Исследование и разработка оптико-электронных автоколлиматоров с увеличенной чувствительностью измерения угла скручивания

• Автор: Тургалиева, Татьяна Валерьевна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ УГЛОВОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ С ИЗМЕРЕНИЕМ УГЛА СКРУЧИВАНИЯ

1.1 Описание задачи контроля пространственного положения объектов

1.2 Оптико-электронные системы с измерением угла скручивания

1.2.1 Оптико-электронные системы геометрического типа

1.2.2 Прочие оптико-электронные системы измерения угла скручивания

1.3 Выводы по Главе 1 и постановка диссертационной задачи

2 ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТРОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
АВТОКОЛЛИМАТОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СКРУЧИВАНИЯ
2.1 Математическое описание функционирования контрольного элемента автоколлиматора
2.2 Вид матрицы преобразования координат
2.3 Исследование схем построения ОЭА, определение условий инвариантности измерения угла скручивания относительно коллимационных углов
2.4 Параметры и свойства зеркально-призменных систем, для автоколлимационных измерений угла скручивания
2.5 Анализируемые параметры отражённого пучка
2.6 Анализ выражений для орта отражённого пучка
2.7 Исследование влияния ориентации векторов падающего и отражённого пучков на чувствительность измерения угла скручивания
2.8 Анализ полученных соотношений
2.9 Основные виды зеркально-призменных систем для формирования
контрольных элементов для автоколлимационных измерений
2.9.1 Выбор класса зеркальных систем

2.9.2 КЭ для измерения скручивания на основе систем класса А
2.9.3 КЭ для измерения скручивания на основе систем класса Б
2.9.4 КЭ для измерения скручивания на основе систем класса В
2.10 Общие пути увеличения чувствительности измерения угла
скручивания
2.10.1 Структура коллиматорной системы с увеличенной чувствительностью измерения угла скручивания
2.10.2 Алгоритм измерения скручивания в коллиматорной схеме с увеличенной чувствительностью
2.10.3 Анализ функционирования композиционого КЭ, составленного из базовых отражателей первого типа на основе зеркальной системы
класса В
2.10.4 Анализ функционирования композиционого КЭ, составленного из базовых отражателей первого типа на основе зеркальной системы
класса Б
2.10.5 Анализ функционирования композиционого КЭ, составленного из базовых отражателей второго типа на основе зеркальной системы
класса Б
2.11 Основные выводы по результатам теоретического анализа
3 АНАЛИЗ СХЕМ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ С УВЕЛИЧЕННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СКРУЧИВАНИЯ
3.1 Выбор базового отражателя для построения КЭ
3.2 Определение параметров базового отражателя на основе
зеркально-призменной системы класса В
3.3 Автоколлимационная схема системы с увеличенной чувствительностью измерения скручивания
3.4 Анализ действия одиночного тетраэдрического отражателя при автоколлимационных измерениях
3.5 Исследование авгоколлимационной системы с увеличенной чувствительностью измерения скручивания па основе неоднородного КЭ
3.6 Исследование автоколлимационной системы с инвариантным измерением угла скручивания па основе неоднородного КЭ
3.7 Исследование автоколлимационной системы с увеличенной чувствительностью измерения скручивания на основе однородного КЭ
3.8 Выводы по Главе
4 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ТРЕХКООРДИНАТНЫХ
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ КОНТРОЛЯ УГЛОВОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ
4.1 Основные составляющие погрешности ТОЭА
4.2 Построение имитационной компьютерной модели ТОЭА [5]
4.2.1 Принципы построения имитационной компьютерной модели
4.2.2 Моделирование координат изображений марки в неподвижной системе координат ATZ матричного анализатора
4.2.3 Моделирование пересчета полученных координат изображений марки в величины углов поворота с учетом параметров матричного анализатора, КЭ и объектива автоколлиматора
4.2.4 Реализация компьютерной модели
4.3 Исследование составляющих погрешности измерения ТОЭА на имитационной компьютерной модели
4.3.1 Исследование составляющей погрешности измерения ТОЭА вследствие приближений, принятых при разработке нелинейных уравнений, определяющих алгоритм измерения коллимационных углов и угла скручивания на имитационной компьютерной модели [5]
4.3.2 Погрешность измерения вследствие отклонения фокусного расстояния объектива автоколлиматора от номинального значения
4.3.3 Погрешность измерения вследствие отклонения показателя преломления стекла тетраэдрического отражателя от номинального значения
4.3.4 Погрешность измерения вследствие отклонения величин двугранных углов между отражающими гранями ТО от требуемого значения
4.3.5 Погрешность измерения вследствие отклонения угла наклона

х,,2 = ± (А - 0,7-0,),^1,2 = ± А- (03 - 0,7-02).
(1.17)

Рисунок 1.11- ОЭС с тетраэдрическим КЭ [2, 28, 29]
Измерение угла скручивания реализуется по алгоритму: 03 = (0,7-02 +^і)/А.
(1.18)
Из этих выражений следует, что при использовании КЭ на основе зеркального триэдра, как и для ранее рассмотренных отражателей, не реализуется независимое измерение угла скручивания.
При использовании в качестве КЭ стеклянного тетраэдра измерение коллимационных углов производится по части пучка, отражённой от передней грани тетраэдра как от автоколлимационного зеркала. Координаты орта этого пучка, несущие информацию об углах 0, и 02 определяются выражениями (1.4) для х, и у. Тогда измерение угла скручивания по алгоритму (1.18) осуществляется с учётом измеренного коллимационного угла 02.
В такой автоколлимационной ОЭС измерения коллимационных углов выполняются с высокой чувствительностью (коэффициент передачи равен 2 для плоского зеркала [31]), а измерения угла скручивания с малой чувствительностью (коэффициент А), что значительно ограничивает диапазон измерения угла скручивания по сравнению диапазоном по коллимационным углам.
Другой вариант КЭ для автоколлимационной ОЭС представляет собой зеркальный триэдр или призменный тетраэдр (рисунок 1.12), все три двугранных угла которого отличаются от прямого на малую величину 5 [2, 11,
Если зеркальный триэдр ориентирован так, что ребро какого-либо
28,29,33].