Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Оптическая система контроля расположения элементов высокоточного измерительного стенда

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-89-98

Полный текст:

Аннотация

Введение. При эксплуатации высокоточных измерительных стендов необходимо обеспечить достоверность измерений. Изменение расположения элементов измерительного тракта, особенно в стендах, работающих в СВЧ-диапазоне, приводит к искажению полученных результатов измерений. Для достижения достоверности измерений необходимо контролировать расположение элементов измерительного стенда. Контроль должен проводиться в процессе измерения, устройство контроля должно подключаться к автоматической системе управления измерительным стендом. Устройство не должно воздействовать механически на элементы стенда и не привносить помех. В настоящее время используемые системы контроля по совокупности технических характеристик не соответствуют необходимым требованиям.

Цель работы. Разработка системы контроля перемещений элементов высокоточного измерительного стенда с точностью 1.0 · 10–4 мм, не оказывающей механического воздействия на контролируемые элементы и не вносящей электрических и электромагнитных помех с возможностью цифровой обработки сигнала.

Материалы и методы. В разработанной системе использованы оптические методы контроля перемещений, основанные на геометрической оптике. Методами математического моделирования (Mathcad) определены реакции системы на изменение траектории луча и оценена чувствительность оптической системы контроля. Для регистрации реакции системы на изменение положения оптического пути используются приборы с зарядовой связью.

Результаты. Разработаны 2 варианта системы контроля. В первом варианте система позволяет регистрировать изменения в расположении элементов стенда, во втором – идентифицировать элемент, изменивший геометрическое положение. Система способна регистрировать перемещения элементов стенда на 1.0 · 10–4 мм и контролировать расположения элементов стенда при вибрационном воздействии. Система не оказывает механического и электромагнитного воздействия на элементы стенда. Все элементы системы не чувствительны к воздействию СВЧ-излучения и повышенного радиационного фона, за исключением прибора с зарядовой связью, который должен располагаться вне зоны облучения. Система контроля перемещений элементов высокоточного измерительного стенда позволяет производить цифровую обработку сигнала. Предложен способ повышения точности системы.

Заключение. Система может использоваться в стендах с повышенным СВЧ-, рентгеновским и радиационным излучением. В сравнении с системами, основанными на других физических принципах (индуктивный, емкостной и реостатный) разработанная система значительно проще в реализации.

Об авторах

В. В. Холкин
ООО "Стройсервис"
Россия
магистр технических наук (2013) по направлению "Приборостроение", ведущий инженер


В. Ю. Холкин
ОАО "Авангард"
Россия
доктор технических наук (2011), начальник отдела


Список литературы

1. Безкоровайный В. С., Яковенко В. В., Ливцов Ю. В. Определение толщины упрочненного слоя металла магнитным методом // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2018. №. 6. С. 102–110. doi: 10.32603/1993-8985-2018-21-6-102-110

2. Bioelectronic applications of photochromic pigments / ed. by A. Dér, L. Keszthelyi. Amsterdam: IOS Press, 2001. 725 p. (NATO Science Series, I: Life and Behavioural Sciences. Vol. 335).

3. Du W. Resistive, Capacitive, Inductive, and Magnetic Sensor Technologies. Boca Raton: CRC Press, 2015. 408 p.

4. Hauptmann P., Hoppe N., Püttmer A. Application of ultrasonic sensors in the process industry. // Measurement Science and Technology. 2002. Vol 13, № 8. R73. doi: 10.1088/0957-0233/13/8/201

5. Liptak B. G., Venczel K. Instrument and automation engineers' handbook. Vol. I. Measurement and Safety. 5th ed. Boca Raton: CRC press, 2018. 226 p.

6. Пат. RU 2 482 448 C2. G01B11/00, G01B11/27 (2006.01). Оптическая измерительная система для определения взаимного расположения элементов в пространстве, способ и устройство регистрации оптического излучения для использования в ней / К. Н. Кифоренко, Ф. В. Семенов. Опубл. 20.05.2013. Бюл. № 14.

7. Bridge Displacement Monitoring Method Based on Laser Projection-Sensing Technology / X. Zhao, H. Liu, Y. Yu, X. Xu, W. Hu, M. Li, J. Ou // Sensors. 2015. Vol. 15, № 4. P. 8444–8463. doi: 10.3390/s150408444

8. Оптико-электронный преобразователь контроля смещений элементов крупногабаритных конструкций / В. А. Шубарев, А. Н. Михайлов, Ф. В. Молев, И. А. Коняхин, А. Н. Тимофеев, А. С. Васильев // Вопросы радиоэлектроники. 2014. Т. 1, № 2. С. 53–62.

9. Иванов А. Н., Киреенков В. Е., Носова М. Д. Дифракционные методы контроля пространственного положения объектов // Приборостроение. 2013. №11. С. 78–82.

10. Арчакова Е. В., Козлов Н. П. Дифракционный датчик волнового фронта // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2010. Т. 12, № 4. С. 134–137.

11. Interferometry – Research and Applications in Science and Technology / ed. by I. Padron. Hamburg: Books on Demand, 2012. doi: 10.5772/2635.

12. Батомункуев Ю. Ц., Мещеряков Н. А. Датчики перемещений с двумерной дифракционной решеткой // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2013. Т. 5, вып. 3. С. 32–37.

13. Ready J. F. Industrial applications of lasers. London: Elsevier, 2012. 599 p.

14. Muralikrishnan B., Phillips S., Sawyer D. Laser trackers for large-scale dimensional metrology: A review. // Precision Engineering. 2016. Vol. 44. P. 13–28. doi: 10.1016 /j.precisioneng.2015.12.001

15. Пат. RU 2 609 746 C2. G06F 15/00, G06F 3/00, G01B 11/00 (2006.01). Устройство контроля возникновения перемещения частей конструкций сооружения / В. В. Холкин. Опубл. 02.02.2017. Бюл. № 4.

16. Пат. RU 2 046 381 C1. G02B 5/08 (1995/01). Охлаждаемое лазерное зеркало / В. С. Дементьева, П. П. Кузнецов, Л. Н. Поняева, В. М. Носкова. Опубл. 20.10.1995.


Для цитирования:


Холкин В.В., Холкин В.Ю. Оптическая система контроля расположения элементов высокоточного измерительного стенда. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2019;22(4):89-98. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-89-98

For citation:


Kholkin V.V., Kholkin V.Yu. Optical Control System for Displacement Monitoring of the High Precision Measurement Setup Elements. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2019;22(4):89-98. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-89-98

Просмотров: 160


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)