Введение к работе
з
Актуальность темы. Предъявляемые требования к точности измерений в некоторых отраслях промышленности, таких как строительство, тяжелое машиностроение, геодезия и др., в настоящее время могут быть достигнуты только с применением интерференционных методов контроля..Однако устройства, позволяющие производить высокоточные измерения параметров интерференционной картины в автоматическом или, по крайней мере, в автоматизированном режиме с соответствующей точностью н в реальном масштабе времени, т. е. со скоростью вывода измерительной информации с приемника, в настоящее время практически отсутствуют.
Сложность автоматической расшифровки интерферограмм и выделения измерительной информации связана с тем, что интерференционная картина помимо полезной информации содержит искажения и шумы, вносимые дестабилизирующими факторами - посторонними источниками излучения, вибрациями, турбулентностью атмосферы, запыленностью и т. д.
Первый этап процесса интерферометрического контроля должен включать в себя регистрацию и предварительную обработку изображения, преобразование сигнала из аналоговой в дискретную форму, выделение информации о положении источника излучения.
Второй этап интерферометрического контроля состоит в обработке информации, содержащейся в интерференционной картине, и определении смещения источника излучения в метрических единицах измерения.
В настоящее время актуальным является создание устройств и анализа интерференционной картины при проведении измерений малых угловых и линейных перемещений. Для этого требуется решить целый ряд задач, направленных на повышение эффективности и быстродействия вычислительного процесса анализа интерференционных изображений и выделения измерительной информации, а так же повышение точности измерений и снижение аппаратных затрат.
Основная часть диссертационной работы выполнялась в рамках госбюджетных научно-исследовательских работ, начиная с 1996 года, в том числе госбюджетных научно-исследовательских работ по распоряжению Госкомвуза по единому заказу-наряду, утвержденному 11.01.95 Государственным комитетом РФ по высшему образованию, и гранту по фундаментальным исследованиям в области автоматики и телемеханики, вычислительной техники, информатики, кибернетики, метрологии, связи, выделенному конкурсным центром при Санкт-Петербургском электротехническом университете им. В. И. Ленина (Ульянова).
Целью диссертационной работы является разработка высокоточного метода анализа интерференционных картин и создание оптико-электронного устройства контроля малых угловых перемещений на основе фоточувствительных приборов с зарядовой связью.
Поставленная цель определила следующие задачи исследований:
обоснование необходимости разработки высокоточных оптико-электронных интерференционных устройств для контроля малых угловых перемещений на основе приборов с зарядовой связью;
разработка метода анализа интерференционных картин на основе выбранных информативных признаков;
разработка математической модели оптико-электронного интерференционного устройства контроля малых угловых перемещений на основе приборов с зарядовой связью;
разработка инженерных методик расчета основных узлов и методики экспериментальных исследований оптико-электронных интерференционных устройств контроля малых угловых перемещений.
Методы исследования базируются на использовании основных положений оптики, теории измерений и обработки наблюдений, методах теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна работы.
1.Доказана перспективность построения оптико-электронных интерференционных устройств контроля малых угловых перемещений на основе информативных признаков интерференционной картины и приборов с зарядовой связью.
2.Разработан метод анализа интерференционных картин, позволяющий осуществлять высокоточное измерение малых угловых перемещений, основанный на выбранных информативных признаках,
3.Создана математическая модель оптико-электронного интерференционного устройства контроля малых угловых перемещений, определяющая рекомендации по проектированию основных узлов и устройства в целом.
4.Разработаны методика проведения эксперимента и схемы экспериментальной установки для определения основных параметров оптико-электронных интерференционных устройств контроля малых угловых перемещений, предложены алгоритмы обработки полученных результатов.
Практическая ценность работы.
1.Разработанные в диссертации инженерные методики, алгоритм и программа для интерферометрического контроля малых угловых перемещений направлены на повышение точности и эффективности процесса измерения.
2.Разработаиы оригинальная схема микропроцессорного модуля и устройства контроля малых угловых перемещений.
Основные результаты, полученные в теоретической части диссертации, доведены до уровня инженерных формул, алгоритмов и методик, что позволяет использовать их при проектировании интерференционных устройств различного назначения, в том числе в геодезических и строительных работах, в производстве крупногабаритных изделий, в системах ориентации и наведения, в авиастроении и космонавтике.
Разработанные устройства защищены патентами РФ.
Реализация и внедрение результатов работы.
Использование результатов диссертационной работы при проведении научно-исследовательских работ 2.95 (№ Гос. регистрации 01970002558) "Адаптивная оптико-электронная система для контроля изделий микро- и радиоэлектроники" и 1.11.98 (№ Гос. регистрации 01980006840) "Исследование принципов алгоритмического конструирования высокоточных оптических датчиков на базе приборов с зарядовой связью" позволило автоматизировать обработку интерферограмм.
Результаты диссертационной работы использованы в производственном процессе технического отдела вагонного депо станции Орел и позволяют:
-применять на практике устройство, комплекс алгоритмов цифровой обработки интерференционных картин для повышения скорости проводимых измерений;
-осуществлять регистрацию интерференционных картин, выделение измерительной информации, ее коррекцию и вывод в удобной для человека форме с целью повышения точности измерений;
-решать задачу о достоверности измерительной информации. Результаты диссертационной работы используются также в учебном процессе Курского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы и
отдельные ее части докладывались и обсуждались на: III Международной конференции "Распознавание-97", Курск, 1997 г.; V научно-технической конференции "Материалы и упрочняющие технологии", Курск, 1997 г.; Международной технической конференции "Медико-экологические информа-
ционные технологии", Курск, 1998 г.; IV Всероссийской научно-технической конференции "Состояние и проблемы технических измерений", Москва,
-
г.; V Всероссийской научно-технической конференции "Состояние и проблемы технических измерений", Москва, 1998 г.; VI Российской научно-технической конференции "Материалы и упрочняющие технологии", Курск,
-
г.; IV научно-технической конференции с международным участием "Распознавание-99", Курск, 1999 г.; X юбилейной научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов "Датчик-98", Гурзуф, 1998 г.; IX Международной научно-технической конференции "Лазеры в науке, технике, медицине", Москва, 1999 г.; и XI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов "Датчик-99", Гурзуф, 1999 г.
Публикации, По теме диссертационной работы опубликовано 14 работ, в том числе получено 2 патента РФ.
Структура и объем работы, Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений. Работа содержит 103 страницы основного текста, 24 рисунка, 2 таблицы, 3 приложения, список цитируемой литературы из 88 наименований, общее количество 130 страниц.
