Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов

• Автор: Аль-Кайси Амер Абдалрахим
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1 Определение размеров, перемещений и координат объектов при обработке информации с растровых оптикоэлектронных устройств
1.2 Общий подход к построению компьютеризированных оптикоэлектронных систем обработки информации и управления

1.3 Выбор и обоснование направлений исследований.

Выводы
2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕРПОЛЯЦИОННОГО АЛГОРИТМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ С РАСТРОВОГО ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КООРДИНАТОРА РФЭК
2.1 Принцип работы РФЭК и особенности влияния его конструктивных параметров на определение координат объекта.
2.2 Интерполяционный алгоритм обработки данных для выделения информации о координате объекта

2.3 Этапы моделирования работы интерполяционного алгоритма обработки данных с РФЭК

Выводы.
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КООРДИНАТОРОВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫХ АЛГОРИТМОВ.
3.1 Математическое моделирование влияния параметров РФЭК на выходной сигнал
3.1.1 Моделирование влияния неравномерности освещения фотоприемников на выходной сигнал
з
3.1.2 Влияние на амплитуду сигналов фотодиодов неравномерности их поверхностной чувствительности
3.2 Алгоритм оценки погрешности расчета координат объекта .
3.3 Оценка влияния конструктивных параметров РФЭК на погрешность расчета координат интерполяционным алгоритмом
3.3.1 Влияние погрешностей рисунка растра на точность расчета координаты.
3.3.2 Влияние поперечных отклонений растра на погрешность расчета координаты
3.3.3 Оценка комплексного влияния параметров РФЭК на погрешность расчета координаты
Выводы .
4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕРПОЛЯЦИОННОГО АЛГОРИТМА.
4.1 Описание экспериментальной установки
4.2 Особенности формирования калибровочных зависимо стей и их практического применения в алгоритмах обработки данных в РФЭК
4.3 Исследование возможности повышения точности расчетов координат за счет применения экстраполирующего
алгоритма
4.4 Примеры практического применения предложенных алгоритмов
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В третьей главе исследовано влияние на точность вычислений координаты интерполяционным алгоритмом различных параметров, зависящих от конструкции РФЭК и параметров окружающей среды. Для исследований применен алгоритм, основанный на методе 8слоя. Показано, что обработка интерполяционным алгоритмом реальных зависимостей амплитудакоордината, полученных при калибровке РФЭК, значительно повышает точность расчетов координаты по сравнению с упрощенными зависимостями, основанными на предположении об идеальных условиях формирования выходной информации с РФЭК. В четвертой главе рассмотрено практическое применение разработанных алгоритмов обработки информации с РФЭК в реальных системах обработки информации и управления, в том числе алгоритмы
формирования калибровочных зависимостей амплитудакоордината и алгоритмы экстраполяции, позволяющие повысить точность расчетов координаты. Якунину Алексею Григорьевичу за помощь и ценные замечания при обсуждении результатов исследований. В настоящее время растровые оптикоэлектронные устройства широко применяются для измерения размеров, линейных и угловых перемещений и координат объектов. В основе логики работы этих устройств лежит формирование оптического изображения из генерируемого источником света излучения с помощью системы растров и, возможно, дополнительных элементов, а затем последующее преобразование сформированного оптической системой изображения в выходные сигналы набором фотоэлектрических приемников. Обработка и анализ выходной информации, формируемой фотоприемниками, позволяет осуществить определение размера, величины перемещения или координаты объекта 8,,. При этом в качестве информационных параметров сигнала могут учитываться как его характерные точки например, максимумы, так и амплитуда иили фаза. Под растром понимается периодическая структура прозрачных и непрозрачных элементов. Простейший растр представляет собой периодически повторяющиеся прозрачные и непрозрачные полосы. Под пропусканием растра понимается отношение ширины прозрачной полосы к ширине периода растра. Очевидно, что проще всего реализовать обработку информации с единственного фотоприемника. Примерами устройств, в которых для получения информации о координате объекта используется только один фотоприемник, являются растровый накапливающий преобразователь и интерференционнорастровый преобразователь . В растровом накапливающем преобразователе используются два растра с периодом мкм, один из которых является движущимся. При этом малому перемещению растра соответствует значительно большее перемещение муаровой полосы . Если период растра сравним с длиной волны падающего света, то на интенсивность муаровых полос оказывают влияние явления дифракции и интерференции. Сама же интенсивность меняется для рассмотренной конструкции преобразователя по косинусоидальному закону, что позволяет фиксировать с помощью фотоприемника только экстремальные точки . В настоящее время известно значительное количество устройств, в которых для определения координаты объекта используются два фотоприемника ,,,,,,. При этом предусматривается подбор геометрии растра, жесткая фиксация расположения фотоприемников, введение в схему таких дополнительных конструктивных элементов, как зеркала, линзы и т. Недостатком таких устройств является значительная сложность их конструкции изза определения координат объектов и перемещений на схемотехническом уровне. В то же время существуют области применения координаторов, не требующие такой высокой точности определения координаты, как предусматривают эти электромеханические устройства. С другой стороны, результаты измерения координаты объекта зачастую не являются важными сами по себе, они необходимы как числовая информация для более сложных расчетов, выполняемых, как правило, либо микропроцессорными системами, либо программным обеспечением персонального компьютера. В связи с этим рассмотрим структуру и общие принципы работы оптикоэлектронных систем обработки информации и управления, в состав которых входят средства вычислительной техники на базе микропроцессоров иили компьютеры.