Оптимизация алгоритмов первичной обработки сигналов лазерных триангуляционных измерителей

• Автор: Пальчик, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04, 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Н 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ЛАЗЕРНОЙ ТРИАНГУЛЯЦИОННОЙ

СИСТЕМЫ

1.1. Вводные замечания.

1.2. Построение модели сигнала с фотопримника.

1.3. Анализ эффективности моделирования сигнала

1.4. Выводы

2. СИНТЕЗ И АНАЛИЗ АЛГОРИТМА ОЦЕНИВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОДИНОЧ О ВИДЕОИМПУЛЬСА

2.1. Вводные замечания.

2.2. Обзор методов получения эталонных оценок

2.3. Синтез косвенного метода оценки положения импульса
2.4. Анализ косвенного метода оценки положения импульса
2.5. Параметрическая оптимизация косвенного алгоритма
2.6. Выводы
3. АДАПТИВНАЯ КАЛИБРОВКА ЛАЗЕРНЫХ ТРИАНГУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ
3.1. Вводные замечания.
3.2. Двух параметрическая калибровка триангуляционного сенсора.
3.3. Интерполяция двумерной калибровочной зависимости на неравномерной сетке.
3.4. Экстраполяция калибровочной зависимости.
3.5. Выводы
4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ПЕРВИЧНОЙ
ОБРАБОТКИ В ЛАЗЕРНЫХ ТРИАНГУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
4.1. Вводные замечания.
4.2. Комбинированный метод нахождения центра тяжести.
4.3. Рекурсивное преобразование косвенного алгоритма нахождения положения импульса
4.4. Оптимизация логического блока косвенного метода.
4.5. Параметрическая оптимизация цифровых фильтров с квантованными коэффициентами
4.6. Выводы.
5. ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ В ЛАЗЕРНЫХ ТРИАНГУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ДЛЯ ЗАДАЧ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ.
5.1. Вводные замечания
5.2. Повышение точности оценки параметров подвижных объектов
5.3. Оптический виброметр с высокой разрешающей способностью
5.4. Визуальный конструктор триангуляционного сенсора
5.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Однако традиционная однопараметрическая калибровка точечных (single point) триангуляционных сенсоров (см. Optical Metrology Center [] и MTI Instruments []) обычно оказывается неприменима при вариации параметров сигнала. Также во многих работах теоретической направленности как, например, работа [], калибровке вообще не уделено внимания, поскольку результаты моделирования вследствие неудачно выбранных параметров сенсора показали частный результат - линейную связь выходного сигнала триангуляционного датчика и реальной дальности. Таким образом, тема диссертации, направленная на повышение эффективности систем технической диагностики и неразрушающего контроля, является актуальной и имеет прикладное значение. Методы исследований, использованные в диссертационной работе, основаны на статистической теории радиотехнических систем, параметрическом моделировании случайных процессов, численных алгоритмах поиска экстремума, математическом моделировании. Основные числовые результаты получены на основе аналитических и вычислительных математических методов. Методика моделирования сигнала с выхода лазерного триангуляционного датчика, позволяющая имитировать воздействие факторов, влияющих на формирование сигнала, что даёт возможность оценить эффективность методов его первичной обработки для конкретных типов триангуляционных измерителей. Косвенный метод нахождения положения одиночного импульса, основанный на процедуре циклической свёртки, оптимизированной по вычислительным затратам с помощью рекурсивного преобразования, и дающий возможность в 3. СКО на фоне белого шума. Двухпараметрический метод калибровки, основанный на оценке пары параметров одиночного импульса с использованием косвенного метода, дающий возможность расширить в 1,5. Научное и практическое значение полученных результатов состоит в повышении эффективности обработки сигналов различными методами в условии долговременных изменений факторов формирования сигналов лазерным триангуляционным сенсором. Это достигается за счет адаптивных свойств методов первичной обработки, что приближает точность триангуляционных систем к их потенциальной величине. Реализация результатов диссертационной работы состоит в разработке программно-алгоритмического и аппаратного обеспечения устройств первичной обработки, а также в разработке специализированной математической библиотеки и прикладной программы визуального конструирования триангуляционных измерителей, предназначенных для оперативной разработки и детального исследования триангуляционных систем. Апробация работы произведена в форме научных докладов, дискуссий по основным результатам диссертационной работы, которые проходили на следующих научных конференциях: -й научно-технической конференции РГРТА, II и VI международных научно-технических конференциях «Цифровая обработка сигналов и её применения». Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных и 5 рукописных научных работ, в том числе публикаций в центральной печати (статьи, патенты, зарегистрированные программы и алгоритмы в Отраслевом фонде алгоритмов и программ Государственного координационного центра информационных технологий Минобразования России), тезиса докладов на конференциях. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка из 2 наименований и 3-х приложений. Диссертационная работа содержит 6 страниц, в том числе 8 страниц основного текста, 4 таблицы, рисунка. В первой главе диссертации рассматривается вопрос построения аналитической модели сигнала триангуляционного датчика, описывающей шумовые и информационные компоненты. Особое внимание уделено внесению в модель полезной составляющей сигнала физически обоснованных параметров, которые имитируют факторы его формирования. Проведён анализ метода центра тяжести с предварительной пороговой обработкой с использованием модельного сигнала. Во второй главе предлагается классификация методов оценки положения одиночного видеоимпульса; проводится синтез, анализ и оптимизация линейного беспорогового метода обработки сигнала с датчика.