Исследование и разработка оптико-электронных углоизмерительных систем с анаморфотными контрольными элементами

• Автор: Мерсон, Алексей Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Перечень сокращений
Введение
ГЛАВА 1. Анализ методов и средств определения угла скручивания
1.1 Математическое описание угловой ориентации объекта
1.2 Аналитический обзор схем измерения угла скручивания в системах
определения углового пространственного положения
ГЛАВА 2. Математический анализ действия анаморфотной углоизмерительной системы
2.1 Выбор вида исследуемой статической характеристики
2.2 Вывод выражения для углового коэффициента контура изображения в виде прямой линии
2.3 Вывод выражения для статической характеристики измерительной системы с анаморфотным КЭ
2.4 Анализ чувствительности измерительной системы с анаморфотным КЭ.
2.5 КЭ в виде композиции анаморфотных систем
2.6 Измерительная система с КЭ в виде композиции двух анаморфотных систем
2.7 Параметры измерительной системы с КЭ в виде композиции двух анаморфотных систем. Вывод инварианта
2.8 Статическая характеристика измерительной системы с КЭ в виде композиции двух анаморфотных систем
2.9 Анализ чувствительности измерительной системы с составным
анаморфотным КЭ
ГЛАВА 3. Теоретическое исследование анаморфотного контрольного
элемента
3.1 Теоретическое представление трансформирующего действия призменных
систем
3.2 Сравнительный анализ различных АПС
3.2.1 Анаморфотная призменная система Брюстера
3.2.2 Анаморфотная призменная система в виде склейки двух призм
3.2.3 Клиновая анаморфотная призменная система
3.3 Исследование влияния коллимационных смещений АПС на ее КА и на отклонение анаморфированного пучка
3.3.1 Основные положения анализа хода лучей в АПС
3.3.2 Описание математической модели для анализа влияния коллимационных смещений клиновой АПС на ее КА и на отклонение анаморфированного пучка
3.3.3 Результаты анализа влияния коллимационных смещений КАПС на ее КА и на отклонение анаморфированного пучка
ГЛАВА 4. Исследование практических схем реализации АСИУС
4.1 Автоколлимационная схема анаморфотной углоизмерительной системы
4.2 Реверсивная схема анаморфотной углоизмерительной системы

4.3 Математический анализ действия реверсивного отражателя в составе АСИУС
4.4 Свойства реверсивного отражателя
4.5 Выбор метода синтеза реверсивного отражателя
4.6 Определение конфигурации триэдра через углы раскрыва
4.7 Взаимосвязь системных параметров триэдра с его углами раскрыва
4.8 Определение положение орта основного неизменного направления триэдра относительно граней триэдра
4.9 Требования к конфигурации реверсивного отражателя по критерию увеличения площади эффективной апертуры и практической реализуемости
4.10 Основные соотношения, определяющие реверсивный отражатель с нужными свойствами
4.11 Решение уравнений синтеза реверсивного отражателя
4.12 Результаты синтеза реверсивного отражателя
ГЛАВА 5. Экспериментальное исследование анаморфотной углоизмерительной системы
5.1 Задача исследования габаритных соотношений между элементами оптической схемы
5.2 Основные понятия и определения
5.2.1 Обобщённая оптическая схема
5.2.2 Используемые допущения и приближения
5.3 Габаритные соотношения для автоколлимациоиной схемы измерительной системы
5.4 Габаритные соотношения для авторефлексионной схемы измерительной системы
5.5 Исследование составляющих погрешности измерения системы с анаморфотным отражателем на имитационной компьютерной модели
5.6 Структура погрешности измерения скручивания оптико-электронной системой с анаморфотным контрольным элементом
5.6.1 Выбор вида анализируемой статической характеристики
5.6.2 Основные составляющие погрешности измерения
5.7 Расчет параметров практического варианта оптико-электронной системы измерения скручивания с анаморфотным контрольным элементом
5.7.1 Пример метрологический задачи измерения скручивания
5.7.2 Расчет параметров основных элементов системы
5.7.3 Расчет составляющих погрешности измерения
5.8 Практическая реализация анаморфотной системы
5.9 Алгоритм обработки изображения марки
5.10 Программная реализация алгоритма обработки
5.11 Экспериментальное исследование физической модели оптикоэлектронной системы измерения угла скручивания
Заключение
Список литературы
Приложение

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АПС — анаморфотная призменная система;
АСИУС — анаморфотная система измерения угла скручивания; АУС — автоколлимационная углоизмерительная система ГСП — гиростабилизированная платформа;
ИОЭП — измерительный оптико-электронный преобразователь
КА — коэффициент анаморфирования
КАПС — клиновая анаморфотная призменная система
КЭ — контрольный элемент;
ОНН — основное неизменное направление;
ПК — персональный компьютер ПО — программное обеспечение;
ПЧРС — позиционно чувствительная регистрирующая система
РО — реверсивный отражатель
ФЭУ — фото-электронный умножитель.

хА ХА =(-е)-м-ма-мт- X
У А / л(Хл6& з) .У.
(2.16)
где М, Мт — прямая и транспонированная матрицы поворота на угол 03 относительно оси OZ. Если рассматривать координаты в сопряженных плоскостях при отсутствии поворотов на коллимационные углы, то матрица поворота имеет вид:

соз(03) —зт(03) Бт(03) соэ(03)
(2.17)
Наличие единичной матрицы в выражениях (2.16), (2.17) не влияет на форму изображения, что позволяет не учитывать этот сомножитель при дальнейшем анализе.
Пусть рассматривается часть линейного контура излучающей марки, описываемая уравнением:
у=к,х+Ьу. (2.18)
Подставляя в выражение (2.14) значения матриц-сомножителей получаем:
ха Х0А
У*. кюкх0к+ Ь]0 А

к1х+Ь
(2.19)
где кюд, Ьюа — параметры прямой, описывающей контур анаморфированного изображения при отсутствии поворота на угол скручивания.
Используя выражение (2.19), построим вид контура исходной марки и ее анаморфированного изображения.
Пусть контур марки образован четырьмя прямыми с параметрами: к1 = кЗ = 1, к2 = к4 = -1, Ь1 = ЬЗ = Ь, Ь2 = Ь4 = -Ь, Ь = 64. Вид контура марки и ее анаморфированного изображения при КАП = 2 приведен на рис. 2.6.