Введение
1 Анализ классификация современных оптических и оптико-электронных методов и средств контроля положения рабочих инструментов станков с ЧПУ
1.1 Классификация оптических и оптико-электронных методов и средств контроля положения рабочих инструментов станков с ЧПУ 14
1.2 Принципы действия преобразователей для контроля положения рабочих инструментов станков с ЧПУ 15
1.2.1 Принцип действия лазерных преобразователей перемещений 15
1.2.2 Принцип действия фотоэлектрических преобразователей 17
1.2.3 Принцип действия преобразователей на основе многоэлементных полупроводниковых преобразователей 20
1.2.4 Особенности структур комбинированных преобразователей 22
1.3 Особенности построения и обработки информации в оптико-электронных преобразователях перемещений, основанных на отражающих шкалах 23
1.3.1 Описание принципа сканирования отражающей шкалы 23
1.3.2 Реализация принципа последовательного счета при работе в отраженных пучках лучей 25
1.4 Основные параметры и характеристики ОЭПЛП 30
1.5 Выводы по обзору и постановка задач исследований 33
2 Теоретические исследования принципов и особенностей построения оптико-электронных преобразователей линейных перемещений на основе меры штриховой 35
2.1 Обобщенная структурная схема построения ПЛПШМ 35
2.2 Модель формирования оптического сигнала от РМ
2.2.1 Моделирование освещения РМ 41
2.2.2 Модель формирование оптического сигнала от РМ 43
2.2.3 Особенности преобразования оптического сигнала от РМ в цифровое изображение 46
2.2.4 Модель приемника излучения и электронного тракта 47
2.2.5 Модель смаза изображения при движении СС 48
2.2.6 Преобразование информации в ПЛПШМ 51
2.3 Особенности построения алгоритмов обработки изображений штрихов РМ
2.3.1 Предварительная обработка цифровых изображений штрихов РМ 52
2.3.2 Анализ процесса обнаружения изображения штриха РМ 53
2.3.3 Определение координат штриха 58
2.4 Компьютерная модель синтезирования цифровых изображений обобщенной структуры ПЛПШМ 61
2.4.1 Описание модели ПЛПШМ 61
2.4.2 Результаты моделирования 64
2.5 Выводы по главе 66
3 Исследования и анализ влияния параметров элементов и влияющих факторов на работу ПЛПШМ 68
3.1 Методики выбора и расчетов параметров элементов ПЛПШМ 70
3.1.1 Методика выбора основных параметров оптической системы считывающей системы 70
3.2 Выбор источника излучения ПЛПШМ 71
3.3 Методика обеспечения быстродействия ПЛПШМ
3.3.1 Оценка времени начала сбора и передача информации в КТО 73
3.3.2 Оценка времени начала сбора информации в КГО 74
3.3.3 Стратегия сбора информации от ГКО и КТО 74
3.4 Результаты имитационного моделирования влияния элементов и влияющих факторов на работу ПЛПШМ 77
3.4.1 Сравнение алгоритмов поиска центра изображения штриха на РМ сгенерированной компьютерной моделью 77
3.4.2 Сравнение алгоритмов обнаружения изображениях штриха на РМ сгенерированной компьютерной моделью 80
3.4.3 Статическая характеристика ПЛПШМ при нормальных условиях эксплуатации 82
3.4.4 Моделирование пыли на первой поверхности объектива 83
3.4.5 Моделирование клиновидности защитного стекла 86
3.4.6 Моделирование царапин на защитном стекле 87
3.5 Экспериментальные исследования характеристик макетов элементов ПЛПШМ на стенде Университета ИТМО 88
3.5.1 Структурная схема испытательного стенда 89
3.5.2 Описание макета канала точного отсчета ПЛПШМ 91
3.5.3 Описание макета канала грубого отсчета 94
3.5.4 Канал контроля перемещений измерительного стенда 95
3.6 Экспериментальное исследование параметров и характеристик макетов СС ПЛПШМ на основе матричного ПОИ 96
3.7 Методы калибровки внешних и внутренних параметров ПЛПШМ 99
3.7.1 Калибровка канала точного отсчета 99
3.7.2 Калибровка канала грубого отсчета 102
3.8 Выводы по главе 104
4 Экспериментальные исследования элементов и экспериментальных образцов ПЛПШМ 106
4.1 Описание экспериментального образца ПЛПШМ 106
4.2 Конструкция составных частей экспериментального образца ПЛПШМ
4.2.1 Считывающая система 109
4.2.2 Оптический модуль считывающей системы ПЛПШМ 111
4.2.3 Рабочая мера экспериментального образца ПЛПШМ
4.3 Архитектура программного обеспечения ПЛПШМ 113
4.4 Испытания экспериментального образца ПЛПШМ 115
4.4.1 Описание стенда для исследования характеристик экспериментального образца ПЛПШМ 115
4.4.2 Исследование параметров и характеристик ПЛПШМ 118
4.5 Приемочные испытания опытного образца ПЛПШМ модели Л-2040 121
4.6 Выводы по главе 124
Заключение 126
Список использованных источников 130
Приложение а
