Введение
1 Обзор оптико-электронных систем контроля углового пространственного положения объектов с измерением угла скручивания 15
1.1 Описание задачи контроля пространственного положения объектов 15
1.2 Оптико-электронные системы c измерением угла скручивания 19
1.2.1 Оптико-электронные системы геометрического типа 19
1.2.2 Прочие оптико-электронные системы измерения угла скручивания 40
1.3 Выводы по Главе 1 и постановка диссертационной задачи 42
2 Исследование контрольных элементов автоколлиматоров для измерения угла скручивания 45
2.1 Математическое описание функционирования контрольного элемент
автоколлиматора 45
2.2 Вид матрицы преобразования координат 46
2.3 Исследование схем построения ОЭА, определение условий инвариантности измерения угла скручивания относительно коллимационных углов 49
2.4 Параметры и свойства зеркально-призменных систем, для автоколлимационных измерений угла скручивания 51
2.5 Анализируемые параметры отражённого пучка 53
2.6 Анализ выражений для орта отражённого пучка 55
2.7 Исследование влияния ориентации векторов падающего и отражённого пучков на чувствительность измерения угла скручивания 58
2.8 Анализ полученных соотношений 59
2.9 Основные виды зеркально-призменных систем для формирования контрольных элементов для автоколлимационных измерений 61
2.9.1 Выбор класса зеркальных систем 61
2.9.2 КЭ для измерения скручивания на основе систем класса А 62
2.9.3 КЭ для измерения скручивания на основе систем класса Б 64
2.9.4 КЭ для измерения скручивания на основе систем класса В 65
2.10 Общие пути увеличения чувствительности измерения угла скручивания 66
2.10.1 Структура коллиматорной системы с увеличенной чувствительностью измерения угла скручивания 66
2.10.2 Алгоритм измерения скручивания в коллиматорной схеме с увеличенной чувствительностью 68
2.10.3 Анализ функционирования композиционого КЭ, составленного из базовых отражателей первого типа на основе зеркальной системы класса В 69
2.10.4 Анализ функционирования композиционого КЭ, составленного из базовых отражателей первого типа на основе зеркальной системы класса Б 71
2.10.5 Анализ функционирования композиционого КЭ, составленного из базовых отражателей второго типа на основе зеркальной системы класса Б 73
2.11 Основные выводы по результатам теоретического анализа 74
3 Анализ схем автоколлиматоров с увеличенной чувствительностью измерения угла скручивания 77
3.1 Выбор базового отражателя для построения КЭ 77
3.2 Определение параметров базового отражателя на основе зеркально-призменной системы класса В 79
3.3 Автоколлимационная схема системы с увеличенной чувствительностью измерения скручивания 82
3.4 Анализ действия одиночного тетраэдрического отражателя при автоколлимационных измерениях 83
3.5 Исследование автоколлимационной системы с увеличенной чувствительностью измерения скручивания на основе неоднородного КЭ... 87
3.6 Исследование автоколлимационной системы с инвариантным измерением угла скручивания на основе неоднородного КЭ 91
3.7 Исследование автоколлимационной системы с увеличенной чувствительностью измерения скручивания на основе однородного КЭ 95
3.8 Выводы по Главе 3 97
4 Анализ точности трехкоординатных оптико-электронных автоколлиматоров контроля углового пространственного положения объектов 99
4.1 Основные составляющие погрешности ТОЭА 99
4.2 Построение имитационной компьютерной модели ТОЭА [5] 100
4.2.1 Принципы построения имитационной компьютерной модели 100
4.2.2 Моделирование координат изображений марки в неподвижной системе координат XYZ матричного анализатора 101
4.2.3 Моделирование пересчета полученных координат изображений марки в величины углов поворота с учетом параметров матричного анализатора, КЭ и объектива автоколлиматора 102
4.2.4 Реализация компьютерной модели 102
4.3 Исследование составляющих погрешности измерения ТОЭА на
имитационной компьютерной модели 104
4.3.1 Исследование составляющей погрешности измерения ТОЭА вследствие приближений, принятых при разработке нелинейных уравнений, определяющих алгоритм измерения коллимационных углов и угла скручивания на имитационной компьютерной модели [5] 105
4.3.2 Погрешность измерения вследствие отклонения фокусного расстояния объектива автоколлиматора от номинального значения 108
4.3.3 Погрешность измерения вследствие отклонения показателя преломления стекла тетраэдрического отражателя от номинального значения 111
4.3.4 Погрешность измерения вследствие отклонения величин двугранных углов между отражающими гранями ТО от требуемого значения 113
4.3.5 Погрешность измерения вследствие отклонения угла наклона переотражающего плоского зеркала от требуемого значения 115
4.3.6 Зависимость погрешности измерения угловых координат от погрешности измерения координат изображений измерительных марок на чувствительной площадке вследствие шумов КМОП-матрицы 117
4.3.7 Исследование суммарной погрешности измерения ТОЭА 118
4.4 Выводы по Главе 4 122
5 Экспериментальные исследования оэа с увеличенной чувствительностью измерения угла скручивания 123
5.1 Экспериментальные объекты 123
5.2 Общая методика экспериментального исследования 123
5.3 Описание экспериментальной стенда ТОЭА 125
5.4 Анализ составляющих суммарной погрешности измерения ТОЭА [68] 127
5.4.1 Основные первичные погрешности ТОЭА 128
5.4.2 Частичные погрешности ТОЭА 128
5.4.3 Суммарная погрешность ТОЭА 130
5.5 Исследование суммарной погрешности измерения ТОЭА на имитационной модели 131
5.6 Обработка экспериментальных данных и представление результатов измерений 134
5.6.1 Контроль параметров стабилизации автоколлиматора [67, 68] 134
5.6.2 Контрольные измерения [67, 68] 136
5.7 Выводы по Главе 5 139
Заключение 140
Список использованных источников
