Методика проектирования триангуляционных измерительных систем для промышленного контроля и дефектации изношенных деталей
Диссертация
Пятилетний опыт создания и успешного внедрения на ремонтных заводах и депо восьми наименований бесконтактных лазерных электронных триангуляционных измерительных систем позволил получить экономический эффект в сумме 190 537 тыс. рублей. В ходе выполнения этих сложных работ возникали научно — технические вопросы, поиск решения которых создавал методическую основу для дальнейшего развития практики… Читать ещё >
Содержание
- 1. Факторы, влияющие на погрешность измерения бесконтактными триангуляционными системами
- 1. 1. Вводные замечания
- 1. 2. Конструктивные параметры триангуляционных измерителей, влияющие на погрешность измерения
- 1. 2. 1. Структурная схема триангуляционного измерителя
- 1. 2. 2. Обоснование величины угла триангуляции
- 1. 2. 3. Значение рабочего расстояния и диапазона измерения
- 1. 2. 4. Влияние плоскости и базиса триангуляции
- 1. 2. 5. Ошибки оптико — электронной приемной системы
- 1. 3. Влияние параметров источников и структуры излучения
- 1. 3. 1. Типы источников излучения
- 1. 3. 2. Влияние размера и структуры зондирующего лазерного пятна
- 1. 3. 3. Принципиальные факторы, ограничивающие предельно достижимую точность триангуляционных систем
- 1. 4. Параметры оптической системы переноса изображения пятна в активную область фотоприемника
- 1. 4. 1. Параметры оптической системы
- 1. 4. 2. Типы и параметры приемников
- 1. 5. Влияние формы, геометрии, микротопологии поверхностей измеряемых деталей
- 1. 6. Влияние шумов при считывании сигналов
- 1. 7. Выводы
- 2. Оценка влияния на погрешность измерения параметров и характеристик триангуляторов
- 2. 1. Вводные замечания
- 2. 2. Исследование характеристик диффузного отражения лазерного луча от стальных эталонных образцов шероховатостей типовых поверхностей при различных видах механической обработки
- 2. 2. 1. Цель экспериментальных исследований
- 2. 2. 2. Объект, оборудование и приборы для проведения исследований
- 2. 2. 3. Исследование диффузного отражения зондирующего пятна различных размеров
- 2. 3. Оценка геометрического смещения энергетического центра пятна изображении
- 2. 4. Точность оценки энергетического центра пятна в зависимости от порога и времени экспозиции
- 2. 5. Снижение уровня помех при оптическом переносе зондирующего пятна в плоскость активной области фотоприемника
- 2. 6. Методические положения по обеспечению соответствия структур изображения и объекта
- 2. 7. Математическая модель триангуляционного измерителя, позволяющая определить его конструктивные параметры, соответствующие минимальной погрешности измерения
- 2. 8. Выводы
- 3. Принципы проектирования бесконтактных триангуляционных измерительных систем
- 3. 1. Вводные замечания
- 3. 2. Организационная структура измерительной системы для типовых деталей машиностроения
- 3. 3. О влиянии степени точности изготовления конструкции триангуляционных измерителей на погрешность измерения
- 3. 4. Обоснование выбора параметров приемной оптической системы
- 3. 5. Общая методика обработки сигналов при считывании информации с ПЗС приемника
- 3. 5. 1. Структурная схема обработки сигнала
- 3. 5. 2. Повышение точности измерений путем ограничения помех
- 3. 5. 3. Влияние фильтрации сигнала на точность измерений
- 3. 6. Программное и математическое обеспечение работы триангуляционных измерительных систем
- 3. 6. 1. Программный комплекс лазерной электронной триангуляционной измерительной системы
- 3. 6. 2. Математическое обеспечение обработки результатов измерения поверхностей деталей
- 3. 7. Метод обеспечения параметров точности измерения различных деталей
- 3. 8. Методика проектирования триангуляционных измерительных систем
- 3. 9. Выводы
- 4. Практические аспекты использования результатов исследований при внедрении разработок в производство
- 4. 1. Вводные замечания
- 4. 2. Общие характерные признаки лазерных триангуляционных измерительных систем и особенности конструктивных решений основных подсистем их составляющих
- 4. 3. Триангуляционная система измерения параметров колесных пар «Профиль»
- 4. 4. Триангуляционная система измерения параметров колесных пар на ходу поезда «Экспресс-Колесо»
- 4. 5. Триангуляционная система измерения параметров пружин
- 4. 6. Триангуляционная система измерения геометрических параметров тележек грузовых вагонов «Спрут-М»
- 4. 7. Триангуляционная система измерения параметров автосцепок
- Кит"
- 4. 8. Триангуляционная система измерения геометрических параметров тормозного башмака «Скан-1»
- 4. 9. Триангуляционная система измерения геометрических параметров фрикционных клиньев «Клин-М»
- 4. 10. Выводы
Список литературы
- Крылов К.И., Прокопенко В. Т., Митрофанов А. С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Л.: Машиностроение, — 1978. — 336 с.
- С.В.Плотников. Разработка и исследование лазерных триангуляционных приборов для промышленного размерного контроля. Диссертация на соискание ученой степени канд. тех. наук. Новосибирск, 2000 г, 190 с.
- С.В. Михляев. Триангуляционное зондирование нестационарной поверхности // Автометрия. 2001. — № 1. С. 67 — 74.
- С.С. Волосов и др. Активный контроль размеров. М.: Машиностроение, 1984- 223 с.
- R.G.Dorsch, G. Hausler, J.M.Herrmann. Laser triangulation: fundamental uncertainty in distance measurement. Appl. Optics. Vol. 33, N 7, pp. 1306 1314. -1994.
- G. Bickel, G. Hausler, M. Maul. Triangulation with expanded range of depth. Optical Engineering, 24 (6), 975−977, 1985.
- G. Hausler. About the scaling behavior of optical range sensors. Proc. of the 3r Int. Workshop on Automatic processing of Fringe Patterns, Bremen, September 15−17, 1997, pp. 147- 155.
- G. Hausler et al. New range sensors at the physical limit of measuring uncertainty. Proc. Of the Topical Meeting on Optoelectronics Distance Measurements and Applications, Nantes, July, 8−10,1997.
- M.-C. Amman, M. Rioux et al. Laser ranging: a critical review of usual techniques for distance measurement. Optical Engineering, Vol. 40, No. 1, pp. 10−19.
- М. Rioux and R. Baribeau. Centroid fluctuations of speckled targets. Applied Optics. Vol. 30, N 26, pp. 3752- 3755.-1991.
- J. Clark and E. Trucco. Polarization-based peak detection in laser triangulation range sensors. Proceedings of SPIE, Vol. 2599, pp. 81−92.
- J. Clark, E. Trucco, H.F. Cheng. Improving laser triangulation sensors using polarization. Proc. IEEE Intern. Conference on Computer Vision ICCV95, Cambridge (MA), 1995, pp. 981 986.
- H.Clark, E. Trucco, L.B.Wolff. Using light polarization in laser scanning. Image Vision Comput. 15(2), pp. 107−117, 1997.
- Trucco and R.B.Fisher. Acquisition of consistent range data using local calibration. Proc. IEEE Int. Conf. Rob. Autom. 1994, pp. 3410 3415.
- B.T.Kilgus, D. Svetkoff. Imaging geometry and error sensitivity in triangulation based optical receivers. Proceedings of SPIE, Vol. 2599, pp. 106−119.
- K. Harding, D. Svetkoff. 3D laser measurement on scattering and translucent surfaces. Proceedings of SPIE, Vol. 2599, pp. 217−227.
- D.Svetkoff and D. Kilgus. Influence of object surface structure on the accuracy of 3D systems for metrology. Proceedings of SPIE. Vol. 1614, 1991.
- D. Svetkoff, T.G.Xydis, D. Kilgus. Noise statistics of ratiometric signal processing systems. Proceedings of SPIE. Vol. 1385. 1990.21. www.sitek.se.
- А.З.Венедиктов. Лазерный триангуляционный измеритель для установки обмера геометрических параметров протеза // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, № 7,2004.С. 50−52.
- J.E.Romanie, E.I.Chaleff. Object Dimensioning Using Scanned Laser and Linear CCD Triangulation. Proc of SPIE, Vol. 3131, pp. 232- 240.
- Патент № 5 905 567 США. МКИ GO 1С 3/00. Method and apparatus for optimizing sub-pixel resolution in a triangulation based distance measuring device / B. Dewan.-1999.
- Патент № 4 575 237 США. МКИ G01C 3/00. Distance measuring device / K. Suzuki.-1986.
- G.L.Oomen and W.J.P.A.Verbeek. A real-time optical profile sensor for robot arc welding. Proceedings of SPIE, Vol. 449, pp. 62 71.
- Патент № 6 784 441 США. МКИ G01N 21/64. Handsensor for authenticity identification of signets on documents / B. Ahlers et al.- 2004.39. www. mti-instruments.com.40. www.intecu.de41. www.dynavision.com42. www.vieweng.com.
- B.F. Alexander, K.C.Hg. Elimination of systematic error in subpixel accuracy centroid estimation. Optical Engineering, Vol. 30, N 9, 1991, pp. 1320- 1331.
- R.L. Cook and K.E.Torrance. A reflectance model for computer graphics. ACM Trans, on graphics. Vol. 1, No. 1, pp. 7−24, 1982.
- Патент № 4 643 578 США. МКИ G01B11/24. Arrangement for scanned 3D measurement / H. Stern.-1987.
- Патент № 4 553 844 США. МКИ GO IB 11/24. Configuration detecting method and system / Y. Nakagawa etal-1985.
- Франсон M. Оптика спеклов. M.: Наука, 1980. 171 с.
- Гудмен Дж. Статистическая оптика. М.: Мир, 1985. 527 с.
- С. С. Ульянов. Что такое спеклы. Соросовский образовательный журнал, № 5, 1999.С.112−116.
- D. Gabor. Laser speckle and its elimination. IBM Journal Research and Development. September 1970, pp. 509 514.
- Hamano et al. Development of deep range and high resolution laser 3D measurement system. Proceedings of SPIE, Vol. 4902, pp. 60−67.
- Ji-Tao Li et al. Computer simulation study of distance uncertainty in laser triangulation. Proceedings of SPIE, Vol. 2866, pp. 520 523.с
- H. Fujii et al. Computer simulation study of image speckle patterns with relation to object surface profile. Journal Opt. Soc. Am. Vol. 66, No. 11, pp. 1222 -1236,1976.
- Патент № 5 870 191 США. МКИ G01B 9/02. Apparatus and methods for surface contour measurement / Shirley.-1999.
- Патент № 6 031 612 США. МКИ G01B 11/24. Apparatus and methods for surface contour measurement / Shirley.-2000.
- H.M. Pedersen. On the contrast of polychromatic speckle patterns and its dependence on surface roughness. Opt. Acta. 22, pp. 15 24.- 1975.
- С. Топорец. Оптика шероховатой поверхности, — JI.: Машиностроение,! 988- 191 с.
- G. Hausler. Three-dimensional sensors potentials and applications. Handbook of Computer Vision and Applications, Vol. 1, pp. 485−506, 1999.
- В.Плотников и др. Оценка конкурентоспособности лазерных триангуляционных измерителей расстояний. Датчики и системы. № 6, 2001 г., С.46−49.
- A.Z. Venediktov, V.N.Demkin, D.S. Dokov. Choice of optimum modes of laser triangulation meter at control of surface form. Proceedings of SPIE, Vol. 5381, pp. 103- 109.
- Kyung-Chan Kim et al. Accuracy enhancement of point triangulation probes for linear displacement measurement. Proc. of SPIE, Vol. 3945, pp. 88 95.
- F. Blais, M. Lecavalier, J. Bisson. Real-time processing and validation of optical ranging in a cluttered environment, 1С SPAT, Boston, MA, pp. 1066−1070, 1996.
- A.3. Венедиктов, В. Г. Андреев, О. В. Пальчик. Адаптивная калибровка систем промышленного зрения // Материалы третьей междисциплинарной конференции с международным участием («НБИТТ-21″). Петрозаводск, 21 -23 июня 2004 г., С.59
- А.З.Венедиктов, В. Г. Андреев, О. В. Пальчик, В. Н. Тирешкин / Двухпараметрическая калибровка лазерных триангуляционных измерителей. Рязан. гос. радиотех. академия, — Рязань, 2004- 14 с.: — 8 ил.- Библиогр.: 8 назв.- Рус.-Деп. в ВИМИ, 12.10.2004, № Д8 975.
- А.З. Венедиктов, О. В. Пальчик. Проблемы калибровки лазерных триангуляционных измерителей // В мире неразрушающего контроля. 2004, № 4.С. 62−63.
- Патент № 37 550 на полезную модель „Устройство для калибровки лазерных триангуляционных измерителей“, МКИ GO 1В11/00, А. 3. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков. Заявл. 19.01.2004., Опубл. 27.04.2004, Бюл. 12.
- А.З.Венедиктов, О. В. Пальчик, В. Н. Тирешкин. Многокритериальная процедура минимизации собственной засветки триангуляционных измерителей //Приборы. 2004, № 10.С. 39−41.
- В.А. Кизель. Отражение света. М.: Наука, 1973 г. 352 с.
- М.И. Эпштейн. Измерения оптического излучения в электронике. М.: Энергоатомиздат, 1990 г. 256 с.
- Патент № 45 520 на полезную модель „Лазерный триангуляционный измеритель“ МКИ G01B 11/00, А. З. Венедиктов. Заявл. 27.12.2004, Опубл. 10.05.2005, Бюл.№ 13.
- Проектирование оптических систем. Под ред. Р. Шеннона, Дж. Вайанта. М.: Мир, 1983.432с.
- Фотолитография и оптика. М.: Советское радио, 1974. 392 с.
- Jentzch F. Der Greuzowiker der regularen Reflexion // Z. fur technische physik. 1926. Bd. 7. N 6. S. 310 312.
- Патент № 18 850 на полезную модель „Лазерный профилометр“ / МКИ G01B21/00. / А. 3. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков, Заявл. 14.08.00, Опубл. 20.07.01., Бюл. 20.
- Патент № 18 851 на полезную модель „Лазерный дальномер“ / МКИ G01C 3/00. / А. 3. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков, Заявл. 14.08.00, Опубл. 20.07.01., Бюл. 20.
- Берталанфи Л. Общая теория систем критический обзор / Исследования по общей теории систем /Сборник переводов под ред. В. Н. Садовского, Э. Г. Юдина. -М.: Прогресс, 1969. С. 23−82.
- А.З. Венедиктов, О. В. Пальчик, М. С. Горбылев. Анализ физических характеристик тел вращения // Мир измерения. 2005, № 7.С.15−18.
- Патент № 2 270 979 на изобретение „Устройство для определения профиля внутренней поверхности объекта“. МКИ G01B11/24. А. З. Венедиктов,
- B.Н. Демкин, Д. С. Доков. Заявл. 11.07.2003, Опубл. 27.02.2006, Бюл. № 6.
- Плотников С.В. Сравнение методов обработки сигналов в триангуляционных измерительных системах / Автометрия. 1995. — № 6.1. C. 58 63.
- D.K.Naidu, R.D.Fischer. A comparative analysis of algorithms for determining the peak position of a stripe to subpixel accuracy. Proc. British Machine Vision Conf., Glasgow, 1991, pp. 217−225.
- Shortis, M.R. Clarke, T.A., Short, T. 1994., A comparison of some techniques for the subpixel location of discrete target images, Videometrics III. SPIE Vol. 2350. Boston, pp. 239−250.
- А.З.Венедиктов, В. Н. Тирешкин, О. В. Пальчик. Алгоритм вычисления центра тяжести оптимизированный под архитектуру микроконтроллеров IP2022 М.: ВНТИЦ, 2004.- № ГР50 200 401 286
- А.З. Венедиктов, О. В. Пальчик. Параметрическая оптимизация алгоритма оценивания положения одиночного видеоимпульса // Цифровая обработка сигналов и ее применения: Материалы докладов VII Международной конференции. Москва, 2005-T.II.C.283−285.
- Каппелини В., Константинис А. Дж., Эмилиани П., Цифровые фильтры и их применение, М. Энергоатомиздат, 1983, 360 с.
- М. Becker. Signal Processing for Reduction of Speckle-Noise in Light-Stripe-Systems, SPIE Vol. 2598. pp. 191−199.
- ГОСТ 19.001−77 ЕСПД. Общие положения
- ГОСТ 19.001−77 ЕСПД. Виды программ и программных документов
- ГОСТ 19.201−78 ЕСПД. Техническое задание. Требования к содержанию и оформлению
- ГОСТ 19.502−78 ЕСПД. Описание применения. Требования к содержанию и оформлению.
- ГОСТ 19.503−79 ЕСПД. Руководство системного программиста. Требования к содержанию и оформлению.
- ГОСТ 19.701−90 ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения.
- ГОСТ 19.781−90. Обеспечение систем обработки информации программное.
- Венедиктов А.З., Пальчик О. В., М.С. Горбылев. Библиотека математических функций Cyclometry. М.: ВНТИЦ, 2005,-№ ГР50 200 500 156
- А. 3. Венедиктов, О. В. Пальчик, М. С. Горбылев. Восстановление изображения поверхности объектов методом наименьших квадратов // 2-ой Международный радиоэлектронный форум „Прикладная радиоэлектроника.
- Состояние и перспективы развития“ МРФ-2005. Сборник научных трудов. Том III.-Харьков, 2005.С. 301−302.
- Е.П. Чураков. Оптимальные и адаптивные системы: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1987.256 с.
- А.З. Венедиктов. Основные принципы построения оптико-электронных систем триангуляционных измерителей // Вестник РГРТА. Вып. 15,2004.С.45−51.
- Венедиктов А.З. Исследование и разработка контрольно -измерительного и испытательного оборудования для ремонта грузовых вагонов на базе бесконтактных лазерных методов // Приборостроение и средства автоматизации. 2004. № 8. С. 66−72.
- Венедиктов А.З., Демкин В. Н., Доков Д. С., Комаров А. В. Лазерный триангуляционный измеритель поверхности сложной формы // Лазеры для медицины, биологии и экологии. Тез. докл. РНТК. СПб: 2001. С. 43−44.
- А.З. Венедиктов. Лазерный триангуляционный измеритель для установки обмера геометрических параметров протеза // Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы. Биомедсистемы-2004. Тезисы докладов конференции. Рязань, 2004.С.10−11.
- Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М.: Советское радио, 1975. 248 с. 1110 проекте Стратегической программы развития ОАО „РЖД“. Доклад президента ОАО „РЖД“ Г. М. Фадеева // Железнодорожный транспорт. 2004, № 7. С. 2−12.
- А.З. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков. Лазерные методы и средства контроля геометрии деталей // В мире неразрушающего контроля. 2004, № 1.С.67−68.
- Патент № 36 508 на полезную модель „Устройство для измерения параметров колесных пар“, МКИ G01B11/24, А. 3. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков и др. Заявл. 31.10.2003., Опубл. 10.03.2004, Бюл. 7.
- А.З. Венедиктов, О. В. Пальчик, Д. А. Власов. Опыт внедрения оптикоэлектронных измерительных средств на ремонтных предприятиях // Материалы заочных всероссийских научно-технических конференций, апрель 2005 г. Нижний Новгород, 2005.С.21−22.
- А.З. Венедиктов. Измерять поможет лазер // Вагоны и вагонное хозяйство. 2005, № 4.С.38−42.
- А. 3. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков и др. Анализ состояния колесных пар вагонов при движении состава // Лазеры. Измерения. Информация. Тезисы докладов конференции 6−7 июня 2001 г. Санкт-Петербург, 2001.С. 38−39.
- А. 3. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков, А. В. Комаров. Измерение размеров шейки оси колесной пары теневым лазерным методом // Лазеры для медицины, биологии и экологии. Тезисы докладов конференции 2122 ноября 2001 г. Санкт- Петербург, 2001. С. 44.
- Венедиктов А. 3., Демкин В. Н., Доков В. С. Измерение параметров колесных пар подвижного состава в движении // Железные дороги мира, 2003 г., № 9, С. 33-36.
- A.Z. Venediktov, V. N. Demkin, D. S. Dokov, V. N. Tireshkin. Measurement of wheel pairs parameters of a rolling stock during movement // Proceedings of SPIE.- Vol.5066, pp. 48−53.
- Патент № 30 970 на полезную модель „Устройство для бесконтактного измерения параметров колес железнодорожного транспорта“, МКИ G01B 11/24- А. 3. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков, Заявл. 31.03.03, Опубл. 10.07.03., Бюл. 19.
- А.З. Венедиктов, О. В. Пальчик, В. Н. Тирешкин, Д. С. Доков. Современное состояние и перспективы развития измерительно-диагностических систем на железнодорожном транспорте // Наука и техника транспорта, 2005 г., № 4, С. 18−25.
- А.З. Венедиктов, О. В. Пальчик, В. Н. Тирешкин, Д. С. Доков. Анализ и диагностика локомотивных колес: автоматический комплекс „Экспресс-Локомотив“ // Локомотив, 2005 г., № 12, С.28−29.
- А.З. Венедиктов, О. В. Пальчик. Принцип обработки сигналов вибрации в оптических измерителях виброперемещения. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2005, № 6.С. 54−56.
- А.З. Венедиктов. Системы бесконтактного мониторинга параметров колесных пар за рубежом // Железные дороги мира. 2004, № 10.С. 61−65.
- Венедиктов А. 3., Демкин В. Н., Доков Д. С. Влияние нестабильности мощности излучения лазера на точность в теневом методе измерений с ПЗС-линейкой// Лазеры. Измерения. Информация. Тезисы докладов конференции 5−6 июня 2002 г. Санкт-Петербург, 2002.С.84.
- Патент № 32 874 на полезную модель „Устройство для измерения параметров надрессорных балок и боковых рам тележек грузовых вагонов“, МКИ G01B 11/00- А. 3. Венедиктов, В. Н. Демкин, Д. С. Доков- Заявл. 21.04.03, Опубл. 27.09.03., Бюл. 27.
- А.З.Венедиктов, Д. С. Доков, В. Н. Демкин. Особенности трехмерного измерения геометрических размеров деталей лазерным триангуляционным способом. Лазеры. Измерения. Информация. Тезисы докладов конференции 23−24 июня 2004 г. Санкт-Петербург. 2004.С.84−85.
- Патент № 43 360 на полезную модель „Устройство для измерения параметров тормозного башмака“, МКИ G01B 11/00, А. 3. Венедиктов. Заявл. 07.06.2004. Опубл. 10.01.2005, Бюл. № 1.
- Патент № 43 357 на полезную модель „Устройство для измерения параметров фрикционного клина тележек грузовых вагонов“, МКИ G01B 11/00, А. З. Венедиктов. Заявл. 07.06.2004. Опубл. 10.01.2005, Бюл. № 1.
- Патент № 33 814 на полезную модель „Устройство для измерения параметров пружин“, МКИ G01B 11/00- А. 3. Венедиктов, А. Д. Горячев, В. Н. Демкин, Д. С. Доков- заявл. 22.07.2003 г., Опубл. 10.11.2003, Бюл. 31.
- Венедиктов А. 3., Демкин В. Н., Доков Д. С. Измерение параметров и испытания пружин рессорного подвешивания вагонов // Железные дороги мира, 2004 г., № 2, С. 45−49.
- Венедиктов А. 3., Демкин В. Н., Доков Д. С. Стенд для измерения геометрических параметров пружин методом лазерной триангуляции.// Лазеры. Измерения. Информация. Тезисы докладов конференции 25−26 июня 2003 г. Санкт-Петербург. 2003.С.20.
- Патент № 35 435 на полезную модель „Стенд для испытания силовых параметров пружин“, МКИ G01M 17/04- А. 3. Венедиктов, А. Д. Горячев, А.В.Деревенский- заявл. 30.09.2003 г., Опубл. 10.01.2004, Бюл. 1.
- А.З. Венедиктов, О. В. Пальчик. Измерение геометрических параметров сложных цилиндрических объектов // Датчики и системы. 2005, № 1.С.24−28.
- Патент № 50 650 на полезную модель „Устройство для измерения параметров пружин“, МКИ G01B 11/00, А.З. Венедиктов- заявл. 27.09.2005 г., Опубл. 20.01.2006 г., Бюл. № 2.
- Патент № 37 555 на полезную модель „Стенд для измерения, сортировки и подбора пружин тележек грузовых вагонов“, МКИ G01M 17/04, А. 3. Венедиктов, А. И. Фурцев. Заявл. 27.01.2004., Опубл. 27.04.2004, Бюл. 12.
- Патент № 50 651 на полезную модель „Устройство для бесконтактного измерения расстояния“, МКИ G01B 11/24, А.З. Венедиктов- заявл. 22.08.2005 г., Опубл. 20.01.2006 г., Бюл. № 2.
- УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И АББРЕВИАТУРЫ
- А яркость изображения пятна
- Аф амплитуда функции рассеяния точки1. Ач числовая апертура
- Ai телесный угол от излучаемой площади S3n
- А2 телесный угол переноса излучения на активную область приемникаал ширина активной области ПЗС линейки
- В базис триангуляционного измерителя
- С0б коэффициент, учитывающий потери света в объективесш ширина активной области ПЗС матрицысд длина активной области ПЗС матрицы
- Е', Е», Е'" — центр линзы объектива
- ЕфП облученность (энергетическая освещенность) в пятне изображения
- Езп- облученность в зондирующем пятне Е облученность
- Кос коэффициент ослабления потока квантов при отражении от поверхности детали и прохождении фокальной плоскости объектива М — масштаб изображения Ме — светимость
- Мев отражательная энергетическая светимость поверхности выступов Мезп — отражательная энергетическая светимость поверхности впадин Мезп — общая отражательная энергетическая светимость зондирующего пятна
- Мб значение масштаба на ближнем диапазоне Мд — значение масштаба на дальнем диапазоне Мп — число пикселей в сечении (на ПЗС сенсоре)
- М среднее значение центра тяжести пятна Мт — точное значение центра пятна Нпр — высота пружины Нп — высота подъема измерительного блока П — порог компарирования
- Пп степень поляризации зондирующего излучения
- Пг, П, плотности потока рассеянной и падающей энергииniSin, q поляризованные составляющие потока падающей энергии
- П3ф поток, затрачиваемый на создание зарядового пакета на ПЗСприемнике
- П0б поток переноса изображения через объектив1. С контраст спеклов1. Тэ время экспозиции
- Т0б коэффициент пропускания объектива1. Фоб общий поток отражения
- Фь общий поток ламбертовского отражения
- ФМф общий поток отражения зондирующего луча от микрофацет1. Фе- поток излучения пучка
- АТа, ATh- степени точности угловых допусков
- D среднеквадратичное отклонение
- Dp диаметр входного зрачка
- Ец напряженность электрического поля в падающей волне, параллельная плоскости падения
- Егц напряженность электрического поля в отраженной волне, параллельная плоскости падения
- Ех- напряженность электрического поля в падающей волне, перпендикулярная плоскости падения
- ЕГ1- напряженность электрического поля в отраженной волне, перпендикулярная плоскости падения
- Ео (х у) идеальное распределение освещенности
- Еф (ч) ~ распределение освещенности для идеального объектива скруглым зрачком1. Ev- освещенность
- Ji функция Бесселя первого рода первого порядка
- Kf коэффициент обеспечения функции передачи изображения
- К, минимальный критерий точности для определенного типа деталей
- Г длина активной части фотоприемникас длина когерентности лазерного излучения
- N количество пикселей, превышающих порог
- Np неперпендикулярность пружины
- Ncn- число сигналов преобразователя угловых перемещений
- R4 пространственная частота1. Rnp радиус пружины1. R радиус окружности1. Ra параметр шероховатости1. Rz параметр шероховатости
- R3H положение энергетического центра зондирующего пятнаг радиус условной полусферыru- среднее значение координаты центра пятнагип— яркость п-ого пиксела
- Snp средний шаг неровностей
- Бф площадь элемента фотоприемника1. S, размер микрофацет
- So спектр зондирующего пятна
- S, спектр изображения пятна
- S3n излучающая поверхность зондирующего пятна
- S0 зп площадь зондирующего пятна в ближней плоскости
- Si3n- площадь зондирующего пятна в дальней плоскости
- UBC Мах максимальное значение видеосигнала изображения
- U вш мах максимальное значение видеосигнала шума
- UBC махфр- максимальное значение сигнала функции распределения
- U вш махфр- максимальное значение шума функции распределения
- UB уровень видеосигнала с фотоприемника
- Зт угол наклона плоскости зондирующего луча относительноплоскости, перпендикулярной (ортогональной) плоскоститриангуляции30. угол между излучателем и приемником
- Az смещение зондирующего пятна на объекте
- Ах смещение пятна изображения на фотоприемнике
- Дрц смещение координаты центроиды пятна изображения
- Дх&bdquo- проектный параметр точности системы
- А аоб, А аоД- изменение расстояния а0
- Ah' погрешность триангуляционного измерителя
- Ah" погрешность триангуляционного измерителя, обусловленнаягеометрическим смещением центра пятна
- A Ne- собственный шум ПЗС приемника1. Д квантовый шум фотонов
- ДЫШ- полная величина шумового сигнала
- Дп часть активной области на приемнике, занимаемая расстоянием, равным ДЬ', при его перенесении на приемник
- Дапр оптическая разрешающая способность многоэлементного фотоприемника
- ДРЦ смещение координат центроиды пятна изображения
- ДЛ смещение центра зондирующего пятна
- СКО среднеквадратичное отклонение
- ФКЭ функция концентрации энергии в пятне
- ФРТ функция рассеяния точки
- ЭПР эффективная поверхность рассеяния
- ОБЪЕКТ, ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.
- МЕТОДИКА КАЛИБРОВКИ ТРИАНГУЛЯЦИОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
- При проведении экспериментальных исследований использовались:
- Приспособление для лабораторных исследований АЭК 50.
- Средство измерения мощности и энергии лазерного излучения ИМО-3.
- Модуль лазерный АЭК 10.010 мощностью 30 мВт с блоком питания.
- Сопротивление изоляции, МоМ не менее 1001. Масса, г не более 10
- Фотодиод имеет один р-n переход.
- Фотоприемник типа OV9120 B&W CMOS SXGA (1,3 Мегапиксел) производства фирмы OmniVision со следующими основными характеристиками:
- Активная область, мм 6,66×5,32
- Размер пиксела, мкм 5,2×5,2
- Чувствительность, В / лк х сек 11. Уровень сигнал шум, Дб 54
- Динамический диапазон, Дб 601. Размер линзы, «½
- Скорость считывания информации, кадр/сек 15−30 Мультиметр Mastech MY-68
- При фиксированных углах оси лазера 0°, 5°, 10° и 30 и диаметр"ах зондирующего пятна 0,3 -2,0 мм снимались зависимости коэффициента отражения р (с использованием калибровочных кривых) от угла триангуляции в интервале от 15° до 35° с шагом 10°.
- Рис. П2.4. Фотография зондирующего пятна на черненой поверхности
- При проведении дальнейших опытов положение камеры и настройка объектива на резкость оставались постоянными. Если положение камеры менялось вследствие изменения условий опыта, то производилась калибровка.
- Одним из важнейших вопросов при использовании триангуляционных измерителей является их калибровка 63.65,147.
- Калибровка триангуляционных измерителей производится на специальных калибровочных приспособлениях (рис. П2.5,П2.6).
- Рис. П2.5. Приспособление для калибровки триангуляционных измерителей со структурированным излучением лазера в виде пятна
- Рис. П2.6. Приспособление для калибровки триангуляционных измерителей со структурированным излучением лазера в виде линии
- В зависимости от структурирования лазерного луча (точечный или линейный) калибровочные приспособления имеют специфические особенности.
- На рис. П2.7 приведена калибровочная кривая изменение интенсивности сигнала 10 в зависимости от смещения зондирующего пятна по рабочему диапазону.
- Рис. П2.7. Калибровочная кривая
- Методический подход, на основании которого производится установление порога, изложен в разделе 3.5.
- ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗНОГО ОТРАЖЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ р ОТ УГЛА |30 МЕЖДУ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ И ПРИЕМНИКОМ