Введение к работе
Актуальность работы. При выполнении сборочных и котировочных работ и при решении других задач приборостроения и машиностроения часто возникает необходимость осуществления бесконтактных дистанционных измерений взаимной угловой ориентации раенеоеннкх в пространстве объектов. Для определения угловой ориентации в пространстве контролируемого объекта относительно неподвижного базового объекта используются оптико-электронные угломеры, поэво-дякзщсе автоматкгкрсэзть процес? измерения, узеличить точности, а также повысить быстродействие измерительного комплекса.
Частной задачей определения угловой ориентации объекта является определение угла поворота объекта относительно линии, соединяемой его с базовым объектом к называемой осью окручивания. Многообразие углоигмеригельных пркбероз, предназначенных для решения этой задачи, можно разделить на три группы: приборы геометрического типа, основанные ка смешении изображения марки а фокальной плоскости объектиза приемника; приборы золновего типа, испольгую-щие явления волновой оптики и приборы смешанного типа, работа которых оснсЕана на сочетании различных принципов угловых измерений.
Однако в ряде практических случаев специфика выполняемой работы не повволяет испольговать существующие приборы из-за особенностей построения их оптических схем. Например, отсутствуют угломеры, способные обеспечить измерение угла скручивания при одновременном изменении дистанции между базовым и контролируемым объектами.
Проектирование таких приборов, поиск принципов, лежащих в основе их работы является актуальной задачей измерительной техники.
Цель работа. Цэльч диссертационной работы является исследование возможности создания оптико-электронных угломеров для определения угла окручкЕанкя,принцип действия которых основан на использовании явления анаморфозы.
Указанная цель достигается следующим:
1. Изучением современных методов и средств угловых измере- ; ний и формулирование основных требований к оптика-электронным угломерам.
2, Анализом работы ряда прпамеккых трансіоршрукідкх систем с
течки прения Еогмсшюсги их использования для намерения угла
скручивания и разработкой нозых подхолясхх по параметрам транс-
формирузодих оке тек.
-
Созданием математической модели неизменной телескопической акачор^озной системі,: (ПТЛС) і: ее использованием для анализа работы угломера.
-
Разработкой вариантов построения оптических схем угломеров, 'отвечаэдк поставленным требованиям и харзктерпгуюЕдхся однозначным соответствием межп» к:*<оггуаі:иояксй величиной и параметром ориентации.
5, Проведением экспериментальных исследовании свойств отра
жателя о ПТАС.
Методы ксслбдоЕакия. При ресении поставленных еадач использовались положення математического анализа, линейкой алгебры, векторной алгебры, аналитической геометри;!, статистического ака-лкга. На отдельных этапах исследования применялось математическое пмтяационное моделирование, выполняемое, ка^. и расчета, с помосью S3M.
Научна?, новизна работы заключается в применении яелєкий анаморфозы, обычно используемого ь к:.ко- и фототехнике, для репекня углоизмерительных задач. Использование в схеме ПТАС позволяет определять угол скручивания принципиально отличным от существующих-способом, з именно по изменению формы изображения марка. В результате угломер приобретает положительные качества: увеличение диапазона измеряемых углов при л;гнейкости статической характеристики, возможность функционирования бег перенастройки при изменении дистанции работы, малые габариты, сравнительно кебольсая стоимость. Достоверность -результатов работы подтверждается совладением творггйч&скк еыводов к зависимостей с результатами экспериментального исследования.
Основные результаты, выносимые на.защиту: 1. Оптическая скема и принцип построения угломера с отражателем с ПТАО, отвечающие требованием, сформулированным на основе анализа существующих схем.
-
Аналитическое лредстасл .?::>:: отражателя с .ТГАС, вывод ста-тігческоп характеристики угломера ка основании матрицы действия отражателя с ЛТАС.
-
Математическая модель ПТАС и всгмсжности ее применения.
-
Необходимые услсвня реализации линейной статически* характеристики.
-
Схемы отра-.ателей :г экспериментальное подтверждение те-оретнческж по.тс.-'.онпп работы угломера о ПТАС.
Практическая ценность работы:
-
Проведен алалпэ существующих оптических трансформирующее систем, с помощью разработанный программ для ЭВМ осуществлен выбор ПТАС.
-
Разработана метсднка расчета хода произвольно ориентированного луча через ПТАС.
-
Разработаны схемы угломеров для определения угла скручивания, построенные по азтсколлимацпонксму принципу, способные функционировать без перенастройки при изменении расстояния между базовым и контролируемым объектами, схемы отличается небольшими габаритами, прости г изготовлен:::: :: сравнительно недорогие.
-
Создан лабораторный макет отражателя с ПТАС, позволяющий определять угль: скручивания ъ диапазоне ±15 угл.грзд.
Апробация работы. По материалам диссертации были прочитаны доклады на I и II Всесоюзных конференциях молодых ученых и специ- алиотов "Теоретическая ;: прикладная оптика" (Ленинград, 1984,1936), на XVIII научно-технической конференция молодых ученых и специалисток отрасли (Красногорск, 1989), ка Всесоюзных конференциях "Оптические ;: оптико-электронике метода и приборы для точны:-: угловых л линейных измерений и оптронкая техника" (Москва, 193S,'!9:0;, на семинаре "Оптико-электронные методы и средства з контрольно-измерительной технике"(Москва, 1SS1). .
Публикации. Оснтг.чыз результаты работы подтверждены тремя авторскими свидетельств.'!: к излечены а тезисах докладов на конференциях к двух стать .-v.
- є -
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глаз и заключения, библиографического списка из 38 наименований, „в том числе 6 иностранных, 4 приложений, содержит 127 страниц основного текста, 54 рисунка, -1 таблицы.
