автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка принципов построения и методов расчета оптико-электронных автоколлимационных углоизмерительных устройств

сашсг - пегервугтгоот институт точкоп мехашси к

ОПТИКИ

На правах рукописи

M0.1.100 Георга Стоянов

Разработка пруцппов построения и методов расчета оптихо-элсктрошшх автоколлшгзциошшх утлоизиерительних устройств

Специальность 05.11.07 - Оптические'приборы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Санхт - Петербург 11?92

1ТД5С 531.743

Робота шполнвна и Сазпст-Петербургском институте точной шшшшш и оптики (СГЕГШО)

Научный руководитель - зсазцдадат техзшчесзсш парс, доцент

Коляхпн П.А.

О^ицасльзше оппонента - доктор техннч^.аа наук, профессор

Йверев В.А.

- зсазцдадат технических наук, профессор Валнхотаый М.А.

Р.едущос предприятие - Сазкт-Петербургсзсое оптшео-иеханичеезеоо

обьедшшзше

Заката диссертации состоится " " шш 1992 г. в ч. на заседании саециализировазшого совета

Д 053 ; 25. 0.1 "Оатичесзше приборы" прп Сазпст - Петербургсзсои институте точной механики и оптики по адресу : 190000, Сашгт -Петербург, пор. Гривцова, 14.

С диссертацией иогчо ознакомится в библиотеке института.

Автореферат разослан " 9 " и^си? 1992 г. Ваш отзывы п замечания по автореферату (в двух экзеи-

с

шшрах ), згшерезпшо печатью, просил направлять в адрес института: 197101, Сазаст-Петербург, ул.СаОлинская, 14, секретари специаднзырозазашго совета.

Учь.шЗ сезсретарь

спецаалкзаровазшого совета Д 053.26.01 кандидат гохннчвезшх зшук, доцент

Общая хпрази-ерастакз рабсти

• гаци'4 ^дуальность работа ^ Одной из вгжзйгах задач, реипагггх изкератегьноЛ: тез-.ккксЯ. является язузрешз углозих воллгазк и, И ЧаСТЗЮС'П!, OnpiViG-TcJS!? пзэзжю.! угловой ор^гнтзтга рзсзюсг I-зшх в пространстве объектов,

3 нпябодое о'г;с>,- случае углозса гзслозгэззха обьзкта определяется прострэкстеегайй i поззоротоу ксордгазткой сиегг'Л1 zecu:o связзшюл с коэтрэдзруе^ам сйсктом (подшякой), отаосктзльпо другой систему хоордагат, сзязязлхсй с базогллз объектом (кепо-дреххоЯ). В кзчестзэ гогарзтзпгл пртгаров рэ^зияя задачи опрэ-дал^сзя углогг'Л. простр.игстзекзю;': орчозггац:::! обьагстоп исгут бить рзсс:,:отрезй! сладу:

1. Пзнорэгаэ 7гл0в>;:г до^ортптГ; пр-л кчучозгла свойств п зсонтроля состоя.1:;«: козютруззд'Л плп 1<атсриалоз.

2. Кввдрэиыэ углосшг до^орнац-л.;: оснопонпя, на котором ус-таноЕ.чэк ряд изузрчтельик пркбороз с целы) БЕЭдезшя попраис::

в iür.ispngiy езллчязи.

3. »Гзмерезше поворотов зздитролпруеглого сбъэкта откссгл-тильно трех ортогонзльша: осоГ; длл п&слвдую^эго вастаплЕшп объекта в з-гзо-Зходииоа угловоз попогсз^э.

Пси трззжоордчиатлна игзтеропилх ось, ссЕпгдагяая с .татей, ссэ^нйщга углоиер я кс^тролгруг^Д сбъэкт, напкваатся осью сзфучвзйзп-л, а даа другяо - кодлппгциогдийа! сся?.:а (углы поворота относительно узсазазаак осей, соотзэтстлгтю, углл'т сзсручкпжзл п 1юлпашиошвяя углп:~*}, Угиагнь-л задача могут бить perjQiiu троиюордют.тпп.'з.'л К1т':зсо-ол!33'лро:п-11"":з углсуеразл:. Дкя больгшкотаа пз узсазагппа задач пртдаоэтхтсльнз проводить язиарезшл по звтколлшсацсстгоЯ czss®, когда ira кснтро&фусиоц сбъвз:те устазизлаваетсл зилтролыггЗ. злзми? (1ГЭ), а на базовом объекте уотанавзззвоотсл устрсйсясэ длл ис;.тро;ия поззоротсз объекта.

Осиоа:&иа тзЕдэишизет разгатия атсапо&пш&чвоинш: углоуз-ров (.ШУ > являются : создание гпЕого'рузпапзозюльзпл устройств с

поеь'пзззгжзгн точкос1,:ш?л1 зарсз'.тэрзю'плсзлл, раск1тр31ы0 диепгзонз

проводпшз: пзморекЕй п ошсганда трудоп^кссто контрольно -встаровочзшз сперящяз при подготовка прибора :: работа. Тазаш образом, позшисап? нусбходыость разработка пркпздооз дойстисл

а катодов расчета трвхкоордшаткых высокоточных АКУ, позволяющих одконреу.анно и независимо проводить измерек^ углов колли-кзщш , , и угла скручивания . Приведенная приборная погрешность дсмкна Сыть нэ более 1.10-*, при широком диапазона измеряемых углов : до 5... 10°.

На современное уровкэ развития гчтического и оптико-электронного приборостроения достижение таких точкостаих показателей возывхно при использовании в ДКУ специальных контрольных а.чемшггоз (КО), ддикн&Тюх.ускых объективов, а при примокэыт з качестве прзег-ш^коь оптического излучения ¡икого-зяемзнгнах позшдео.'аю-чуаетагег.'я.ккх уатримкх ^-отоариедажсв на ос-нова ПЗС. Наряду с внсококачествгыюД. але;.:ент:;:ог\ СозсЕ. при обработке к. обращении в плоскости анализа прибора долхни применятся Еысоз:озф'1.э:чТнвнн2 быстродействующе алгоритм обработал ннфору.зцда, облздащке нгобходалсй точностью вычисления.

В настоят,ее время практически отсутствуют тютзкоордакат-ниэ ДКУ о укаоаккиул цетролоютаскиг-и свойствами.

Цель и задачи работы. Разработка прлщгаоз построения к методов расчета параметров и характеристик трехкоордакатаих оптако - электронных автохсллдмацлокнпх углсизнерптелыал: устройств геометрического тала с пов^пекноЗ. точностью измерения и распиреюшзя: изтрологкчесз^пк вог;.:охчостя""л.

Поставленная цель достигается следухидаи путдш.

1. Сравнительна.: анализом отргхсхсях систем разных типов: плоского зеркала, триэдрическнх и тетраздрических ретрореф-лекторных КЭ г- различным количеством внесенных отклонений от пр.-аых двугры^их углов между гр&кшш, трпэдрическнх а тетра-эдрическдх КЗ (правильных и неправильных) с кеплоски.« (криво-лянейныш) гранядгн.

2. Исследованием поведения орта отракенного пучка (отра-кзиных пучков) для КЭ с 15шц4дрнческлуи гранями в исходном пол-лании (без утлсвих поворотов КЭ) и пра различной пространственной ориентации сбразуицзЗ цилиндрической (цилиндрических) граней в КЭ.

3. Анализов характера ограха.чнух пучков при нгличди угло-кгх поворотов для пррсчясикчшс в предкдужем пункте КЭ, с о лекция а оатш»_.гац2Я ах у.а тру<ц действие.

А

<1. йлс^е^тг.'зг.цце." КЗ С::се пршп.ть::^ и гапраЕпльшгг уриздроз по пх и Орпгтюнзльдац пзрз!.гатраг; п

возпслюстя-г. "лделек'тем зглзссоз регроро^лзктсрицл КЭ, пржо-зиишх д.'-" *гуе;:коо?глнч71Пк:, яозязгсзга: и одкозрад/егаох азиа-р»л:'_11 уг.'И.'П ко;и17.:-:з;;.;;л г; угла с"руч7Б,знля.

3. Прсскг-фозажог.«, рязрпботхой ч кзкпнкоЗ рзздизацхзй кзтс1 •«лесхоз годолл работа азтокодлгаавролзшх углс-ероэ гэс,'.7_'':р'.'Пос;сого тгпз с пррзялькжа й кепрчЕпгькзга та, а уаххй о цпплндрпчзскп.'^: грапязг* разной желной ср.".г'лгаг.:'.!.

в. ¡Тссхгдоззт-тоц вяцзязя прсс-гртестгэкнса сраелтацга орта п2д;.;::/,2го кл веяпаяу :з фоггзу создзвзккх авто-

кояжсацлотгшт: угхс:.--эрзп! пзс5рзгзк:га.

7. Анализом зарл?з«оь построзкгя озг.пгссЕпг схсц автоко-ллинвцпошшх угдо»йро:з, сх с точзги зреккя апер-

гг/ржл харжтерпетак кохтрольжх олокэ:ггоз.

3. Лкахгзол чузствягедькосге гвгоксялпмацпошгах угяо'лзров Гб&КЭТрЕЧОС»его тип?, пспользудзх КЭ с отра-

•'.й^л.ц! псиергнос?л:л1.

3. ¿наливои воз!-:сзлаг ая-сратеоз обработки изобрзлояпй, ^■ор.мир/е!.^ КЭ с вдлшздрпчеогжп граня: л в плоскостях оналаза автоколлкивцйошюго углоцерз геоз/.етршаского т.шз.

10. Зкспйр:'Л'.антзльшш исследованием кекоториз класссп КЭ о цидпз!др:1чэ скнул гразш.^з на базе созданной га^таг^сзшсй у.агз-маткческоЗ !.:сдзлп.

Метод:-: асс.гадовгззки. При псследозалзп трвхаоордакаткщ: ДКУ используется векгорю-катричнай аппарат а метода пуптахта-онного модалгрования параиетроз п пршщгшоз дейстгпя угдс'-сзроз на зга.

Навнв наупые разульгета а осиозиыв подогышя, вияоегасче из защиту.

I. Расгпрэзка !.;с-трс лсттгззсглг возиоигостай треххоорда-натаых ¿КУ, а гг.инно, утзелэтек:з диапазона Езмврлзгшх углоз оря уиеньЕеипи погрезиостл цзиерекпп, что достигается использовании! в качество КЭ огрзкатзльлса слеге* -а а ввда зеркального триэдра пля тетраэдра, одна из гракеЛ которого является зр-

ллндричзсхоЗ.

2. Повшэнкэ точности пы.'.зрешя ДКУ вследствие незавя-•:..:огс пзмезренЕЯ всех трех пзцзряемдх углов, что достигается

при использовании КЗ, Илокцзго наряду с ^ддкдрической отраг.а-ецэЗ гранью заданные отзжшензя от пртлх дзугразпа^ углов ыезду отрагаюцазгд граням.

3. Доказано, что при пспсяьзозанпа КЗ с цилиндрической отракзкгцзй граньэ, обраэущая зсоторой параллельнь оддо!лу из пршшгяада рзбор КЭ, при кадзчаа одного фшжрованшго отклонения от прямого угла искьт бать построен ДКУ на основе ыногоэлецактзюго натричкого фотопрпэжпка, резлпэуггзгй измерения всех трех угловпх коордашат контролируемого объекта по одному отрагрЕНОцу пучку и используш,а'"' простые алгорсла сб-реботзш изображений.

4. Доказано, что при использовании в зсачествэ КЭ триэдрп-чоекзх п тс-траздраческих отраззтодей, Еисиз?ис два угла с фиксирований! отклонение« от 50° к цшшндрическуэ грань, образуа-цвя которой перпзндакулярна ребрам двутрыиш: углов с отклоке-яияш, догет быть реализовано кезавасиша игазранге трех 7тло-вих координат при сзмэняецой -в зависимости от дпстазшри до зсонтролируаыого объекта и диапазона изуеряакзх углов величине крутизнн статической характеристики (коэффициентов Передачи).

5. Методика расчета параметров трехкоордкнатного АК? с расшрвзшам диапазоном изиеряешх углов поворота и увеличенной точностью искзрекия.

6. Схена трехкоордонатного ДКУ с широким диапазоном измерения, в которой шь$ормацзоиш9 величины регистрируются как координаты лэнточных изображений с использованием эффекта пространственного шгаегрзрованпя сигналов, снимаемых с июго-иленезганого матричного фотопрнешшзм.

7. Эфектившза алгоритм обработай пн£ориациа, пригодные для реализации зш шжроЭЕМ, сопрягаемой с утлоперои, и обеспэ-чивЕПцие высокую точность определения параиетров пространст-везшоа ориезггаздаа объекта.

Практические результата.

¿агорой раэработазш !

- цзтодака рас'езта состовляодих ортов отраюзых пучков и

___гд~0'гт100353я онтг-ч-тсп'". п сптизго-зл^з'.?-

роз-гнлх утл с-з rogos гоогзтутг-'асзсогэ тете.

picchotpens отрукттриай с:зр.;.:з акт н ззохзз:л.:о, что

во усах es&sctcux ЛС7 для сдкос-нотного оардахву-гя углевого поворота хочтреллруекого с5ъз:-:-та кесбхсд-^'о г.зз'ерзтть с.гклоке-г'.:н cv ке|>1гог-ач».еысо:'0 з{алс:;вгаз-::зл страна-чих КЭ пучков. Т.е. КЗ в составе /-К" вк'-золз-лэт с,укзацг<э прэоЗразог2;:ля углоызх по-no3opoïC3 контролируемого обьзгстз в углозуэ стззлоззезсзл стрз-oî-parôKnî'x пуччоз. 2'~ojn;e::o озгса;г;э п:,ргз:г?ров отр-з^кках пучков при поворотах КЗ п рассмотрела cncccít: спрздзлазсл про-сараззстгенз-зс-З сфвзпыуа йоктрохлруешго оЗ&аста. Пррз^зслаза 'I^KTOpi:, -:э на ^етра~огззчг;сз'.ззэ г; точности;.'а ~лр')Г.т-ср;:с-

тззкн uo;-¿-o6:ío рассуотрг-гп: зео'-о"-"» способа ссредсгзькя

»атриц поворота (уятрлц преобразования ксорддка? спс: о х- y z в коордзжогс с-гсте?-?; ох у z >, черэз раэ-ыэ паразгат-ру ерпежэдрг. Pacciio-rpc'ise пизаззло, что пра рглезп зздачз пространств езп-зол углолозз стлкетггуя cCbsxra с пс::о:~>~> трзх-координатг-ня-о АКТ зичяоолее удоЗдаа: являс-тся зздмсге кзтрзяда преобразования ксордззча? через углы трех аоехздоватедыгг: поворотов ciicieü: косрйшгт, cbîiî.skkcùI с с5т.ег.тсм: откоелтзлькэ собственных осей imn иезааьзоьйтег.; трех углов Э5дера- Кр-.тогз, задазаакш в спродзлелнол последовательнее::::. При з?си âoctï'.-гается болью;: vcikoctl углсвоГ; ср^ентаг^! объекта, че:з при нспользозазсп трех класскчзсhex углов ~';:2ра.

Проанализировано действие разлвжнх ззрхадьно-г^пз:глапгг сг'стем в з-с&частва КЭ ЛТГУ н иг-1дезzi 06:750 . зависимости злез.ду элЕыактзга матрица дх'ствпя отоазггтгля, для котор'лх Eo~i:o:_ia ж.е8лазац2л нзазЕпсглогэ цз:.:оргная Tpt¿ ттдегнг коордагт - s , л,, Введено пенлтззо з-пизиекного (гызартонтксго) зспрг-глз-нззя il К8К0«лчес::0Л ¿орз.а ппедстазугенгля д^Лстки отрз-

за?еля. Определена катрзщд стрззгатагх:"; с

плоские гузяиз для нэзйглсаного ссредедзкая ззоллзл^зсззозсых углов :i угла еззр/ччвлнля. Ка ссзюб?;Зп::з получезгнух результатов праадекг ;лз.ч>,.-гкЕД ллл девраглаэтЛ страгез-зз-а/л. пуч-

ков в плоскости аззглз.з-. ДК7 - äoy :з показано, что всех r_:îc-rt* cvci.-d.-cürz пухз'.оз завгезз- сломал как

от углсрсго к' о-.-'-.пч^тйвкногс полосежл контролеруыгог сбгак-

та, таз: и от конструкции КЗ.

На базе провздезатго ряссиотрззкя сделан вывод, о тел-, что при больше отзаюнезшях кентролзруеиого объекта от оса визирования АКУ наиболее зф&ективвна преобразовательным элекок-тои является КЗ на основе триздричеезеих . и тетраэдрпческих структур.

Глава 3. Анализ принципов действия к методов расчета КЗ с цилиндрической граздью в составе АКУ гео'атрг.чесуого типа. Среди возкехшых схе;: реалаззцл АКУ «огат быть выделена схем с применением в качестве контрольного элемента триэдрпческих и тетраэдрнчеекпх отракательных систеи с одзюй цилшщраческой гранью. В устройствах, реализованных по -той схем:;, применяется КЭ с одной цияизщркчаской поверхностью, образу ¿5-а я которой ориентирована под утлом 45° г. прЕлогаюп^ш з; ней ребрам триэдра (тетраэдра).

На основа анализа недостатков а тих ¿¡СУ п ГСЭ о^ор^лирозпк следую^лй: козязлзке задач :

проанализировать принцип й/жциозЕгрозания КЭ с одно;, цалшц.ягчеикой отражающей поверхность» и разработать кзтодику расчета КЗ, позволягидта проводить нэзависишо трэхкоордаиащ'! угловые изйзрения;

синтезировать КЭ, которые формируют в плоскости анализа АКУ изображения, разделенные в пространстве и зшперасе1шс";ася друг с другой при любом произвольной разворота контролируемого объекта; ото позволяет значительно упростить алгоритм салезада изображений и обеспечивает однозначность утлов^х пз;:орезы.з;

выделить класс КЭ для использования в составе тоехкоорд:»-натзюго АКУ, форшруксда в плоскости анализа лезггочлыа из'Лра-ейшя по одному из з:оторых возаозмо произвести езцарогеае всех трех углов , и © ;

Определезш параметры КЭ с одной цилиндрической поверхностью, поззолящого значительно упростить процедуру определз-ния ; гловых координат контролируемого объезиа. Две грани КЗ (триэдра) плоские, а третья- цилиидричаская; образующая цаштн-дричеезеой грани паралельна ребру цезду цилиндрической и одко£ из плоских граней ( первой ) . Двугранный угол гехду пяоезиши гранями имеет карана о задазмое отзелозшзшз г от 93°. Такое

ю

рнссолотезгае зз'лтздряческой грани прззводат к тагу, что угол хахцу цялэдрцческой и первой плоской граны)-изгоняется пссто-пезшо от £'0" до 50° + Рассыотразш лучение свойства этого КЭ, представляя®!'. _'о собой ползй заркальзий тетраздраческай отражатель с одной цзишздрпческсй отраязщзй поверхность». Пред-отавлскн нрнш^!!::-; построения я гззтодзпеа расчета КЭ, а тазта изведены сбгдао соотношззсзя для ортов отрзкеннзи: пучкоз зз плоскости анализа АКУ. Дазгз оцезага проануз^естз зтогс КЭ, состоящая

Нспользозззша КЭ, сочетгсз^к одну зг'лнкдрзгзескузо граз^ь зз фа:*.-сировязсюе отз'лопеззие от прязлого угла ззезэду дзугя другша плосз-тм гразкма позволяет проводить одкеззренезпше кзиорзззия даух колл1ша1?юзпш2 углов я угла сзфучаззиия, обраСатквая ара •атом только одно из леиточных изображении в плосз:остп азилаза АКУ. Благодаря тез,г/, что КЭ с такой хоз^лгураздей форъпруат в в плосз-соста зззалаза пзобрааезезя в ендэ двух параллельных пру лкбси повороте ззоктроляруемого объекта ллкейзшх отрзз>..сз, ззк-читэлъно упрощается процедура селезсцпа зз обработан нзоброзге-зшя. Такли образен, достаточно обработать одно из двух ланточ-ззше изсСранезааз, что увеличивает бззстродаЛстаао п точность зтз-иерензя углов поворота контролируемого автохоллзз^ацаозпши углонзиврителькпи устройством сбъэзста.

Дан аналлз структуры пучясз, фарь'-арусчах азобраяенае а рас-котрен ззх вгзд в плоскости анализа автоколлау-ацгонного угломера для случаез, когда КЭ згмодптел в пеходзгом пологэззал а при лачзшх Еарпаззта! поворотов, в тсн чззеле а для всех угловых поворотов: , ©^ 31 Показано, что апрпорзго з;зв2стз{з форна "зебрахезшя, опкезазаацая зфаЕкма второго порядка- гиперболам!. Наличие априорной информации о струзстуре азебрагепиа праводат к повзаззеззазэ точности а быстродействия углоаэра.

АКУ с аспользоваззаец такого КЭ в диапазоне пааеряез±з£х углов до 15° зшзет приведенную пог-реизгость до 0,3... ■0,2.10"'. Недостатком КЭ является то, что определезше второго колладазд-онзеого угла ^ возиояно только посла того как определен угол сзфучавэзыя ь .

Указазиы.1 недостаток отсутствует для КЭ, взеотчпхяого по-пезя'.ио звь'тг-здр-.гчрсу.ой поверхности с образузягрй, леаазаяй пара-ллелыю оса з-.ссрдшмтной система, и одного фкксаровазмого от-

кдокзяая от npsi-oro двугранного угла кег-ду плоек?;."-: граня»:, С-2кс'.!роз&нз:оз отзглонениг от второго прлтего дсугрз:-.лого угла V2ZJZ х^аздрычэскса шггрггаоста s второй срглагалзэС пяосзсоЛ грзн-v:). Прг-зедона ютедцка расчета состозлкюг,г-ч ортов отрз::ек-та?ль: КЗ пучкоъ х; коорданат форьи&уенах пзоирз::эн»2 в плоскости акаякза. Проанализировано кзс поьгдошзэ прз различных вариантам поворотов контролируемого объекта.

Г-п-j-g^ 'I-. Дп.-.у-•■■ynj^a тугезстакк КЗ с ^.ггсузутаск:5х гр??:я-'Л п гэбглтеко-эиоргетачаскяо соотзго:^:-:;' алс'У.знтов опчл-viicyof; org.".-: АК7.

На базз созданной шзхацгозоюг. катбк-атгчЕс^ой ыодс-лл проектирования к зяаяиза ¿¿СУ получена апергурпэ гараптсрзстазй! двух глюана;шзлровэзг~ых в третьей гдйвз типов КЭ. С пси.-ода.) модели пролежи окад2з погрздностаЁ цзшфвкхп вслодсть^о дефокусировки обьгкяша АЕ7, погранкоотей, вазвглпшх вззнлпл: влаякиац трех и^ряащгх углових поворотов, а тзхпа погресзюстей изго-товлезкя поверхности КЭ. Уровень этих погрззаюстей на порядок KiEvC приведенной погрешности АКУ в целом к не оказывает сущес-твезш :о Елшшзя на «гаостнае показателя угломера.

На основании проведанных нсслодованпг ааертурных zapaiwe-растпк ДКУ сделан вывод о той, что в дальнейшем возконзю расс-иотрез-ле габаритно - энгргетаческих параметров оптической, сис-теш ДК7 по нотодаке, пркиеияеюг для КЭ с шгаезш'я страухщк-

li! riOBSprS-IOCTHLiil.

ОсО'Зоа Е}£1на:щ& уделано расчету к оценке вознккагздзх погрешностей вследствие виньетирования потока отрагезпюго пучка как одной из cams существенных частично погрешностей для АК5". Рассмотрены обзре пояоаекая гзззлкза габаратнах соотношений сптаческсС систеьм АКУ к структура пучз:а коллг^тора. Выполнен расчет параметров совпацззшого канала пзизрезшз колишацконгаас углов et , ®2 и угла скручивания е , при различных вариантах расположения апертурзюй дпафрагш оптической chcte'oi. С целью обеспечезшя равко^арной облученности пзобра-незаш ыарки необходимо, чтобы оправа приемного объектива на ограничивала отрахезтого пучзса. В связи с этап рассмотрены даа случая р'евлизацаи оптической систеаы ДКУ : оправл приешого обьектаяа представлена в ввде сил с а иной возгруг поперечного се-

1.3

чснпл отраженного пучка окруязюстя и, соответственно, в виде округагости, вписанной внутрь поперечного сечения страстного пучка. Дата рекацездации по оптимизации структурной реализации оптической системы АКУ.

Глаза 5. Ис/итацпонная математическая '.юдоль проектирования и анализа АКУ. Анализ погрешзюстей регистрирующей систезд» AI СУ.

Рассмотрены структура и принципы построения имитационной учте-матической модели АКУ, позволявшей выполнить параметрический етлтез КЗ, оптической схемы и приемного устройства угломера. Модель реализована в среда turbo pascal 5.3 и состоит из нескольких основных частей, включая:

. - реализацию иоделей КЗ различной конфигурации; 1СЭ о ПЛОСКИМИ И НеПЛОСКИЗШ ПОВерХНОСТЯИИ, С ОДНИЦ, ДЗуцЛ И Тр5','Л

фиксированным:! малыш отклонзниями от пря}*ых двугранных углов мезду отрб,.гагзя'Л{ гр азалии. Модель позволяет для произвольно заданных ориектаций образующих и кривизны цилиндрических поверхностей получить информацию о матрицах действия каждой поверхности, матрицах действия КЗ в целой, a такзе о количестве последовательностей страгения от граней, участвующих з формировании отраженных пучков;

- связь нехду функциональными параметрами КЗ, его геометрическим размерага и параметрами оптической схемы АКУ;

- формирование OTpaseHHJix пучков с учетом оптической схемы АКУ;

- имитационное моделировазше и анализ погрешностей приеи-ного устройства АКУ;

- анализ погрешностей определезшя угловых координат конт-ролируеу.ого объекта;

В конце главы с использование« имитационной модели проведено исследование основных сеойств классов КЗ, рассмотренных в третьей главе.

ш. Заключение

I. Но основе проведенного анализа известных схем угломе-_юв сформулированы требования к тре хкоординатиоиу авгг -.оллази-шокноыу угломеру геометрического типа и х КЭ, как к базовому

элементу ЛКУ.

2. Разработана иетодака расчетов п сОор»!улгрог-гз;з;

пы выбора и синтеза параметров КЗ трегк.сорднясткого АКУ, позволлюцгго проводить трохкоордгзкатяие угяог>;е аз; юр^згал. В соответсгз-а с зтп:~'а прггаотпазгз, КЗ долкен быть зквнадлестен двух зеркалкшы системам с нечетка.' количество;? отрз^слий. Доказано, что псстазлэкакг точностям и метрологочвска: требо-вазшя;,! отэечаат КЗ, выполагшай: в вкдч геркалького тр.з^дра или стеклянного тетраэдра, у которого дае грата плосгао. а третья - завглакдрпчзскгя. ОЗра^у^г-я цяяикдрпческсй граж параллельна ребру кззду г^ландрачесг.ой и однс-й аз плоская граз«й. ДвуграккаП. угол неззду плоский гранила нз/.-эит зграиги ззджгсэ отхлсяенкз б от у&°. Этот КЭ позволяет прог-одать пззгерышя по одашу из дьуз; с^орьирсдзакакх в плоскоста якалаза ЛХУ кепе-рвсека:дцикся ленточка азсбражэнла.

3. Ксследогак класс КЭ, позволзтаизх проводить одновременные кезаг-аоаз.ае и Ексокогочние тргхкоордш;гт:-гис угловае пз>>;з-рекгя контролгруеюгх объектов, отллчззсетхся тег.,что попжо ци-жвдраческой позирхноетц с образузацел, легашей параллельно осп коорд'чакг'й систеш, и одного фжсаровазшого отклскеная от пряного двугранного угла казэду плоская граня« вьодатся второе £жс»1рованнэе склонение от прямого даугранз-юго угла 1:езду ЦАИИЗДркческой поверхности а второй пралегащзй плоской граньа. КЗ форккрует в плоозюсти анализа ДКУ кеаграсеказслтаесь а кеаерйюрызахззесд л&кточкко пзобрааакля.

4. Для КЭ, рассз-зотрезпша в п.2 а п.З теоретически виведо-ко зиракешо, оаасагс;сп;оз форизу лепгэчякх кзобракекиа в плоскости аналаза ЛКУ (кривая второго порядзса-гапербола). Наличие такой кой априорной ьв£орнацаи о структура нзобрашная позволяет применят;, Екс«:оз.К,ез:тзвнае алгоритмы аппроксаиацаа прл обработке сигналов аатрачлого поззосзонно - чуьствите.ш:ого признак.. оптаческого излучения .

Б. Проведен анализ ааертурзшх гаразсгерасткз: АКУ с КЭ, вклачащгал ^такдрачесзгае аовзрхаоста, и дани оцезжа боззик&е-гзас погрэзшостей вследствие взпн,стироваззпя потом отраженного пучка как одной ко саыиа оузг.сотввкнзгг: частичная погрешностей АКУ. Рассмотрена обиде положения анализа габаритная соотноао-ккй оптической система АКУ а структура пучка коллиматора.

G. Ha б «i зга разработанных пркзп?.:пов действия 2 методоз расчета трехкосрдгсйтзза: АК7 рвалЕЗОБЗТ-га тялитзцконяая мзтэиз-тячоскал модель проэктировазка и анализа аку. Разработаны алт-орит.'.а обработки лэкточзапс изо'рзг^ксп с учетом априорной pïivoyr.'ir'.^1. о структуре огргхекних пучков. Пскззэко, что призз-деиязя приборная погрешность регистрация кеордалат пзобра?:енпЗ; находится в антерзалз [ 0,2,10""!., 0,35.10"* 3, что з 3-7 рчз нпхе прнзедэkj:o.£ погрешности для известазах ссвр-згегких трцхкеординчт'шх аку.

^ь^нирб.срд^руа.^е диссертации оиубдг.козау.о^з роботах :

1. Конпхлк u.a., '.'олдсп Г.С. Габйрптко-знергс-тлческнэ соотношения оптачесхсй схемы угломера. Таз. докл. научко-техк. кон-

студентов, аспирантов и кзучккх работников из Болгарии в СССР (Ленинград, IPG9).

2. 1'сн.чхик Ü.A., Холлов Г.С., Панков 3.Д. Расчет параметров оптической схем;! угломера для пз'/лрек-гя скручявзкзя. Тзз. докл Всееоюзн. колф. "Слтическае и оптико-плектрокныэ метода п приборы для точных лннеЗхах изь'ерезпи и оптронная техника", Кнзв, IS-SO г., изд.ГГЩ ТЗДэртшшка", 1951 г., Москва., с. 43-45.

3. Коняхии И.А,, Моллоз Г.С. Методика расчета параметров- оптической cxiivui угломера. Тез. докл. Всесоюзной конф. "Оптические и оптико-элезстрокные метода и прибор;; для точных ликаИных измерений и ептренкаа тэхнккэ", Клав, 1530 г., изд.ПГЦ "Кгйор-птехяика", I9SÏ г., Москва., с. -ÎS—17.

•1. Моллов Г.С,, Коняхпл ".А. УглоизнеритэльнкЛ автокодллматор с увэличезж!!.! диапазонов измерегля. Тез. докл. Всесоюзного се-v-r.iHapa " Мотрологпя в прецизаогаюм маппнострое?2£И ", Саратов, ..•330 г., C.S9-I0I.

о. Коняхпл "Л., Модлоь Г.С., Панков Э.Д. Трсххоординатный оптико-элактрезешй автоколлкматор с улутаензела метролсгичес-кпш характеристиками. Материалы Всесоюзного cemriiapa "Оптнко--эл&ктрозаше методы и средствз в контрольно измерительной тех-З'-ИКЭ", Носквй,1991 Г., С.35-89.

6. Уоллоь Г.С., Кзнягая IÍ.A., Езтян П.В.' Контрольной элемент с зериао-шш^йной rp:-:[bs для Фотоэлектрического агтоколлпнацион-ного угломера. Изв. L-узсз СССР - Прибор зтрсезгле.' 1Э92 г. 3:1.