Принципы построения и исследование оптических и оптико-электронных автоколлимационных угломеров

• Автор: Коняхин, Игорь Алексеевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 524 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АВТОКОЛЛИМА-ЦИОННЫХ УГЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
1Л Обобщенная структурная схема автоколлимационной углоизмерительной системы
1.2. Обзор способов увеличения точности измерения
1.2.1. Структура результирующей погрешности измерения
1.2.2 Схемы АУС с увеличенной чувствительностью
1.2.3. Основные направления уменьшения инструментальной погрешности АУС
1.2.4. Выводы по результатам анализа схем АКУ
1.3. Основные методы увеличения диапазона измерения и рабочей
дистанции АУС
1.3.1. Ограничения, определяющие диапазон измерения и рабочую дистанцию АУС
1.3.2. Схемы АУС с активной компенсацией отклонения пучка
1.3.3. Схемы АУС с псевдосканированием пучка
1.3.4. Выводы по результатам анализа схем АКУ
1.4. Схемы АУС для определения угловой ориентации объекта относительно двух или трёх осей
1.4.1. Математическое описание угловой ориентации объекта
1.4.2. Схемы АУС для измерения двух коллимационных углов
1.4.3. Схемы АУС для измерения угла скручивания
1.4.4. Трёхкоординатные АУС
1.4.5 .Выводы по результатам анализа АУС
1.5. Направления и задачи диссертационного исследования
Глава 2. АНАЛИЗ СВОЙСТВ КОНТРОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ НА ОСНОВЕ ЗЕРКАЛЬНО-ПРИЗМЕННЫХ СИСТЕМ С ПЛОСКИМИ ГРАНЯМИ
2.1. Общий алгоритм автоколлимационных измерений; формулировка задачи исследования
2.2. Основные способы задания матрицы преобразования координат
2.2.1. Специальная система координат для автоколлимационных измерений
2.2.2. Классическая система координат; выбор группы параметров

угловой ориентации
2.2.3. Выбор метода задания угловых координат
2.3. Аналитический вид компонентов алгоритма автоколлиманионного метода измерения
2.3.1. Оценка погрешности приближения при задании матрицы Mr цд
2.3.2. Обобщённый вид матрицы преобразования координат
2.3.3. Структура выражения для орта отражённого пучка
2.3.4. Вид выражения для матрицы действия КЭ
2.4. Анализ основных видов контрольных элементов для автоколлима-ционных измерений
2.4.1. Вид выражения для орта отражённого пучка при зависимых и независимых угловых измерениях
2.4.2. Выбор классов анализируемых зеркально-призменных сист
2.4.3. Свойства зеркально-призменных систем, используемых при автоколлимационных измерениях
2.4.4. Оптимизация параметров эквивалентных зеркально-призменных систем для измерения коллимационных углов
2.4.5. Оптимизация параметров эквивалентных зеркально-призменных систем для измерения угла скручивания
2.4.6. Обзор результатов анализа действия эквивалентных зеркальных систем; синтез контрольных элементов для автоколлимацион-151 ных измерений
2.5. Разработка методики расчёта параметров матрицы действия КЭ в виде системы зеркал
2.5.1. Общий вид матрицы действия зеркального триэдра
2.5.2. Методика расчёта матрицы действия зеркального триэдра с использованием системных параметров
2.5.3. Методика расчёта матрицы действия зеркального триэдра с использованием параметров отклонения
2.5.4. Разработка методики расчёта матрицы действия зеркального триэдра с использованием параметров формирования
2.6. Методика расчёта матрицы действия КЭ в виде призмы
2.7. Синтез КЭ с заданными метрологическими свойствами. Примеры использования разработанной методики
2.7.1. Выражение для орта отражённого пучка
2.7.2. Основные этапы анализа зеркально-призменных КЭ
2.7.3. Основные этапы синтеза зеркально-призменных КЭ
2.7.4. Синтез КЭ для трёхкоординатных измерений с независи-
мым измерением угла скручивания 0 ?
2.7.5. Синтез КЭ с заданной величиной коэффициента преобразования по коллимационным углам 0ь©2
2.7.6. Синтез тетраэдрического КЭ для изм-ия угла скручивания
2.7.7.Синтез универсального КЭ для трёхкоординатных измерений 207.
2.7.8. Синтез КЭ повышенной энергетической эффективности
2.7.9 Краткий обзор синтезированных КЭ для угловых изм-ий
2.8. Особенности автоколлимационных измерений при использовании КЭ с плоскими отражающими поверхностями
2.8.1 .Ограничения диапазона измерения и дистанции работы АУС “по виньетированию ”в общем случае трёхкоординатных измерений
2.8.2. Проблема селекции изображений в плоскости анализа
Глава 3. АНАЛИЗ СВОЙСТВ КОНТРОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ЗЕРКАЛЬНО-ПРИЗМЕННЫХ СИСТЕМ С НЕПЛОСКИМИ ГРАНЯМИ
3.1 .Обоснование выбора объекта исследования
3.2. Алгоритм автоколлимационных измерений
3.3. Выбор матрицы преобразования координат
3.4.Общий вид матрицы действия КЭ с неплоской гранью
3.5. Анализ свойств основного неизменного направления зеркального триэдра с неплоской отражающей гранью общего вида
3.6. Исследование КЭ на основе зеркального триэдра с отражающей гранью в виде фрагмента цилиндрической поверхности
3.6.1. Конфигурация зеркального триэдра
3.6.2. Вид формируемого изображения в плоскости анализа ИОЭП АУС
3.6.3. Изображения при полуканоническом положении КЭ
3.6.4.Анализ действия КЭ при поворотах на коллимационные углы

3.7. Алгоритм измерения при использовании КЭ с цилиндрической гранью
3.8. Методика расчёта параметров КЭ с цилиндрической гранью Синтез КЭ для однокоординатных и двухкоординатных угловых измерений
3.9.КЭ для трёхкоординатных измерений на основе зеркального

где фокусное расстояние объектива приемного канала ИОЭП;
X]. у, ({ = 1,2 ) - линейные координаты двух изображений в системе
ХУг;
- q’jX, я’1у (1 = 1,2 ) - координаты орта = (я’1Х цД, qz)т соответствующего пучка в системе координат ХУ2.
Координаты ортов д’] в системе координат ХУ2 также определяются соотношениями /127/:
р’)х = соз(а21) ; р’1У = созфгО ;
ц’2х = со8(ах0 * бш/А) + со$(а21) * сое/А); (12)
q,2y = соэфх!) * яшСА) + совСРгО * соб/А).
В этом выражении :
- С08(аХ1)... сой/р)) — направляющие косинусы (координаты) ортов осей системы координат Х в системе координат ХУ2;
- я’« , Ч’ 1> (1 = 1,2 ) — координаты ортов двух пучков в неподвижной системе координат ХУ2
В процессе измерения ПЧРС определяет линейные координаты хъ у, (1 = 1,2 ) двух изображений в плоскости анализа, что позволяет по выражениям (11) и (12) определить четыре направляющих косинуса осей системы координат ХА в системе координат ХУ2. Далее, с учетом условий нормировки /31/ могут быть найдены и остальные пять направляющих косинусов. Примеры ГУС, построенных по рассмотренной схеме приведены в /35, 195,197, 201/.
При полуактивном методе работы ОЭУ в МФВЦ используется свойство отражающих пассивных элементов, определяющее зависимость направления отраженного пучка, от углового положения падающего пучка относительно некоторого референтного направления этого элемента. Пучок лучей, падающий на пассивные элементы генерируется формирующим каналом, расположенным на базовом объекте.