автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка методики исследования точностных характеристик сканирующей системы на ЭЛТ

МОСКОВСКИЙ ордана ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

" На правах рукописи

БОГДАНОВ СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 681.32.001.5 (043)

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СКАНИРУВДЙ СИСТЕМЫ НА ЭЛТ

Специальности: 05.13.01 - Управления в технических системах.

05.Г3.18 - Применение вычислительной техники я математических методов в научных исследованиях

■Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1989

Работа выполнена в Московском энергетическом институте на кафедра автоматики.

Научный руководитель - доктор технических ндуи, профессор БОРОДОК В.П.

Официальные оппоненты- доктор технических наук, профессор ■ ЛЕЦНЙ Э.К.

кандидат технических наун, доцент ЛУНЕВ В.А.

Ведущая организация - Физический институт АН СССР

Зашита состоится " у^У ( V V 1990 г. в ^5* час, ¿^мин. в аУД- ^(У на заседании специализированного совета К 053.16.09 в Московском энергетическом институте по адресу: 105835, ГСП, Москва, Е-250, Красноказарменная ул., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского

энергетического института.

(

Автореферат разослан "_" _1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 053.16.09

в.т.н.,доцент ^^^^^ ' БОЧКОВ А.6.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность. Во многих областях научно-технических и инженерных исследований единственным способом регистрации информации является фотографирование объекта, процесса, явления, что обеспечивает более высокую разрешавшую способность, чем использование телевизионных систем. Примерами могут служить исследования в ядерной физике, аэрогидродинамике, мембранной технологии, экологии, медицине и др. При этом, как правило, результат эксперимента представлен большим числом фотоснимков.

Для считывания информации с фотоснимка необходимы специальные устройства, обеспечивавшие точную и быструю оцифровку изображения. Для этих целей применяются сканирующие система различного типа : используююте механическое сканирование, видеокамеры, приборы с зарядовой связь», а также системы с управляемым от ЭВМ сканированием на электронно-лучевой трубке (СЭЛТ), являющиеся на сегодняшний день наиболее гибкими и прецизионными.

Наибольший прогресс в создании таких систем был достигнут в области ядерно-физичэских исследований. Примерами СЭЛТ, сочетавших сканатор и ЭВМ, являются системы РОНУ (США), РЕРК. (Англия) £/?«/»е ( СВЯЫ, Швейцария), АЭЛТ-2/160 (СИЯЙ, г.Дубна), МЭЛАС (Й5ВЭ, г.Протвино), из которых три последние обладают наиболее высокими и примерно одинаковыми точностными характеристиками и позволяют работать в интерактивном режиме. К этому же классу систем относится функционирующая с 1985 г. в Московском энергетическом институте СЭЛТ АЭЛТ4Ш, которая создана на основе автомата АЭЛТ-2/160, но в отличие от него и других аналогичных систем полностью реализовала на отечественной элементарной базе. На основе системы АЭЛТ-МЭИ организован межведомственный измерительный центр коллективного пользования для автоматизированной обработки фотоизображений в различных областях науки и техники.

Настоящая диссертация посвящена разработке теоретических ос- / нов, методики и рекомендаций о практической реализацией на СЭЛТ АЭЛТ-МЭИ, направленных на выявление факторов и взаимосвязей между ниш, обуславливающих точностные показатели систем типа СЭЛТ. Полученные результаты позволили существенно уменьшить погрешности и расширить класс решаемых задач при массовой автоматизированной обработке фотоизображений на СЭЛТ АЭЛТ-МЭИ. Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научных работ кафедры

автоматики МЭИ в рамках КЦП ГКНТ СССР 0Ц-0.27 задание 05.59 и межвузовской КЩ АСНИ задание 1.06.08, утвервдшнной приказом Минвуза СССР № 583 от 5.08.85 г. яа период 1986-1990 гг.

Цель работы состоит в разработка теоретических положений,методики и рекомендаций, направленных на выявление факторов, обуславливающих точностные показатели систем типа СЭЛТ, и управление ими с целью уменьшения погрешностей при автоматизированной обработке фотоизображений в прикладных областях.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи.

1. Определен класс алгоритмов, реализующих различные стратегии перемагничивания фокусируаде-отклонязощего комплекса (ФОК) системы АЭ1Т-МЭИ. Осуществлено сравнительное исследование алгоритмов с выделением оптимального.

2. Проведена структуризация измерительного тракта А.ЭЛТ-МЭИ с представлением его в виде объекта исследования с выделением входных и выходных переменных и исследованием возможности использования метода случайного баланса для выявления совокупности факторов, влияющих на точностные показатели системы. Спланирован и реализован сверхнасыщенный эксперимент, обработаны его результаты.

(

3. Установлена существенная зависимость точностных показателей системы от уровня температурной стабильности окружающей среды. Осуществлена идентификация помещения, где установлен скала-гор, как объекта управления, разработан цифровой алгоритм, реализованный в системе автоматической стабилизации температуры.

4. Создан комплекс программных средств, обеспечивающий координатную калибровку сканатора, оперативный контроль основных точностных показателей СЭЛТ, тестирование цифровой части аппаратуры, контроль и отображение параметров формы и размеров светового пятна на ЭЛТ.

Методы исследования. В диссертации используется аппарат математической теории планирования эксперимента, метода математической статистики, теории автоматического управления.

Научная новизна. В работе решены следующие вопросы:

-'доказана возможность и целесообразность использования математической теории метода случайного баланса применительно к системам типа СЭЛТ для дискриминации влиятельных и невлиятельных (щгаовов поле) факторов относительно точностных показателей сис-

>

'ею;

- методы патематичоской теории эксперимента применены для гостроеияя количественных соотношений, связывающих остаточную няибку калибровочных преобразований с совокупностью магнито -электрических параметров СЭЛТ, что позволило определить их оптимальные значения;

- разработана основанная па экспериментально-статистическом юдходе методика сразнитг-ъного исследования различных алгоритмов теремагничивания ФОК в системах типа СЭЛТ; предложенная методика позволила выбрать наилучсий алгоритм перемагничивания и опреде-гать оптимальное время ожидания в промежуточных точках при сканировали!! ;

- разработано и реализовано тестовое обеспечение, которое позволяет оперативно контролировать характеристика измерительной системы, влияющие на точностные показатели: размер пятна и уровень цискршинацпн, повторяемость центра креста, повторяемость отсчетов на строке, время "отдцха" скстеш.

Практическая ценность и реализация результатов работа.

1. Применение методов теории планирования эксперимента гозво-яило выделить существенные факторы, которые влияют на точность измерения. Для существенных факторов была построена математическая модель, которая отражает зависимость точности измерения от существенна факторов, и с помощью математической модели был найден оптимальный, в сшсле точности, ротам работы сканирующего аппарата, что позволило снизить ошибку измерения по к&таой из координаты с 4 мкм до 2,8 мет. С помощью экспериментально-статистических методов был выбрал наилучший алгоритм перемагничивания, минимизирующий ошибку измерения, выбран оптимальный шаг вывода луча в начальную точку сканирования, время ожидания в начальной точке сканирования и в промежуточных точках.

2. Для поддержания постоянной температуры в помещении, где размещена система АЭШ-МЭИ, была создана система температурной стабилизации. Система находится в работоспособном состоянии,поддерживает температуру в*диапазонв + 22°С ч- 0,5° С в любое время года.

3. Практическая реализация пунктов (1,2,3) позволила получить на измерительной системе АЭЛТ-МЭИ ошибку измерения по полю около 4,5 мкм. Это позволило обрабатывать на данной системе А31Т-МЭИ фотоснимки, требующие высокой прецизионности, в частности, магнит-

f

- 6 -

но-искрового спектрометра ИФВЭ (г.Протвино),

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсувдались на УШ и IX Всесоюзных конференциях по планированию эксперимента и автоматизации научных исследований.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из основной части к приложения. Основная часть содержит введение, шесть глав и заключение, изложенные на 178 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 46 рисунками и 24 таблицами. Список литературы включает 37 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации,излагается краткое содержание работы и приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации рассматриваются принципы построения сканирующих систем автоматизированной обработки фотоизображений. Показаны достоинства и недостатки систем, построенных на электронно-лучевых трубах по сравнению со сканирующими системами, построенными по другому.принципу. Приводится описание сканирующей измерительной системы АЭЛТ-МЭИ и описан принцип ее работы. Сканирующая измерительная системе АЭЛТ-МЗИ построена на электроннолучевой трубке с высокой разрешавшей способностью, на экране которой формируется перемещаемое световое пятно размером около 20 мкм. Световое пятно объективом проецируется на фотопленку, и,просвечивая его, попадает на фотоумножитель, который формирует видеосигнал. Управление положением и'направлением движения луча осу-пас твляется управляющей ЭВМ.

В измерительном канале присутствуют как оптические, так и магнитно-электронные искажения. В диссертации исследовались только магнато-электронные искажения, влияющие на точность измерения. Эти искажения создаются фокусирующе-отклоняюшм комплексом, который служит для фокусировки, юстировки в статическом режиме,фокусировки и устранения астигматизма в динамическом режиме, для отклонения электронного пучка в 3IT.

Факторы, которые влияют на точностные характеристики и которые исследовались в диссертации:

- инерционность канала отклонения;

- остаточная намагниченность катушек отклонения ЭЯТ;

- время ожидания окончания переходных процессов в конечной точка при внеодз луча в исходную точку сканирования, и время ожидания в промежуточных точках вывода.

Наиболее подпой точностной характеристикой сканирующего ав-рогата принято считать величину остаточной ошибки калибровочного преобразования - преобразование нелинейной систеш отсчета автомата в прямоугольную докпптоеу систему координат, которая позволяет пользоваться неискагюнноЯ информацией. Нахождение функияо-нальяой зависимости мевду нелинейной и линейной системами координат, а также вычисление точностиах характеристик, производится при помощи специальной калибровочной решетки, которая представляет собой белые прорези толщиной 20 ми на черном фоне. Критерии оценки точности считается среднее квадратичное отклонение распс~ лоетния центров крестов в нелинейной системе коордииаг, от их расположения на калибровочной реиотке

¿=>1 <'*!

где лР* , Л - стандартный отклонения,

Л/ - количество крестов рабочего поля, по которым производится калибровка, , -Ус - координата / -ого креста в идеальной системе координат,

у/ , ^ ' - координата с -ого креста в нелинейной системе.

Разница между ( , У; ) и ( X/, -У/) определяется двумя видает ошибки: систематической ошибкой, возникающей из-за нелинейности измерительной системы автомата, и случайной ошибкой,которая считается независимой, нормально распределенной случайной величиной с нулевым средакм.

Величину случайной ошибки можно уменьшить путем увеличения количества измерений, чтр и делается в программе калибровочных преобразований, где одно плечо креста измеряется 50 раз. На точность единичных измерений ( величину случайной ошибки) влияют перечисленные выше факторы - инерционность канала отклонения, остаточная намагниченность, время ожидания окончания переходных процессов. Таким образом улучшая динамические факторы, тем самим

уменьшается ошибка калибровочных преобразований. Системаглчаскув составлкюшув остаточной ошибки калибровочных преобразований в диссертация было предложено уменьшить путем нахождения оптимального режима работы фояусирухию-отклоняющего комплекса. Таким образом, остаточная ошибка калибровочных преобразований - это предельная ошибка единичных измерений.

При исследовании влияния режима работы ФОК на величину остаточной ошибки калибровочных: преобразований, ФОК рассматривался как объект управления на входе которого действуют контролируемые факторы, а откликом является остаточная озибка калибровочных преобразований. Для улучшения точностных характеристик системы АЭ1Т-МЭИ были применены математические методы оптимального планирования эксперимента.

3 диссертации показано, что при изменении температуры в зада, где находится сканирующая система АЭЛТ-МЭИ на 1°С, происходит расфокусировка пятна на 10$ и ухудшаются стабильности во времени точностных характеристик. Для поддержания температура в зале в пределах 22°С + 0,5°С была создана система температурной стабилизации, с реализацией закона регулирования на ЭШ, и проведено ее исследование.

Таким образом, в первой глазе сформулированы основные задачи исследования:

- нахождение оптимального, в смысле точности, режима работы

ФОК;

- исследование влияния остаточной намагниченности на точность измерения;

- исследование влияния инерционности канала отклонения;

- создание тестового обеспечения для" исследов&чия и контроля точностных характеристик измерительной системы АЭЛТ-ШИ;

- создание система температурной стабилизации.

Вторая глава посвящена исследованию динамических свойств измерительного канала аппарата АЗЛТ-МЭИ. Установлено, что точность зависит от следующих факторов:

- инерционности канала отклонения;

- остаточная намагниченность катушек отклонения;

- время ожидания окончания переходных процессов в промежуточных точках при выводе луча в начальную точку сканирования, время одидания окончания переходных процессов в начальной точке сканирования, шаг изменения по каждой из координат при выводе луча в

точку сканирования.

Остаточная намагниченность катушек отклонения влияет г;а такую точностную характеристику систи.ы, гак повторяемость ргзудь- -татов сканирования. Критерием качества устранения влияния остаточной намагниченности является повторяемоетъ координат центров крестов калибровочной решетки при их многократном сканировании. Для устранения влияния намагниченности на точность отсчзтно:* системы автомата предлагается возврадать магнитную систз;/^ пород каядым циклом сканирования в одно а то гэ состояние, то эсть производить перемагничиваяие по предельному циклу. В диссертации было проведено исследование эффективности поремагничивания четырех алгоритмов. В двух алгоритмах паремагничивасщив токи подаются одновременно в катушки отклонения, а в двух других разнесен! по времени. В качестве критерия эффективности была выбрана величина дисперсии -О координат центроз крестов по 100 измерениям. Вторы,i критерием эффективности алгоритма считалось время его реализации. Для более полной оценки эффективности алгоритма была взвдона дополнительная характеристика (t) - максимальное отклонение координат центра креста от его математического окидания по 100 измерениям. 3 работе предложена методика, позволявшая при исследовании устранить методическую оппбку. В результате проведенных исследований был выбран самый эффективный^алгоритм А2 и определено время задержи луча в каждой точке алгоритма Т = 14 мс 9 к.

Инерционность канала отклонения проявляется з запаздывании луча при его выводе в точке начала сканирования, это выратлется во временном оставалкя дача от программно зад аз ас шх кодов при вывода луча в точку и при движении вдоль строки, и приводит к зависимости результатов сканирования от направления сканирования и от расстояния начальной точки сканирования от центра экрана. Теоретически, используя схему замещения усиления отклонения,молено рассчитать параметры вывода луча в начальную точку сканирования. Однако существует еще инерционность магнитной доменной структуры, влияние которой оценить расчетным путем практически невозможно, поэтому оценка инерционности канала отклонения проводилась с помощью статистических методов. Таким образом при исследовании инерционности канала отклонения было рассмотрено три параметра вывода луча в начальную точку сканирования:

I. Величина иага, предельно допустимая для плавного вывода

- го -

луча в начальную точку сканирования.

2. Время задержки луча в конце кадцого шага, для ожидания затухания переходных процессов в канале отклонения.

3, Время ожидания в конечной точке, в точке начала сканирования, для компенсации инерционности магнитной доменной структуры -отклоняющей системы автомата.

Эффективность устранения влияния инерционности канала отклонения оценивалась путем вычисления дрейфа строки сканирования, проводимой из точки, в которую был выведен луч при подготовке к сканированию, в течение 0,5 сэк. Это позволяет оценить величину смещения луча из точки, в которую он был реально выведен, до точки, координаты которой были установлены программно. Эта величина и характеризует влияние »-инерционности качала отклонения. Резуль-г-таты усреднялись по 50 измерениям. Методика предусматривает проведение исследований методом итераций,с последующим уточнением параметров после кадцого цикла экспериментов. Первоначально были грубо определены пределы изменения времени ожидания в промежуточной точка T»f> и времени опадания перед началом сканирования

Гмс . Наихудшие результаты были получаны для креста (15,13). Для него затем проводились дополнительные исследования в уточной-ном диапазоне Т»/> ' и Тис. . Разультатом исследования явилось определенна 7V = Ю мс , Тис = 120 мо.

Найденные в результате исследования значения были введены в програлиу калибровочных преобразований, что позволило снизить ошибку калибровочных" преобразований с 8 мкм до 5 мкм.

> Третья глава посвящена определению-оптимального, в смысле точности режима работы сканируюкого аппарата АЭЛТ-МЗИ.

При решении задачи повышения точности измерения на аппарате АЭЛТ-МЭИ, фокусирующе-отклоняющий комплекс и электронно-лучевая трубка рассматривались как объект управления, на входе которого действуют контролируемые факторы, а в качестве выходной величины рассматривалась ошибка калибровочных преобразований. В качества контролируемых факторов были выбраны следующие входные величины .ФОК 2V - ток OCIÍj

гг - ток 0СЦ2 , гъ -ток ООО Ir , ¿V - ток ОСЮ П2 , Zs - ток ОСЮ П}- , Hj -ток ОСЮ п2 , z* - ток CTj , ze - ток C$2 » ¿з - ток ФС , г,о - напряжение на модуляторе Практически заранее неизвестно, какие факторы наиболее влиятельны, а действием каких мокно пренебречь. В ситуации, когда фанторь

носят количественный характер, и на объект оказывают влияние не только сами факторы, но и их парные взаимодействия, наибольшее распространение получил метод случайного баланса (МСБ). Принципиальное отличие МСБ состоит в том, что число точен спектра п.та- " на ( число опытов .'5 JST), как правило, значительно меньше, чем количество проверяема на влиятельность факторов и их парта взаимодействий, т.е. сверхнасыщенное планирование. Но с другой стороны необходимо, чтобы число опытоз было больше действительного количества существенно влияющих базисных функций.

Существующая методика настройки измерительного тракта измерительной сканирующей системы А.ЗЛТ-МЗК основана на визуальном наблюдении за размерами и формой пятна с помощью микроскола. Такая настройка дает ошибку калибровочных преобразований по каддой из координат около 4,5 мим и общая ошибка калибровочных преобразований -V 5,5 мил. Значения токов и напряжений, полученные в результате визуальной настройки принимались за базовые при 'постановке эксперимента методом случайного баланса. В качестве инструмента для оценки точности использовалась программа калибровочных преобразований. Оценивалась оьпбка калибровочных преобразований в базовой точке С значения параметров после визуальной настройки), а затем по матрица планирования изменялись значения факторов на двух уровнях и в качестве значения отклика наблюдалась ошибка калибровочных преобразований. Значения пага варьирования ло катдо-му фактору выбирались из тех соображений, чтобы при изменении значения фактора от базовой точки на AJC программа калибровочных преобразований могла определить центр креста. ;.!егодом случайного баланса были выделены следующие коэффициенты регрессии ¿zs = = - 1,12 ; ¿H = - 0,81 ; ¿s = -0,23 .

Для того, чгобн найти уравнение зависимости ошибки калибровочных преобразований от выделенных факторов и взаимодействий был поставлен полный факторный эксперимент в той ™.е точке факторного пространства,, где проводился эксперимент методом случайного баланса, факторы изменялись з том же диапазоне, что и при МСБ. Для нахождения уравнения зависимости была построена матрица ПФЭ для четырех факторов 7Ъ , , Zs , Z¿ . В результате проведенного эксперимента было получено регрзсионное уравнение .зависимости ошибки калибровочных преобразований от существенных с»даторов и взаимодействий, которое имеет следующий вид

¿f~S,54 > 0,118 72-0,301s- 0Л7£323 -0Л5^2Ь

где , , 2ь соответственно токи первой и второй

юстировка по оси -X и У .

Нахождение оптимальной точки проводилось методом крутого восхождения. Для поиска направления движения в рабочей точке ставился полный Факторный эксперимент, рабочая точка остается той ке самой, что я при проведении эксперимента для нахождения уравнения регрессии. В данном случае рабочая точка находится на краю рабочей зоны, где всо факторы принимают значение^" ~ £ .

Четвертая ъдва диссартации посЕядена описанна тестового обеспечения для оперативного контроля и исследования точностньа характеристик измерительной системы АЭЛТ-МЭИ. Остаточная ошибка калибровочных преобразований определяется пак случайной, так и систематической составляющей. Тестовое обеспечение, которое описано в данной главе, посвящено контролю и исследована факторов, которые влияют на случайную составляющую ошибки. При проведении измерений в реальных задачах, для того, чтобы увеличить точность измерения ( уменьшить ошибку измерен;:.*'*) преходится дублировать измэрения, то есть проводить усреднение по нескольким измерениям. Количественные оценки величины ошибки единичных измерений можно получить с помощью тестовой программы ЬЯЕТР! . Результаты работы программы , показывают,-что случайная сос-

тавлявшая ои::бки единичных измерений составляет 30 мкм.

Для наглядного отображения результатов работы калибровочной программы была написана программа, которая огобраяаег на печать распределений остаточной ошибки калибровочных преобразований по каждой из координат и Я = Vл/* к/ ' по всем измеряе-

мым крестат.!. С помощью программы циклической калибровки была определена зависимость изменения остаточной ошибки калибровочных преобразований во времени. На разрешающую способность сканирующей измерительной система оказывает влияние размер пятна и его астигматизм. Если определить ширину видеосигнала на уровне 1/2 амплитуды видеосигнала, то можно получить размер пятна в направлении, перпендикулярном прорези. Размеры определяются по двум перпендикулярным направлениям, вычисляется диагональный размер црямоуголь ника,.который нукно описать около окружности 20 мкм. Прямоугольник, со сторонами , равными полученным размерам по каждому из пле чу, выводится на экран дисплея - монитора, а соотношение размеров уровни дискриминации и размер пятна на алфавитно-цифровой дисплей

Подпрограмма £КЕ1Р1 представляет повторяемость отсчетов

на одной строка в течение 0,5 сек. Сканирование производится из одной и той же точки по одному и току же маету (строкой). При этом если смешение начальной точки не происходит, весь измерительный тракт стабилен, то нет разброса в координатах точек пересечения лучом плеч креста. Чам больше разброс в отсчетах координат пересечения луча и плеч креста, тем больше оиабка единичного измерения.

Подпрограмма &ЯЕ1Р позволяет количественно оценить повторяемость центра креста при разных режимах измерения. Для определения центра креста используются точно такие из процедуры, что и при определении центра креста в программе калибровочных преобразований. Таким образом, тестовая программа 2Я£1Р позволяет оценить величину случайной составляющей в величине остаточной ошибки калибровочных преобразований. -

Из-за того, что ыагнито-электрическая система отключения вывода луча обладает определенной инерционностью, при движении луча по строке про и сходит отставание реального положения луча от задаваемых кодое. Такое отставание называется динамическим сдвигом. Для определения величины динамического сдвига определяется центр креста при одном направлении сканирования , а затем опреде-

ляется центр креста при другом направлении сханировачия -У (-*} Разница з координатах измеренных; центров крестов и дает величину динамического сдвига по кадяой координате , Л - ^

Подпрограмма &КАМ1 определяет точность измерения центра креста калибровочной решетки в зависимости от предыстории маг-нито-огклоняюаей системы электронно-лучевой трубки. Подпрограмма определяет необходимое время "отдыха" системы в зависимости от нагрева катупек системы отклонения при сканировании.

Пятая глава диссертации посвящена созданию автоматической системы стабилизации температуры. Точностные характеристики измерительной систем АЭЛТ-МЗИ зависят от размеров' светового пятна, которое формируется на поверхности ЭЛТ. В диссертации показано, что при изменении температуры на 1°С происходит расфокусировка светового пятна на 10$. На измерительной системе АЭТ-;,Ш были проведены исследования по влиянии температуры в зале скачатора на стабильность во времени остаточной ошибки калибровочных преобразований. В результате проведенных исследований было показано,что в случае, когда температура в зале стабилизируется, то остаточная ошибка изменяется во времени медленнее, чем в случае, когда темпе-

ратура в зале сканатора изменяется произвольным образом. ■

В диссертации показано, что в общем случав обслуживаемое помецание, как звено системы автоматической стабилизации темпера туры, может быть представлено "в виде -пфтг »" получен

ное уравнение хорошо согласуется с инженерной методикой расчета теплоустойчивости. Определение вида передаточной функции зависимости температуры в зале сканатора от возмущающих воздействий бы' ло проведено экспериментальным путем. По данным эксперимента по, строен график переходного процесса, из которого определены Т = = 1600 сек и нормированный коэффициент усиления К =0,3 .

Система температурной стабилизации (СТС) была реализована из стандартно выпускаемого оборудования кондиционеров БК-1500, модуля в стандарте "КАМАК" АЦП 14, закон регулирования реализован' на ЭВМ. В качестве температурного датчика используется терморезистор, включенный в одно из плеч балансного моста. При изменении температуры происходит изменение сопротивления термосопротивления - разбаланс моста. Напряжение разбаланса усиливается операционным усилителем и оцифровывается АЩ. На ЭВМ реализован закон регулирования, в зависимости от величины отклонения температуры от уставки включаются (выключаются) 1,2,3 или 4 кондиционера. Управление включением кондиционеров осуществляется через модули в стандарте "КАМАК" РУР-Г и МКР-2,

Данная система автоматического, ре1улирования была смоделирована с помощью ППП МАСС. Целью данного моделирования было проварить работоспособнобгь системы и выбрать время квантования. При моделировании системы с помощью ППП МАСС было определено, что пр: времени квантования Т = 1800 сек система должна поддерживать ш пературу в зале АЭЛГ-МЭИ в пределах 22 + 0,5°С и быть работоспосс ной. Время квантования,равное 1800 сек, было выбрано также из тез соображений, что по техническим условиям повторное включение кондиционера можно производить не раньше, чем через 3 мин. В результате моделирования системы температуры стабилизации только сделаз следующие выводы:

1. Б системе присутствует постоянно составляющая ошибки, коте рая составляет 0,6°С.

2. Длительность переходного процесса в системе составляет

10 мин. Переходные характеристики, полученные в реальной системе, совпадают с характеристиками, полученными при моделировании систе мы.

Шестая глава диссертации посвящена результатам эксплуатация ястемы АЭЛТ-МЭИ. Наиболее пироко фотографический метод рогист-щии используется в ядерной физике, где построены разнообразные :тановки, фиксирующие с высокой точностью и большим пространст-" знннм разрешением ядерного взаимодействия на сотнях тысячах сте-гфотоснимков. Показаны особенности автоматизации обработки фото-юбраявний. Улучшение точностных характеристик измерительной ютеш АЭЛТ-МЗИ (уменьшение остаточной ошибки калибровочных прэ-!разований до 4,5 мкм) позволило решать на данной системе зада-г обработки фотоснимков с магниго-искрогого спектрометра (ЖС). )тоснкмок МИС для одного события состоит из 2-х стареопроекций." I каждой стереопроекции имеются изображения следующих образов:

- рэперных крестов;

- отрезков траекторий частиц, состоящих из изображений искр; . - полных траекторий ( троков), образованных отдельными ис->ами ;

* - служебная информация, которая используется при обработке.

В результате обработки каждой стереопары необходимо получить юсив координат реперных крестов и массивы координат искр, прп-дле.тащих измеряемым трека?.!.

В диссертации описана последовательность обработки фотоенпм-1В с МИС на диалоговой измерительной систеко А.ЭЛТ-?.13Я и струк-■ре программной системы обработки фотоснимков с МИС.

За время эксплуатации системы было обработано около 700 сте-оснимков событий, содержащих около 3500 стереопроекцнй треков, ыт эксплуатации измерительной системы АЭЛТ-МЭИ показал работо-особность данной системы, что подтверждается документами, приданными в приложении.

Основные результаты диссертационной работы

1. Определены факторы, которые влияют на точностные характе-сгики измерительных сканирующих систем, построенных на ЭЛТ. За-ча улучшения точностных характеристик измерительной системы ЛТ-МЭИ была разбита на ряд подзадач: устранение влияния гисте-зиса, устранение влияния инерционности качала отклонения, на-згдениа оптимального по точности режима.

2. Разработана методика исследования динамических характэрис-к систем, построенных на ЭЛТ. По предложенной методике были оведены исследования динамических характеристик системы АЭЛТ-МЗИ, зультаты которых позволили улучшить точностные характеристики

системы AaiT-ШИ.

3. Предложен подход к исследованию измерительных систем на ЭЛТ, как к объекту управления, на входе которого действуют контролируемые факторы, а выходной величиной является остаточная ошибка калибровочных преобразований от токов, задаыпих рожны работы сохуоирувще-отклоншовдго комплекса. Найден - оптимальный по точности рэжш, что позволило укепьиить ошибку калибровочных преобразований до 4,5 мкм.

4. Для оперативного контроля и исследования точностных характеристик созданы тестовые программы, которые позволяют коктро лкровать параметры системы АЗЕТ-МЭИ, влияющие на точностные характеристики.

5. Проведены исследования, которые показали, что стабильность точностных характеристик измерительной системы АЭЛТ-МЭИ зt висит от стабильности температурного режима в зале АЭЛТ-МЭИ. Исследовано и создана система температурной стабилизация, которая поддерживает.в зале ЛЭЛТ температуру в пределах 22°С ± 0,5°С.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Барончук М.К., Богданов C.B., Голяо O.E., Датиапшили А.Г., Колесников А.Н. Аппаратурно-программныэ средства црецазионно] скакатора на ЗЯТ //Планирование и автоматизация эксперимента научных исследованиях: Тез.докл. Всесошзн.научн.конф. 20-23 сентября 1986 г. - Ленинград, 1986. - ч.П, С.20-21.

2. Ала коз A.B., Бовданов C.B., Котов В.В., Рубехан A.A. Повышен! эффективности обработки фотоизображений //Планирование и авт! магизация эксперимента в научных исследованиях: Гез'.докл. Bei союзн.научн.конф. 25-27 сентября 1989г. - Москва, IS89. - ч.] С. 65-66.

3. Богданов C.B., Котов В.В., рубехин A.A. Повышение точности и мерительной системы АЭЛТ-МЭИ методами планирования экспериме та//ПланироЕание а автоматизация эксперимента в научных иссл дованиях:' Тез.докл.Всесоюзн.научн.конф. 25-2? сентября 1989т

- Москва, 1989 - ч.П. С.71-72.

1.(2.89. Л.-30295~

Члкаэ ¿PW II чл. номер А /П

Типография издательства МЭИ, Красноказарменная, 13.