Главная » 2014 » Август » 20 » Скачать Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров. Зрюмов, бесплатно
7:19 AM
Скачать Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров. Зрюмов, бесплатно
Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров
Диссертация
Автор: Зрюмов, Евгений Александрович
Название: Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров
Справка: Зрюмов, Евгений Александрович. Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров : диссертация кандидата технических наук : 05.11.13 Барнаул, 2005 113 c. : 61 06-5/865
Объем: 113 стр.
Информация: Барнаул, 2005
Содержание:
Введение
Глава 1 - Аналитический обзор оптических методов контроля линейных микроперемещений
11 Оптические методы контроля линейных микроперемещений
111 Методы контроля линейных микроперемещений, основанные на принципах геометрической оптики
112 Интерференционные методы контроля линейных микроперемещений
113 Растровые методы контроля линейных микроперемещений
12 Принципы построения цветных видеокамер на основе ПЗС
13 Апертурная характеристика фоточувствительного элемента
Выводы
Глава 2 - Теоретические исследования относительной спектральной и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента
21 Теоретическое исследование относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента
22 Теоретическое исследование апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента
23 Теоретическая оценка апертурных характеристик цветных фоточувствительных элементов
Выводы
Глава 3 - Экспериментальные исследования относительной спектральной и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента
31 Экспериментальные исследования относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента
32 Экспериментальные исследования апертурных характеристик цветных фоточувствительных элементов
33 Методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры
Выводы
Глава 4 - Разработка оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров
41 Применение апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента для контроля перемещений
42 Методы коррекции сигнала, поступающего с цветной видеокамеры
43 Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров
44 Практическая реализация оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры на больших расстояниях до объектива при нониусном сопряжении растров
45 Оценка погрешности оптического метода контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров
Выводы
Введение:
Современная астрономия, наука, медицина и промышленность широко используют цветные видеокамеры как информационно-измерительные системы. Такие системы способны выполнять фотометрическую и геометрическую идентификацию объекта исследования [15, 45]. Большую долю всех измерений составляют измерения геометрических размеров и линейных микроперемещений [62].
Существует ряд оптических методов, позволяющих производить контроль линейных микроперемещений. К ним относятся методы и средства теневой проекции, а также интерференционные, дифракционные и растровые методы и средства контроля линейных микроперемещений. Однако все они имеют существенный недостаток. При увеличении расстояния от первичного измерительного преобразователя до объекта исследования значительно повышается погрешность контроля. Для уменьшения погрешности усложняют алгоритмы обработки измерительного сигнала или схемотехнические решения при изготовлении оптических звеньев. В том и другом случаях существенно повышается стоимость измерительных систем, при этом точность контроля повышается незначительно [85].
Актуальной является проблема создания высокоточной измерительной системы, способной контролировать линейные микроперемещения объекта на удалении в десятки раз превышающем фокусное расстояние объектива.
Перспективными высокоточными методами контроля линейных микроперемещений на больших расстояниях являются растровые методы, реализующие нониусное растровое сопряжение. В таком устройстве индикаторным растром служат цветные фоточувствительные элементы ПЗС-фотоприемника видеокамеры, а измерительным - изображение растра, расположенного на объекте перемещения.
Для построения высокоточных растровых измерительных систем необходимо иметь информацию об апертурных и спектральных характеристиках фоточувствительных элементов. Для многоэлементных фотоприемников они ** известны. Однако цветные фоточувствительные элементы образованы посредством объединения нескольких фоточувствительных элементов с различными светофильтрами. Апертурные и спектральные характеристики цветных фоточувствительных элементов в научно-технической литературе отсутствуют.
Целью работы является разработка оптического метода и средства контроля линейных микроперемещений объекта, расположенного на удалении, в десятки раз превышающем фокусное расстояние объектива, с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров.
Задачи исследований:
1. Провести аналитический обзор оптических методов контроля линейных микроперемещений.
2. Создать экспериментальную установку для исследования апертурной и относительной спектральной характеристик цветных фоточувствительных элементов видеокамеры и измерения линейных микроперемещений на больших расстояниях.
3. Разработать математическую модель апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента видеокамеры и экспериментально исследовать ее.
4. Разработать математическую модель относительной спектральной характеристики цветного фоточувствительного элемента видеокамеры и экспериментально исследовать ее.
5. Разработать оптический метод и средство контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры на больших расстояниях при нониусном сопряжении растров.
Объектом исследования являются растровое нониусное сопряжение и * зависимости изменения сигнала на выходе оптико-электронной системы при линейных микроперемещениях измерительного растра.
Методы исследования. Для решения поставленных задач при выпол-* нении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования, применения методов решения задач геометрической и волновой оптики, численных методов решения задач с помощью компьютерной математической программы Mathcad Professional, статистических методов обработки экспериментальных данных.
Научная новизна выполненных исследований заключается в разработке и научном обосновании нового метода и средства контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры и разработке метода определения апертурной характеристики цветного фоточувствительного элемента, основанного на сканировании изображения растра в виде двух светлых штрихов с размером темного промежутка меньше размера фоточувствительного элемента.
На защиту выносятся:
1. Оптический метод и средство контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры на больших расстояниях при нониусном сопряжении растров.
2. Метод определения апертурной характеристики цветных фоточувствительных элементов.
3. Математическая модель относительной спектральной и апертурной характеристик цветного фоточувствительного элемента видеокамеры.
4. Методика определения организации цветных фоточувствительных элементов видеокамеры.
Практическая ценность ^ Предложен оптический метод и средство контроля линейных микроперемещений объекта на удалении более десяти фокусных расстояний с помощью цветной видеокамеры, обеспечивающий высокую точность контроля при низкой стоимости измерительного средства.
Реализация и внедрения
Разработанный оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью видеокамеры внедрен на предприятиях ЗАО «Барнаульский инструмент» и ОАО «АлтайПресс».
Публикации
По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 13 печатных работ, включая 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Апробация работы
Материалы работы обсуждались на Международных научно-технических конференциях «Измерение, контроль, информатизация», г. Барнаул, 2003, 2005 гг.; Всероссийской научно-технической конференции «Интеллектуальный потенциал ученых России», г. Барнаул, 2004 г.; IX и X Всероссийских научно-технических конференциях «Методы и средства измерений физических величин», г. Н. Новгород, 2004, 2005 гг.; 62-й Всероссийской научно-технической конференций студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь», Барнаул, 2004 г.; 12-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика 2005», г. Москва, 2005 г.; LIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», г. Новосибирск, 2005 г.; Международной научно-технической Интернет-конференции «Информационные технологии в управлении и моделировании», г. Белгород, 2005 г.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Основной текст работы изложен на 113 страницах машинописного текста, включая рисунки на 36 страницах, одну таблицу, список литературы из 102 наименований.
