Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров

• Автор: Зрюмов, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Глава 1 - Аналитический обзор оптических методов контроля линейных микроперемещений
1.1 Оптические методы контроля линейных микроперемещений
1.1.1 Методы контроля линейных микроперемещений, основанные на принципах геометрической оптики
1.1.2 Интерференционные методы контроля линейных микроперемещений
1.1.3 Растровые методы контроля линейных микроперемещений
1.2 Принципы построения цветных видеокамер на основе ПЗС
1.3 Апертурная характеристика фоточувствительного элемента
Выводы
Глава 2 - Теоретические исследования относительной спектральной и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента
2.1 Теоретическое исследование относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента
2.2 Теоретическое исследование апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента
2.3 Теоретическая оценка апертурных характеристик цветных
фоточувствительных элементов
Выводы
Глава 3 - Экспериментальные исследования относительной спектральной
и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента
3.1 Экспериментальные исследования относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента
3.2 Экспериментальные исследования апертурных характеристик цветных фоточувствительных элементов
3.3 Методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры
Выводы
Глава 4 - Разработка оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров
4.1 Применение апертурной характеристики цветного
фоточувствительного элемента для контроля перемещений
4.2 Методы коррекции сигнала, поступающего с цветной видеокамеры
4.3 Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров
4.4 Практическая реализация оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры на больших расстояниях до объектива при нониусном сопряжении растров
4.5 Оценка погрешности оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном
сопряжении растров
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Современная астрономия, наука, медицина и промышленность широко используют цветные видеокамеры как информационно-измерительные системы. Такие системы способны выполнять фотометрическую и геометрическую идентификацию объекта исследования [15, 45]. Большую долю всех измерений составляют измерения геометрических размеров и линейных микроперемещений [62].
Существует ряд оптических методов, позволяющих производить контроль линейных микроперемещений. К ним относятся методы и средства теневой проекции, а также интерференционные, дифракционные и растровые методы и средства контроля линейных микроперемещений. Однако все они имеют существенный недостаток. При увеличении расстояния от первичного измерительного преобразователя до объекта исследования значительно повышается погрешность контроля. Для уменьшения погрешности усложняют алгоритмы обработки измерительного сигнала или схемотехнические решения при изготовлении оптических звеньев. В том и другом случаях существенно повышается стоимость измерительных систем, при этом точность контроля повышается незначительно [85].
Актуальной является проблема создания высокоточной измерительной системы, способной контролировать линейные микроперемещения объекта на удалении в десятки раз превышающем фокусное расстояние объектива.
Перспективными высокоточными методами контроля линейных микроперемещений на больших расстояниях являются растровые методы, реализующие нониусное растровое сопряжение. В таком устройстве индикаторным растром служат цветные фоточувствительные элементы ПЗС-фотоприемника видеокамеры, а измерительным - изображение растра, расположенного на объекте перемещения.
Для построения высокоточных растровых измерительных систем необходимо иметь информацию об апертурных и спектральных характеристиках
Выводы
В результате проведенных теоретических исследований установлено,
что:
1. Теоретическая относительная спектральная характеристика цветного фоточувствительного элемента, построенная по формуле (2.7), имеет несколько максимумов, каждый из которых соответствует определенному виду светофильтра, нанесенного на поверхность фоточувствительного элемента ПЗС-фотоприемника цветной видеокамеры.
2. Инвертированный сигнал на выходе цветного фоточувствительного элемента, который получен от растра в виде двух светлых штрихов при малом линейном увеличении, соответствует значению апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента.
3. Теоретическая апертурная характеристика цветного фоточувстви-

тельного элемента определяется по формуле (2.19) и зависит от организации цветных фоточувствительных элементов.