Разработка аппаратно-программного комплекса для бесконтактной идентификации параметров пространственного движения объектов

• Автор: Шрайбер, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 164 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ..

1.1. Интеллектуальные информационно-измерительные системы

1.2. Определение положения объекта в пространстве

1.3. Проблемы бесконтактных оптических измерений

1.4. Проблемы идентификация параметров движения объектов

1.5. Обработка изображений и ввод параметров в компьютер

1.6. Имитационное моделирование измерительных систем
1.7. Метрологические проблемы измерительных систем
Постановка цели и задачи исследования
Глава 2. АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ЭКРАННЫХ КООРДИНАТ ТОЧЕК ИЗОБРАЖЕНИЯ
2.1. Структура аппаратной части информационно-измерительного комплекса
2.2. Выбор оптоэлектронного преобразователя
2.3. Определение координат точечного объекта
в плоскости изображения
2.4. Определение искажений, вносимых оптическим трактом
2.5. Поиск и обнаружение регистрируемых объектов
Выводы по главе
Глава 3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЛЕКСА
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО
ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
3.1. Реконструкция пространственных координат точки
по данным стереофотосъемки

3.2. Реконструкция угловых координат пространственного
положения звена по данным стереофотосъемки
3.3. Реконструкция пространственных координат
методом эталонных планшетов
3.4. Реконструкция пространственных координат
методом ортогональных проекций
3.5. Имитационное моделирование движения тела
3.6. Программное обеспечение комплекса для определения
параметров пространственного движения тела
Выводы по главе
Глава 4. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ДВИЖЕНИЯ СИСТЕМЫ «СТРЕЛОК - ОРУЖИЕ»
4.1. Основные требования к измерительному комплексу для регистрации параметров движения системы «стрелок - оружие»
4.2. Регистрация параметров пространственного движения
системы «стрелок - оружие» стереофотоскопическим методом
4.3. Методика стереофотограмметрического исследования пространственного движения элементов системы
4.4. Регистрация параметров пространственного движения
системы «стрелок - оружие» методом эталонных планшетов
4.5. Метрологические испытания измерительного комплекса
4.6. Основные этапы регистрации и вычисления пространственных
координат
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
БД - база данных;
БЗ - база знаний;
БИС - большая интегральная схема;
БС - блок согласования;
БФ - блок фокусировки;
ВВ - блок ввода - вывода;
ВЭУ - вторично-электронный усилитель;
ЗУ - запоминающее устройство;
ИИУ - информационно-измерительное устройство (система, комплекс); ИК - измерительный канал; инфракрасный (диапазон, датчик);
ИРУ - измерительно-регистрирующее устройство;
ЛУ - линейный усилитель;
МОП - металл-окисел-полупроводник;
МП - микропроцессор;
ОМП - оптико-механический преобразователь;
ПЗС - прибор с зарядовой связью;
СТЗ - система технического зрения;
Т - таймер;
ТК - телевизионная камера;
УЗ - ультразвуковой (датчик);
УМ - усилитель мощности;
ФНЧ - фильтр низких частот;
ФП - фотоприемник;
ЦАП - цифроаналоговый преобразователь;
ЦПП - цифровой преобразователь перемещений;
ЦФ - цифровой фильтр.

Если объект наблюдения известен, и необходимо отслеживать его перемещение в пределах заданного пространства, можно применить метод кодоносителя - кодосчитывателя (КН-КС) [30]. При этом обеспечивается как обнаружение объекта, так и его идентификация. Для исследования многозвенных механических систем создаются автоматизированные информационно-измерительные комплексы, позволяющие регистрировать, обрабатывать и документировать измерительную информацию [51, 113, 117].
Сложнее решается проблема измерения параметров движения биологических объектов или их отдельных частей (ноги, руки). Здесь также организуют измерения вдоль специально оборудованной трассы, по которой движется объект с укрепленными на нем контрастными элементами. 11апример, в [33] описан метод регистрации и измерения динамических характеристик биологических объектов с имплантированными ферромагнитными телами. Для измерения параметров движения объект помещается между двумя токовихревыми преобразователями, выполненными в виде спирали Архимеда. Сигналы от преобразователей усиливаются, кодируются и поступают на ЭВМ.
Для решения поставленной задачи в [28] описано устройство для измерения и контроля различных переменных параметров движущихся объектов или их частей. В основу устройства положено использование преобразователей токовихревого типа. Точность такого устройства не хуже 0,1 мм при амплитуде перемещений до 15 мм. Поэтому такой способ рекомендован для идентификации массовых, инерционных, упругих и демпфирующих свойств биологических объектов.
При этом существенное значение имеет взаимное влияние биологического объекта и измерительной системы. По соображениям безопасности для живого объекта физические поля, используемые в процессе измерительного эксперимента, не должны превышать предельно допустимых уровней. Но при слабых сигналах возрастает роль помехоустойчивости измерительной системы.