Исследование и разработка алгоритмов автоколлимационного измерения параметров пространственной ориентации объектов

• Автор: Лю Лэй
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПУТИ РАСШИРЕНИЯ ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ
1.1. Обобщенная структурная схема оптико-электронного автоколлиматора
1.2. Алгоритм автоколлимационных измерений
1.3. Выбор способа задания матрицы преобразования координат. Углы Эйлера-Крылова как параметры угловой ориентации Обзор способов увеличения точности измерения
1.4. Выбор вида компонентов алгоритма автоколлимационного метода измерения
1.4.1. Обобщённый вид матрицы преобразования координат
1.4.2. Структура выражения для орта отражённого пучка
1.4.3. Вид выражения для матрицы действия контрольного элемента
1.5. Анализ основных видов контрольных элементов для автоколлимационных измерений
1.6. Обзор способов увеличения точности измерения
1.6.1. С труктура результирующей погрешности измерения
1.6.2. Специфические систематические погрешности измерения ОЭАКУ; погрешность измерения вследствие виньетирования отраженного пучка оправой приемного объектива
1.7. Основные методы уменьшения погрешности измерения вследствии виньетирования
1.7.1 Факторы, определяющие диапазон измерения и рабочую дистанцию при 50% виньетировании пучка
1.7.2. Схемы ОЭАК с активной компенсацией отклонения пучка
1.7.3. Схемы ОЭАК с рабочим поли-пучком
1.7.4. Схемы ОЭАКУ со специальными контрольными элементами при уменьшенном коэффициенте передачи
1.8. Направления и задачи диссертационного исследования
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ИЗМЕРЕНИЯ ОЭАКУ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОНТРОЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА НА ОСНОВЕ ЗЕРКАЛЬНО-ПРИЗМЕННОЙ СИСТЕМЫ С НЕПЛОСКИМИ ГРАНЯМИ

2.1. Обоснование выбора объекта исследования
2.2. Общий вид матрицы действия КЭ с неплоской гранью
2.3. Анализ свойств основного неизменного направления
2.4. Расчет орта отраженного пучка
2.5. Исследование КЭ на основе зеркального триэдра с отражающей гранью в виде фрагмента цилиндрической поверхности
2.5.1. Конфигурация зеркального триэдра
2.5.2. Вид формируемого изображения в плоскости анализа ИОЭП ОЭАКУ
2.6. Анализ действия КЭ при повороте на угол скручивания
2.7. Анализ действия КЭ при поворотах на коллимационные углы
2.8. Алгоритмы автоколлимационных измерений при использовании КЭ с цилиндрической гранью
2.9. Синтез КЭ для угловых измерений
2.10. Краткие выводы
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ СООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ ГАБАРИТАМИ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОКОЛЛИМЦИОННОГО УГЛОМЕРА
3.1. Определение задач исследования
3.2. Основные понятия и определения
3.2.1 Обобщённая оптическая схема АОЭК
3.2.2. Используемые допущения и приближения
3.2.3 Структура пучка коллиматора
3.2.4 Общий метод уменьшения погрешности. Конкретизация задачи исследования
3.3 Габаритные соотношения при использовании КЭ на основе плоского зеркала
3.3.1. Анализ первого варианта размещения апертурной диафрагмы

3.3.2 Габаритные соотношения при поворотах и смещении КЭ
3.4 Обзор результатов по материалам главы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ УМЕНЬШЕНИЯ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ОЭАКУ ВСЛЕДСТВИЕ ВИНЬЕТИРОВАНИЯ ПУЧКА И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА КОМПЕНСАЦИИ ПОГРЕШНОСТИ
4.1. Общий вид функции распределения облучённости в изображении, определяемый виньетированием пучка («функция виньетирования»)
4.2. Вид функции распределения облучённости в относительных координатах
4.3. Определение двумерной функции относительной облучённости изображения
4.4. Исследование погрешности вследствие виньетирования
4.5. Результаты проверки полученных соотношений на детерминированной модели
4.6. Алгоритм измерения с компенсацией погрешности измерения вследствие виньетирования
отражённого пучка в системе XYZ:
Гб Гз
Xq(e,(3) =—sin(e)-cos(s)-( 1 - cos(2 (3)) cos(e)-sin(2 (3) (2.22)
-J 2
y0(e,P) - —~ cos(e) '(1- COS(2'P)) - sin(£)-sin(2 p) (2.23)

zq(e,P) := cos(2-p) + — cos(s) -(1 - cos(2-p)) (2.24)
Для анализа общих закономерностей предположим, что угол (3 изменяется в гипотетическом интервале Р = -7i/2...д/2. В этом случае угол поворота пучка относительно орта ОНИ при отражении будет изменяться в интервале (см. (2.16)) ю - 0...2я, что определяет траекторию конца орта отраженного пучка в виде окружности, плоскость которой перпендикулярна ОНИ — см. рис. 2.7 для 8 = 0.
Фактически в плоскости анализа ОЭАКУ регистрируется изображение, определяемое проекцией этой окружности на плоскость XOY.
Полагая, что координаты точек в плоскости анализа
Трактория конца орта отражённого пучка
Рис. 2
непосредственно равны
произведению соответствующей координаты орта на фокусное расстояние объектива ИОЭП, при единичном фокусном
расстоянии получаем, что координаты точек Х0 и У0 изображения определяются теми же выражениями (2.22), (2.23):