малых перемещений до настоящего времени не имеют достаточно развитого набора решений, тогда как потребность в таких средствах существует на протяжении нескольких десятилетий. Наглядными примерами таких задач являются технологии изготовления интегральных схем, контроль деформаций, высокоточная механическая обработка, контроль деталей с малой поверхностной прочностью, точное позиционирование. В большинстве случаев для таких измерений используют сложные и дорогостоящие установки (например лазерные интерферометры).

Простые, дешевые и легко воспроизводимые решения таких задач могут быть получены методами геометрической оптики. Это показано в работах профессоров Грейма И.А., Русинова М.М., Сухопарова С.А., Грамматина А.П., Зверева В.Н., Федотова А.И., Сарвина A.A. Эти работы в совокупности создают основы аналитического проектирования оптических устройств для бесконтактных измерений.

Таким образом, существующая потребность в средствах бесконтактных измерений и задания малых перемещений и видимая возможность обеспечить ее развитым набором решений простыми средствами оптотехники, в совокупности являются объективным признаком актуальности темы диссертации. Работа выполнялась в рамках государственных программ, что является формальным подтверждением актуальности.

ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основная задача исследований - детальное описание физического механизма получения измерительной информации средствами силовой оптики в диапазоне длин, для которых линейное увеличение остается большим 1. На понятийном уровне этот механизм представляется очевидным, ибо линейное увеличение (основной фактор) изменяется от 1 до оо по гиперболическому закону, текущие значения можно определить по известным формулам солинейного сродства и тем самым установить соотношения для сопряженных точек. В действительности оптотехнические вычисления - только начальная (и легко формализуемая) стадия синтеза схем измерения, а затем возникает ряд вопросов, требующих разъяснения в каждом конкретном случае:

- каким способом сформировать исходные информативные признаки, т.е. как выделить энергетически точку измерения?

- по каким критериям назначать физические и конструктивные параметры схемы?

- как организовать индикацию результата?

- какими факторами регламентируются диапазон измерений и метрологические характеристики схемы?

- в какой мере может быть использован опыт ранее выполненных разработок в области бесконтактных методов измерений.

Содержание исследований подчинено разъяснению перечисленных вопросов. В диссертации приведен краткий обзор оптических методов бесконтактного измерения длин (глава 1). Кратко представлены принципы и функциональные характеристики оптических методов, опробованных в той или иной мере для технических измерений.

Глава 2 содержит материалы анализа схем получения измерительной информации по сопряженным отрезкам, которые разъяснят основные аспекты синтеза и анализа данного метода измерения малых перемещений:

- формирование диапазона измерений;

- характеристики функций связи сопряженных отрезков;

- совместное действие проектирующей и приемной ветвей схемы.

Глава 3 содержит анализ метрологических характеристик схемы измерения по сопряженным отрезкам (погрешностей измерения, чувствительности, разрешающей способности) и методику тарировки отсчетной системы.

Глава 4 содержит аналитическое описание зеркальных компенсаторов и задатчиков линейных перемещений.

Функция компенсаторов - приведение (возвращение) изображения точки измерения в начало отсчета. Эта функция используется для измерения длины отрезков в пространстве изображений объектива.

Функция задатчиков перемещений - нормировать дискретные точки отсчета с требуемой точностью. В данной работе зеркальные задатчики перемещений используются в процедурах тарировки схем измерения, они обеспечивают высокую точность задания эталонных перемещений.

Кроме этих функций зеркальные системы обеспечивают компактное конструктивное исполнение измерительных устройств («свертывание» пространства изображений).

По результатам анализа инвариантных свойств зеркальных систем предложен способ унификации систем, составляемых из трех и четырех плоских зеркал. Суть унификации в том, что требуемые функциональные свойства конкретной системы достигаются заданием параметров только одного зеркала.

Глава 5 содержит методическую проработку вопросов синтеза схем бесконтактного измерения малых перемещений:

1. Выбор схемы получения измерительной информации;

2. Расчет параметров схемы;

3. Выбор способов и схем индикации результата измерений.

4. Оценка метрологических характеристик схемы.

По выбору схемы получения измерительной информации и способов индикации результатов измерений нельзя дать вполне четкие регламентации, здесь присутствует субъективный фактор, с неизбежностью отягощенный недостаточным опытом. В работе предложена методика выбора альтернативных решений на основе аппарата нечетких множеств, позволяющая использовать результаты прошлого опыта разработки подобных схем измерения. Разработка методики выполнялась с ориентацией на компьютерные технологии принятия решений.

Основные положения диссертации изложены в публикациях автора, докладывались на конференциях, внедрены в практику. Работа является продолжением исследований по системам бесконтактных измерений, проводимых на кафедре с 1984 года. По результатам работы инициированы новые технические идеи в отношении схемных решений измерений малых перемещений: формирование дифференциальных изображений измеряемых и длин, дифференциальных зеркальных преобразователей перемещений. Эти предложения могут стать основой для продолжения исследований.

Работа, по-видимому, не свободна от замечаний и упущений, но основные ее выводы и положения приняты и одобрены кафедрами автоматизации производственных процессов, приборов контроля качества и экологической безопасности, высшей математики.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследован физический механизм получение измерительной информации средствами оптотехники выведены измерительные соотношения для сопряженных отрезков для схем бесконтактного измерения Маловых линейных перемещений.

2. Разработана методика анализа функциональных и метрологических характеристик схем измерения, выполнен анализ инструментальных факторов, влияющих на точность и достоверность передачи измерительной информации.

3. Предложены типовые унифицированные схемы измерительных преобразователей на основе систем плоских зеркал.

4. Разработана схема и устройство метрологического обеспечения систем бесконтактного измерения малых линейных перемещений.

5. Разработана обобщенная методика синтеза схем измерения по конкретным условиям на основе компьютерных технологий принятия инженерных решений.

6. Выполнена экспериментальная оценка метрологических характеристик схем бесконтактного измерения малых линейных перемещений.

7. Исследованы функциональные характеристики схем бесконтактного позиционирования и размерного контроля с высокой разрешающей способностью.

1. Батаян П.В., Коняхин И.А., Панков Э.Д. Контрольные элементы автоколлимационных угломеров с улучшенными метрологическими характеристиками// ОЖ.- Т.64.- № 1.- С.61-66.

2. Бахмутский В.Ф., Гореликов Н.И. Оптоэлектроника в измерительной технике. М.: Машиностроение, 1979. - 272 с.

3. Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений: Справочник. -М.: Машиностроение, 1986.

4. Брусков A.M. , Брусков В.М. Конструирование зеркально-призменных оптико-механических узлов. М.: Машиностроение, 1987.- 144 с.

5. Грейм И.А. Зеркально-призменные системы. М.: Машиностроение, 1981.- 125 с.

6. Диментберг Ф.М. Теория винтов и ее приложения. М.: Наука, 1978.

7. Дубовик A.C. Фотоэлектрический регистратор быстротекущих процессов.- М.: Наука, 1984.

8. Иванов В.П., Батраков A.C. Трехмерная компьютерная графика/ Под ред. Г.М. Полищука. М.: Радио и связь, 1995. - 224 с.

9. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Аналитическая геометрия. -М.: Наука, 1981.- 232 с.

10. Ильина О.В. Устройство для задачи микроперемещений// Робототехнические и автоматические устройства и системы: Межвуз. сб. Л.: СЗПИ, 1989.11.

11. Катыс Г.П. Восприятие и анализ оптической информацииоптической системой. М: Машиностроение, 1986. 416 с.

12. Коняхин И.А., Панков Э.Д. Контрольные элементы оптических и оптико-электронных угломеров/ Изв. Вузов.- Серия Приборостроение.- 1985.- № 10. С. 62-68.

13. Коняхин И.А., Панков Э.Д. Контрольные элементы оптических и оптико-электронных угломеров/ Изв. Вузов.- Серия Приборостроение.- 1986.- № 2.- С. 75-85.

14. Кошелев В.Н. , Митин В.П. Сканирование одиночным плоским зеркалом, расположенным в заднем отрезке объектива// ОМП.-1980.-№8.-С. 23-24.

15. Лебедев И.В. О некоторых свойствах систем плоских зеркал// Труды института физики и математики АН БССР, 1956.-Вып.1.

16. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Гос. Изд-во. Физико-мат. лит., 1961.-824 с.

17. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1983. - 696 с.

18. Михейкин С.С. Оптоэлектронный метод бесконтактного контроля положения объектов// Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. С-Пб.: СЗПИ, 1997. - Вып.5. - С. 90 -103.

19. Общие методы и средства линейно-угловых измерений. М.: Изд-во стандартов, 1981.

20. Оптико-электронные приборы в контрольно-измерительной технике/ Под. ред. Панкова Э.Д., Порфирьева Л.Ф. -Л.: ЛИТМО,1979.

21. Пашков B.C., Тидеман H.A. исследование алгоритмов оценки координат изображений в оптико-электронных приборах с многоэлементными фотоприемниками// Изв.вузов.-Серия Приборострое-ние, 1988. Т.31. -№ 4. - С. 63-68.

22. Погарев Г.В., Киселев Н.Г. Оптические котировочные задачи. — JL: Машиностроение, 1989.

23. Попов Л.Е., Исаева В.В. Расчет призменной сканирующей системы// Изв. Вузов Серия - Приборостроение, 1994.- Т.№ 2.- 57 с.

24. Пошехонов Б.Л. Линейчатые кривые поверхности, образованные отраженными лучами// ОМП.- 1975.- № 11.- С. 18 20.

25. Практикум по автоматизации проектирования оптико-механических приборов/Под ред.В.В. Малинина.- М.: Машиностроение, 1989. -272с.

26. Приборы и инструменты для измерения линейных и угловых размеров. М.: ВНИИТЭМР, 1992.

27. Прикладная оптика: Учеб. пособие для приборостроительных вузов/ Л.Г. Бебечук, Ю.В. Богачев, Н.П. Заказнов и др.; Под общ. ред. Н.П. Заказнова. М., Машиностроение, 1988. - 312 с.

28. Применение лазеров в приборах точной механики. СПб.: Политехника, 1993. - 216 с.

29. Проектирование оптико-механических приборов: Учеб. пособие. -СПб.: Политехника, 1994. 206 с.

30. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатовэксперимента. М.: Наука, 1971. - 192 с.

31. Русинов М.М. Юстировка оптических приборов- М.: Недра, 1969.328 с.

32. Сивцов Г.П. О преобразовании векторов оптической системой из четырех плоских зеркал// ОМП.- 1979.- № 2.- С. -16-18.

33. Сивцов Г.П. Синтез зеркально-призменной системы по заданному передаточному коэффициенту// ОЖ.- 1992.- № 2. С. 58 - 60.

34. Сивцов Г.П. Функции и параметры оптимизации системы плоских зеркал// ОМП.- 1985.- № 1. С. 26 - 28.

35. Соломатин В.А., Якушенков Ю.Г., Сравнение некоторых способов определения координат изображений, осуществляемых с помощью приемников излучения// Изв. Вузов. Серия Приборостроение.-1986.- Т.29.- № 9. - С. 62-69.

36. Специальные приборы для линейно-угловых измерений. М.: Изд-во стандартов, 1983.

37. Справочник конструктора оптико-механических приборов/ В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под общ. ред. Панова В.А. 3-е изд. - Л.: Машиностроение, 1980. - 742 с.

38. Справочник. Вычислительная оптика/Под общ. Ред. М.М. Русинова.- Л.: Машиностроение, 1984.

39. Технический контроль в машиностроении: Справочник проектировщика/Под общ. ред. В.Н. Чупырина, В.Н. Никифорова.-М.: Машиностроение, 1987. 512 с.

40. Техническое зрение роботов/ В.И. Мошкин, А.А. Петров, В.С.

41. Гитов, Ю.Г. Якушенков/ Под общ. Ред. Ю.Г. Якушенкова.- М.: Машиностроение, 1990. 272 с.

42. Топорец A.C. Оптика шероховатой поверхности. JI: Машиностроение, 1988.

43. Точность и производственный контроль в машиностроении. Справочник.-JI: Машиностроение, 1983.

44. Тимощук И.Н. , Сухопаров С. А. Самоустанавливающиеся оптические приборы для угловых и линейных измерений// ОЖ.-1991.-№2.-С. 43-45.

45. Тудоровский А.И. Теория оптических приборов. 2-е изд., - М., JL: Изд. АН СССР.- 1948. -Т.1.- 661 с.

46. Фокс А., Пратт М. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве/Пер. с англ.- М.: Мир, 1982. -304 с.

47. Фрумкин В.Д., Рубичев H.A. Теория вероятностей и статистика в метрологии и измерительной технике. М.: Машиностроение, 1987. - 168 с.

48. Хофманн Д. Техника измерений и обеспечение качества: Справочная книга/ Пер. с нем.; Под ред. JIM. Закса, С.С. Кивилеса. -М.: Энергоатомиздат., 1983. 472 с.

49. Цветков Э.И. Алгоритмические основы измерений. СПб.: Энергоатомиздат, 1992. - 256 с.

50. Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. Д.: Машиностроение, 1966. - 564 с.

51. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. -2-е изд., М.: Сов. радио, 1980. - 392 с.

52. R.Brodmann.-Optischen rougheitsmepgerat fur die fertigung.-Feinwerktechnik und Messtechnik,1983.-V.91.-№2.-p.63-66.

53. Grossman S., Emmans R. Performance analysis and size optimization of focal plane for point-source braking algorithm applications// Opt. engineering, Vol. 23, 1984. p. 167 - 176

54. Non-contact optical displacement sensing// Sensor Review, Vol. 16, N. 3, 1996.-p. 33.

55. Optical measurement: techniques and application/ Franz Mayinger (editor), Springer-Verlag, Berlin, 1994. 464 p.

56. Optical sensing and measurement: proceeding of the 7th International Congress on Application of Laser and Electrooptics 1САЕЕОЛ88/ Aron D. Gara (editor), Springer-Verlag, Berlin, 1989. 128 p.

57. Сарвин А.А. Повышение точности дальномеров с внутренним базисом. // X научно-техническая конференция. Тезисы докладов. -Д.: СЗПИ.- 1969.

58. Сарвин А.А., Грейм И.А. Проекционно-визуальный дальномер с переменным базисом. А.С. №327859 1969.

59. Сарвин А.А., Кончаковский Е.Р., Махов Е.М. Фотоэлектрический прибор для измерения линейных перемещений. // Д.: Труды СЗПИ, №9.- 1970.

60. Сарвин А.А. Оптические преобразователи в дальномерах с внутренним базисом. // XI научно-техническая конференция. СЗПИ.-1970.

61. Сарвин A.A. Внутрибазисные дальномеры для контроля инженерных сооружений. // XXX научно-техническая конференция. Тезисы докладов. М.: МИСИ. 1970.

62. Сарвин A.A., Грейм И.А. Маркшейдерский тахометр ПВ. Геодезия и картография. Будапешт.: Изд-во Академии наук, ВНР. 1971.-С.345-354.

63. Сарвин A.A., Грейм И.А. Оптические функциональные преобразователи для измерительных устройств.// Взаимозаменяемость, и технические измерения в машиностроении. Сб.трудов. Вып. 6. Под ред. К.И. Абаджи, JL: Машиностроение,.-1972.

64. Сарвин A.A., Грейм H.A., Карпова Г.В. Автоматический дальномер А.С.446222. 1974.

65. Сарвин A.A., Грейм H.A., Карпова Г.В. Вопросы синтеза оптических дальномеров автоматического действия. // Оптико-механическая промышленность. Межвуз. сб. Вып.1.- Л.: Изд-во ЛГУ,- 1975.

66. Сарвин A.A. Исследование характерных особенностей дальномеров для малых расстояний // ОМП.- Межвуз. сб. Вып.1.- Д.: Изд-во ЛГУ.- 1975.

67. Сарвин A.A. Методика тарировки дальномеров для малых расстояний с нелинейной шкалой // ОМП.- Межвуз. сб. Вып.1.- Л.: Изд-во ЛГУ.- 1975.

68. Сарвин A.A., Грейм И.А., Карпова Г.В. Исследование фотоэлектрического способа автоматической фокусировкиоптических приборов // ОМП.- Межвуз. сб. Вып.1.- Д.: Изд-во ЛГУ.-1975.

69. Сарвин A.A., Прокофьев П.И., Назаров В.Н. Устройство для испытания анероидных коробок и сильфонов. A.C. 509805. 1975.

70. Сарвин A.A., Грейм И.А., Карпова Г.В., Котков Оптические методы измерения размеров и формы крупногабаритных деталей. // Метрологическое обеспечение народного хозяйства. Всесоюзная научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Том 4. 1976.

71. Сарвин A.A., Грейм И.А., Карпова Г.В. Прибор для бесконтактного измерения размеров от 2-х до 10 м // Метрологическое обеспечение народного хозяйства. Всесоюзная научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Том 4. 1976.

72. Сарвин A.A., Грейм И.А. Датчики систем управления роботами // Робототехника. Межвуз. сб. Л.:- ЛПИ.- 1976.

73. Сарвин A.A., Грейм И.А. Преобразование тройных зеркально-призменных систем с использованием инвариантных свойств угловых зеркал и зеркальных ромбов. Физические основы геодезического приборостроения. Сб.трудов ЛОВАГО АН СССР. Л.:- 1976.

74. Сарвин A.A., Грейм И.А., Карпова Г.В. Система плоских зеркал в прецизионных и автоматических приборах для бесконтактных измерений // XIXX международный научный коллоквием. Сборник трудов. Т4.- Ильменау, ГДР. -1977.

75. Сарвин A.A., Грейм И.А. Приведение системы из 3-х плоских зеркал к эквивалентному виду. Деп. рук. 1977.

76. Сарвин A.A., Грейм И.А. Приведение системы из 4-х плоских зеркал к эквивалентному виду. Деп.рук.1977.

77. Сарвин A.A., Грейм И.А, Назаров В.Н. Высотомер .двойного изображения. A.C. 556705. 1977.

78. Сарвин A.A., Грейм И.А, Назаров В.Н. Высотомер .двойного изображения. А.С.514191. 1978.

79. Сарвин A.A., Грейм И.А, Назаров В.Н. Устройство для измерения расстояния до. 1978.

80. Сарвин A.A. Системы бесконтактного измерения геометрических параметров.Д.: Изд-во ЛГУ, 1983.- 143 С.

81. Сарвин A.A., Грейм И.А, Анастасов C.B. Оптические средства для обхода препятствий транспортным роботом. // Теория адаптивных систем и ее применения. Всесоюзная конференция. Тезисы докладов. Л.: ЛПИ.-1984.

82. Сарвин A.A. Контроль качества изготовления деталей без контакта с поверхностью. Л.: ЛДНТП.-1984.

83. Сарвин A.A., Габдушева Г.К. Распределение энергии в световом потоке, отраженном диффузной поверхностью // III всесоюзное совещание по робототехническим системам.Тезисы докладов. Л.: -1984.

84. Сарвин A.A., Михейкин С.С., Прошин И.А. Оптико-электронное устройства бесконтактного измерения линейных размеров. // III всесоюзное совещание по робототехническим системам. Тезисы докладов. Л.: 1984.

85. Сарвин A.A., Михейкин С.С., Прошин И.А. Способ измерения перемещения объекта и устройство для его реализации. А.С.1195184.-1985.

86. Сарвин A.A. Михейкин С.С., Прошин И.А. Устройство для измерения положения объекта. А.С.1174746.- 1986.

87. Сарвин A.A., Михейкин С.С., Прошин И.А. Фотоэлектрический датчик для систем адресного позиционирования подвижных звеньев РТК. //Межвуз.сб.-Л.: СЗПИ.-1986.87. ' Сарвин A.A. Михейкин С.С., Прошин И.А., Ильина О.В.

88. Компаратор линейных перемещений. A.C. 1388720.-1987.

89. Сарвин A.A. , Варданян С.О. Оптоэлектронное устройстве для измерения перемещений. A.C. 1392367.-1988.

90. Сарвин A.A. Контроль геометрических параметров средствами опто-электроники. // Оптические радиоволновые и тепловые методы. Межвуз.сб. Л.:СЗПИ.-1989.

91. Сарвин A.A., Михейкин С.С., Прошин И.А. Устройство для измерения перемещения объекта. A.C.1681168.- 1993.

92. Сарвин A.A., Абакулина Л.И., Кульчицкий A.A. Зеркальные задатчики пространственных перемещений.// Экстремальная робототехника. VIII научно-техническая конференция. Сб. докладов СПб.: СПбГТУ, 1997. С.240.

93. Сарвин A.A., Абакулина Л.И., Кульчицкий A.A. Моделирование задач сложения и разложения конечных поворотов. // Экстремальная робототехника. VIII научно-техническая конференция. Сб. докл.1. СПб.:СПбГТУ, 1997.

94. Лысов И.А., Сарвин A.A. Зеркальные устройства управления лучом// Проблемы машиноведения и машиностроения: Межвуз. сб. СПб.: СЗПИ.- 2000. - Вып. 20. - С. 47-51.

95. Сарвин A.A., Шамин Д.А. Разработка интерактивной информационной среды для изучения оптоэлектронных приборов// Проблемы машиноведения и машиностроения: Межвуз. сб. СПб.: СЗПИ.- 2000. - Вып. 21. - С. 121-128.

96. Fila, I. Wilk, M. (1983) Implementation of the algorithm for approximate classificatio

97. Konrad E., Orlowska E., Pawlak Z. (1981) An Approximate Concept Learning, Bericht 81-7, Berlin

98. Pawlak Z. (1981) Information systems, theoretical foundation. Information Systems, 205-218

99. Pawlak Z. (1982) Rough sets. Informational Journal pf Information and Computer Sciences, 11(5), 341-356

100. Pawlak Z. (1983) Classification of objects by means of attributes. Informational Journal pf Information and Computer Sciences, 15

101. Pawlak Z. (1994) Rough set approach to multi-attribute decision analysis, European Journal of Operational Research 72 p. 443-459 North-Holland

102. Pawlak Z. (1994) Rough classification, Int. J. Man-Machine Studies 20, p. 469-483

103. Srinivasan P. (1991) The importance of rough approximations for information retrieval, Int. J. Man-Machine Studies 34, p. 657-671

104. Pawlak Z., Jerzy Grzymala-Busse, Slowinski R., Ziarko W. (1995) Rough Sets, Jornal Communication of the ACM November 1995.

105. Dubois D., Foreword H., Rough Sets: Theoretical Aspects of Reasoning about Data, Kluwer, Dordrecht, Netherlands, 1991

106. Althoff K-D., Auriol E., Barletta R., Manago M., 1995, A Review of Industrial Case-Based Reasoning Tools, AI Intelligence

107. Hanney K., Keane M., Smyth B., and Cunningham P. (1995a) When Do We Need Adaptation? A Review of Current Practice. Proceedings of the AAI Fall Symposium on Adaptattion, Boston, Usa.

108. Hanney K., Keane M., Smyth B., and Cunningham P. (1995b) Systems, Tasks, and Adaptation Knowledge. (Ed.s M. Veloso & A. Aamodt) Case-Based Reasoning: Research & Development. Lecture Notes in AI. Springer-Verlag.

109. Kolodner J., 1993, Cased-Based Reasoning, Morgan Kaufmann Pub., San Mateo

110. Leake D., 1996, Case-Based Reasoning, Experience, Lessons, Future Directions, American Association for Artificial Intelligence, Menlo Park.

111. Mille A., Fuchs В., Herbeaux O. (1996) A unifying framework for Adaptation in Case-Based Reasoning, 12th European Conference on Artificial Intelligence, John Wiley & Sons, Ltd.

112. Абакулина Л.И., Кузнецов А.С., Лысов И.А. Методика тарировки шкалы линейных перемещений. // Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: Межвуз. Сб.-СПб.: СЗТУ.-2001.-Вып.2-с. 131-136.

113. Lyssov I., A. Kraslawski, Т. Kudra, L. Nystrom, Cased-based reasoning and fuzzy sets, Proceeeding of SSCC 98 Conference, 195200, Durban, South Africa, 1998

114. Lyssov I., A. Kraslawski, T. Kudra, L. Nystrom, Adaptation phase in case-based reasoning systems using fuzzy sets, Proceeding of EUFIT98, 1636-1640, Aachen, Germany, 1998

115. Lyssov I., A. Kraslawski, T. Kudra, L. Nystrom, Case-based reasoning systems using fuzzy sets, Proceeding of CHEMECA 98, Port Douglas, Australia, 1998

116. A. Kraslawski, Lyssov I.,, Т. Kudra, M. Borowiak, L. Nystrom, Case-based reasoning for equipment selection using rough sets analysis in adaptation phase, Corp/ Chem. Eng. P. 707-710, 1998