Радиотехнические средства цифровой обработки видеосигналов триангуляционных приборов оперативной дефектоскопии на железнодорожном транспорте

• Автор: Пальчик, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Е МОДЕЛИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ЛАЗЕРНОЙ ТРИАН1 'УЛЯЦИОРШОЙ
СИСТЕМЫ
1Л. Вводные замечания
1.2. Построение модели сигнала с фотоприёмника
1.3. Анализ эффективности моделирования сигнала
1.4. Выводы
2. СИНТЕЗ И АНАЛИЗ АЛГОРИТМА ОЦЕНИВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОДИНОЧНОГО 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. Двухпараметрическая калибровка триангуляционного сенсора
3.3. Интерполяция двумерной калибровочной зависимости на неравномерной сетке
3.4. Экстраполяция калибровочной зависимости
3.5. Выводы
4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНА Я 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
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Список условных обозначений и аббревиатур
Приложение 2. Копии актов внедрения результатов исследования
Приложение 3. Внешний вид устройств первичной обработки

ВВЕДЕНИЕ
В технике часто поднимается вопрос оценки геометрических параметров для решения задач технической диагностики и неразрушающего контроля. При этом исследователи и разработчики измерительных систем и составляющих их сенсоров обычно ориентируются на три основных принципа бесконтактной (оптической) регистрации в измерительных процессах: интерференционный, теневой и триангуляционный.
Сенсоры, основанные на использовании интерференции (например, коноскопические приборы) обладают высокой точностью. Однако для достижения потенциальных возможностей интерферометров требуется точное позиционирование и предсказуемая форма поверхности объекта. В противном случае не гарантируется наблюдение интерференционной картины между опорным и отражённым лучами лазера. Для данной задачи характерна проблема позиционирования сенсора, когда незначительное смещение сенсора приводит к отражению луча в сторону от приёмника. Очевидно, что с уменьшением диаметра объекта криволинейность поверхности в точке облучения увеличивается и также оказывается труднее обеспечить условия возникновения интерференции. Сходная проблема и у теневых сенсоров, использующих эффект дифракции Фраунгофера (дифракция Френеля даёт самую низкую точность и используется лишь в наиболее грубых средствах автоматизации).
Поэтому зачастую единственно возможным средством является применение лазерной триангуляции (лазерной триангуляционной дальнометрии), что подтверждается многочисленными отечественными и зарубежными публикациями, посвящённым промышленному применению триангуляционных систем. Однако научная сторона этого вопроса, как правило, остаётся открытой: скромный математический аппарат, недостаточное число обобщающих выводов и рекомендаций не дают возможности решать ряд специфичных задач, возникающих на предприятиях железнодорожной отрасли.
К таким задачам [1-4] на железнодорожном транспорте в первую

сигнал/шум для метода центра тяжести;
Эффективность применения предложенной процедуры моделирования сигнала с фотоприёмника проиллюстрирована на примере метода центра тяжести для определения местоположения импульса с предварительной пороговой обработкой. Для данного метода получены смещение и среднеквадратическое отклонение оценки местоположения импульса. Сопоставление зависимостей смещения и СКО от уровня порога позволяет определить его наилучшую величину, обеспечивающую допустимые смещение и рассеяние оценки. Это даёт возможность выработать практические рекомендации по адаптации порога к сигналу с фотоприёмника.
В результате анализа указанных характеристик и с учётом требований, предъявляемых к измерительной системе, представляется возможным определить её потенциальные возможности и получить ряд технических ограничений триангуляционного сенсора: минимальное отношение сигнал/шум - А/оу, которое достигается выбором времени экспозиции фотоприёмника, и допустимость применения конкретного типа лазера [72, 75].
Предложенная модель в виде (1.5) и найденный оптимальный для метода центра тяжести порог будут использованы в следующих главах при сравнительном анализе известных и синтезируемых алгоритмов первичной обработки.