Введение к работе
Актуальность работы. Точность измерения теглофизических езойств материален зависит от уровня развития метрологических средств а оказывает значительное ачкянке на прогресс промышленной технологии. Учет термических деформаций при проектировании деталей и узлов систем, работающих при изменении температурных условий в процессе эксплуатации, одна из вантах задач современного приборостроения, точного машиностроения, электронной и оптической промышленности. Термические деформации, возникающие из-за неравенства 'температурних коэффициентов линейного расширения (ТКЛР), приводят к расфокусировке оптических систем, снижения надежности механических узлов, качества и долговечности полупроводниковых изделий, возникновению погрешностей в измерительных системах.
Требования к точности определения ТКЛР в промышленности непрерывно возрастает и уже приближается к погрешности эталонных приборов. Наиболее совершенные метода измерения температурного удлинения основаны ка применения лазерных интерферометров, где исходной мерой является длина волны стабилизированного лазера. Б оптическом поле наблюдается интерференционные полосы равной толщины к изображение испытуемого образна. Удлинение определяют по смещению интерференционных полос.
В разработанном при участии автора высокоточном автоматизированном дилатометре, вошедшем в состав Государственного эталона СССР, применена система технического зрения с линейными одто-электронными преобразователями (0ЭИ), достигнуты высокие эксплуатационные характеристики, В то же время при измерении ТКЛР образцов ряда современных (в частности, композитных) материалов из-за сильной неравномерности расширения наблюдается разворот и изменение периода интерференционных полос, смещение образца. Правильный учет этих факторов возможен лишь ка основе анализа всего оптического поля.
Этик и определяется актуальность разработки методов и средств технического зрения с СЭИ матричного типа для высокоточной дилатометрии.
Целью настоящей работы является разработка методов к средств технического зрения для автоматизации высокоточных дилатометров, обес- печивающих заданную точность определения удлинения, малое время реализации отсчета и слежение за полонениеы образца.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работы были использованы математические методы обработьи изображений, аппарат теории вероятности и математической статистики, методы имитационного моделирования с экспериментальной проваркой получения;: результатов. При изготовлении действующего программно-аппаратного комплекса использовались методы современной системотехники. Экоплуатапионныо характеристики определялись в натурном эксперименте.
Научная новизна, работы состоит в применении послойного пред- / ставлення интерференционной картины. Идентификации параметров интерференционных полос осуществляется по предложенным эффективным алгорит мам обработки бинарных изображеклй, предложен и реализован метод определения положения характерных точек исследуемого ооразш. Разработана структура и програ-имные компоненты автоматизированной системы дилатометрических измерений, представленная совокупностью иерархических уровней.
На защиту выносится:
- эффективный метод вычисления характеристик полоавния интерфе
ренционных полос по бинарным изображениям, обладающий высокой точ-
- ноетью, нечувствительностью к разворотам полос и изменению их периода;
- метод определения положения, характерных точек образца;
-. совокупность программно-аппаратных средств для эффективной об работки изображений, представленных их бинарными срезами, включающая
систему вЕода со средствами коррекции неравномерности сигнала изображения телевизионной камеры,
специализированный процессор для двумерной скользящей обработки бинарных изображений,
меауровнввый интерфейс связи.
- структура автоматизированной системы дилатометрических измері
ний (АСДЮ, представленная совокупностью иерархических уровней;
- программное обеспечение автоматизированной системы, выполнен
ное в рамках объектно-прикладного подхода, вшгочащез макросредства
интерпретатор команд.
Практическая пенность работы заключается в создании и истфаки автоматизированной системы измерения температурного удлинения образ 2
поз при дилатометрических измерениях, нечувствительной к разворотам интерференционных полос к изменению их периода, смещению образца, с временем реализации одного отсчета менее 5 секунд, позволяющей испытывать новые технологические маториалы.
Диссертационная работы выполнена з соответствии с комплексной программой научно-технического прогресса СССР на І986-2С05 гг. проблемный раздел "Развитие стандартизации и метрологии". Комплексная Мбнотраслэвал программа метрологического обеспечения дилатометрических измерений. Разработанные методы и средства технического зрения для высокоточной дилатометрии используются в проведении исследований ТКЛР материалов на эталонных дилатометрических установках ВЕИШ им.Д,И.Менделеева, что подтвервдаеггл соответствующими документами.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
докладывались и обсуждались на Ш Всесоюзной научно-технической конфе
ренции "Метрологическое обеспечение температурных я топлофизпческих
измерений в области высоких температур" (Харьков, 1986 г.), Ш Всесо
юзном совещании "Методы и прибори для точных дилатометрических иссле
дований материалов в широком диапазоне температур" (Ленинград,
1937 г.), Четвертом Всесоюзном совещании "Методы и приборы для точ
ных дилатометрических исследований материалов в широком диапазоне
температур" (Кириии. 1989 г.), а также на сєминарах и конференциях
ЛІТУ. .
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глан заключения, приложения, изложенных на І5С страницах основного текста. Содержит 3 рисунков, 9 таблиц, список литературы 65 наименований.
