Исследование и разработка трехкоординатных оптико-электронных автоколлиматоров

• Автор: Син Сянмин
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТРЕХКООРДИНАТНЫХ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ ДЛЯ УГЛОВЫХ
ИЗМЕРЕНИЙ
1Л Схемы оптико-электронных автоколлимационных систем для определения угловой ориентации объекта относительно или трёх осей. Л
1.1.1. Математическое описание угловой ориентации объекта
1.2 Анализ схем трехкоординатных оптико-электронных автоколлиматоров с КЭ на основе угловых зеркал
1.3. Анализ схем трехкоординатных оптико-электронных автоколлиматоров с КЭ на основе гравитационно-чувствительных элементов
1.4. Трёхкоординатные оптико-электронные автоколлиматоры с КЭ на основе стеклянных тетраэдров
1.4.1. Трёхкоординый автоколлиматор на основе метода непосредственной оценки
1.4.2. ТОЭА на основе нулевого метода измерения
1.4.3. ТОЭА на основе матричного ФПЗС
1.4.4. ТОЭА с использованием растрового анализатора
1.5. Выводы по результам аналитического обзора схем ТОЭА
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СВОЙСТВ КОНТРОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
ТРЕХКООРДИНАТНЫХ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ
2.1. Алгоритм автоколлимационных измерений. Формулировка задачи
исследований
2.2 Выбор способа задания матрицы преобразования координат
Эйлера-Крылова как параметры угловой ориентации
2.3. Выбор вида компонентов алгоритма автоколлимационного метода
измерения
2.3.1. Обобщённый вид матрицы преобразования координат

2.3.2. Структура выражения для орта отражённого пучка
2.3.3. Вид выражения для матрицы действия контрольного элемента
2.4. Анализ основных видов контрольных элементов для
автоколлнмационных измерений
2.4.1. Выбор классов анализируемых зеркально-призменных систем
2.4.2. Параметры эквивалентных зеркально-призменных систем для измерения коллимационных углов
2.4.3. Проблема селекции изображений в плоскости анализа ИОЭП
2.4.4. Оптимизация параметров эквивалентных зеркальнопризменных систем для измерения угла скручивания /57,58
2.4.5. Обзор результатов анализа эквивалентных зеркальных систем
ГЛАВА 3. Исследование метрологические свойства КОНТРОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТРЕХКООРДИНАТНЫХ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ; разработка методики расчета параметров
3.1. Методика расчёта параметров матрицы действия КЭ в виде системы зеркал
3.1.1. Общий вид матрицы действия зеркального триэдра
3.1.2. Методика расчёта матрицы действия зеркального триэдра
3.1.3. Методика расчёта матрицы действия КЭ в виде призмы
3.2. Основные этапы анализа зеркально-призменных КЭ. Пример анализа
КЭ в виде стеклянного тетраэдра с одним ненулевым углом отклонения /17,48
3.3. Основные этапы синтеза зеркально-призменных КЭ
3.4. Синтез КЭ для трёхкоординатных автоколлиматоров с независимым измерением угла скручивания 03 (стеклянный тетраэдр, три двугранных угла между отражающими гранями которого не равны 90°) /46
3.5. Альтернативный вариант КЭ для трёхкоординатных автоколлиматоров с независимым измерением угла скручивания 03 (стеклянный тетраэдр, два двугранных угла между отражающими гранями которого не равны 90°) /47
3.6 Алгоритм измерения углов при использовании синтезированных КЭ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОМ МОДЕЛИ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НА ЕЕ ОСНОВЕ
СОСТАВЛЯЮЩИХ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
ТРЕХКООРДИНАТНОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО
АВТОКОЛЛИМАТОРА
4.1. Анализ основных составляющих погрешности измерения. Первичные погрешности
4.2. Принципы построения имитационной модели ТОЭА
4.3. Используемая методика экспериментального исследования моделей
4.4. Анализ результатов экспериментального исследования
модели ТОЭА
4.4.1. Погрешность измерения вследствие приближений, принятых при разработке нелинейных уравнений, определяющих алгоритм измерения коллимационных углов и угла скручивания
4.4.2. Погрешность измерения вследствие отклонения фокусного расстояния объектива автоколлиматора от номинального значения
4.4.3. Погрешность измерения вследствие отклонения показателя преломления стекла тетраэдрического КЭ от номинального значения
4.4.4. Погрешность измерения вследствие отклонения величин двугранных углов межу отражающими гранями КЭ от требуемого значения
4.4.5. Зависимость погрешности измерения угловых координат от погрешности измерения координат изображений измерительных марок на чувствительной площадке вследствие шумов матрицы ПЗС или КМОП
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЭА
5.1.Габаритные соотношения при использовании КЭ на основе зеркально-призменных систем
соз(©2) 0 8Іп(©2) С08(@з) -8Іп( © з) 0
М У1 - 0 1 0 М2і : = 8Іп( © 3 ) СОБІ© 3 ) 0
-зіп(©2) 0 С08(©2> ,(2.3) 0 0 1 (2.4)
Матрица Мг в общем случае может быть задана шестью способами, соответствующими различной последовательности поворотов относительно трёх координатных осей согласно (см. табл. 2.1).
Таблица 2.1.
Коэффициенты матрицы преобразования координат
Последовательность поворотов Угловые координаты Значения коэффициентов р V
0 >< 1 0 к 1 8 01 -02-03 1 1
>-> 0 1 X 0 1 N О © 1 0 1 0 Ю 0 0
X О 1 N О 1 >2 О 1© ю 1 © і © 0 1
X 0 1 X 0 1 N О ©з - 02 - 01 0 0
оу, - ох, - ог. 02 -01-03 1 1
0 X 1 0 N 1 О X ©1 - 03 “ ©2 1 0
В случае малых величин угловых координат в элементах матриц преобразования могут использоваться приближённые выражения, учитывающие величины второго порядка малости в соответствии с соотношениями /9/:
бш(0) «0, соз(0)« 1-(1/2)*©2 • (2.5)
В этом случае матрица Мг определяется общим выражением, полученным произведением матриц Мхь Му1 , в соответствии с Табл. 2.1, где значения параметров р ,у и у, соответствующие различной последовательности поворотов определяются столбцами 3,4,5 Таблицы 2.1. :