Анализ методов контроля положения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

международный научный журнал «символ науки»

№5/2015

ISSN 2410-700X

Таким образом, в процессе организации системы видеонаблюдения одной из актуальных проблем является правильное питание камер, особенно тех, которые монтируются на улицах. Это связанно с падением напряжения в запитывающих кабелях. Данный факт очень негативно влияет на работоспособность и функциональность камер видеонаблюдения, что в свою очередь может поставить под угрозу охраняемые объекты, ценности и даже жизни. Однако существуют вышеуказанные способы, которые решают данную проблему.

Выбор одного из способов осуществляется исходя из поставленных задач и определенных требований. Каждый из них является эффективным и решает проблему питания камер видеонаблюдения.

Список использованной литературы

1. Дамьяновски В.С. CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии / Пер, с англ. - М.: ООО «Ай - Эс - ЭсПресс», 2006.

2. Технология Power over Ethernet - https: // ru.wikipedia.org / wiki / Power_over_Ethemet

© Ю.А. Гундарев, И.З. Чахкиев, 2015

УДК 681.2.082

Жунисбеков Берик Шабданбекулы

Магистрант Томского политехнического университета, г. Томск E-mаil: h)_08@mаil.ru

АНАЛИЗ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ АННОТАЦИЯ

Рассмотрены оптические методы контроля положения объекта. Дан обзор основных способов контроля положения факела в пылеугольных котлах. Приведены методы бесконтактного контроля положения факела, что способствует долговечности измерительной системы

Ключевые слова

контроль положения, оптический контроль, факел;

В настоящее время оптико-электронные приборы применяются во всех областях науки, техники, производства, в которых используется для измерения параметров и количественных характеристик не только физических, но и технологических процессов и для управления бытовой техникой и подвижными объектами.

При этом благодаря положительным свойствам оптического излучения, такие системы могут решать самые сложные многофункциональные задачи с высокими характеристиками точности, надежности, быстродействия, пропускной способности, возможностями логической и математической обработки информации.

Характерными представителями подобных систем являются оптические преобразователи. В таких преобразователях входная величина ( линейное или угловое перемещение) преобразуется в форму, которая удобна для восприятия техническим средством [1, с. 4].

Развитие современных технологий требует значительного увеличения точности при контроле положения объектов. Как показывает практика, для контроля положения целесообразно использовать бесконтактные оптические методы, обладающие высокой чувствительностью, точностью и скоростью измерений [2, с. 78].

По принципиальным методам формирования кодирующих сигналов (рабочих мер), оптические преобразования подразделяются на растровые, интерференционные и дифракционные методы [3, с. 3].

37

международный научный журнал «символ науки»

№5/2015

ISSN 2410-700X

Растровые преобразователи представляют собой последовательность штрихов, которые нанесены на рабочую поверхность меры через определенный интервал. В таких кодирующих структурах длина штриха намного больше шага штриха и в результате перемещений анализирующей структуры относительно кодирующей структуры происходит смещение образующихся комбинационных полос. [1, с. 8] Такие преобразователи часто используются при определении положения подвижных объектов, например, положение поезда относительно реперных точек. Контроль положение факела в пылеугольных котлах данным методом не осуществляется.

Дифракционные методы контроля пространственного положения объектов наиболее часто используют в измерительной технике, когда требуется высокая точность, бесконтактность и автоматизация измерительного процесса. Они позволяют производить измерения размеров в диапазоне от единиц до сотен микрометров, с точностью до нескольких микрометров. Лазерное излучение позволяет получить высококонтрастную дифракционную картину с большим числом дифракционных порядков и избавиться от погрешностей, связанных с немонохроматичностью излучения. По интенсивности в ее характерных точках или расстоянию между ними судят о размерах, пространственном положении или физических свойствах объекта [4, с. 77].

Возможности дифракционного метода контроля сильно зависят от выбора регистрируемых параметров дифракционного распределения. По виду регистрируемых параметров дифракционные методы контроля подразделяются на следующие группы:

1. на основе регистрации интенсивности дифракционного распределения в фиксированных точках;

2. на основе регистрации характеристических размеров распределения интенсивности (например, расстояния l между его экстремальными точками).

Эти методы контроля обладают рядом недостатков. Чувствительность при регистрации по интенсивности в фиксированных точках спектра Винера (рис. 1) будет определяться выражением

V

dl_

da

f

C sin c

V

kxa

~7

Л

J

(1)

где коэффициент С зависит от мощности источника излучения.

Анализ выражения (1) показывает, что чувствительность максимальна в точках, где крутизна распределения интенсивности максимальна. Чувствительность падает с уменьшением измеряемого размера а , поэтому измерение малых размеров сильно затруднено. Кроме того, ограничен диапазон измерения, не больше ± 20% от размера объекта, а сигнал сильно зависит от мощности источника и положения объекта в пределах пучка. Даже при стабилизации излучения лазера точность метода не превышает 0.5% от измеряемого размера.

Рисунок 1 - Дифракционные методы контроля с регистрацией интенсивности в фиксированных точках и регистрацией масштаба спектра Винера

В целях повышения точности наведения на точки минимумов нужно либо применять более совершенную цифровую схему обработки сигнала, либо необходимо использовать оптическую обработку

38

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №5/2015 ISSN 2410-700X

дифракционной картины. Оптическая обработка дифракционной картины использует преимущества наведения на точки инверсии фазы частотного спектра, которым соответствует максимальная чувствительность [4, с. 78-79].

Препятствием для дальнейшего увеличения точности дифракционных методов контроля является их недостаточная точность из-за регистрации дифракционной картины квадратичными приемниками. Поэтому дальнейшие исследования в целях повышения точности и чувствительности дифракционных методов контроля требуют создать оптические системы обработки информации, использующие амплитудно-фазовое распределение световых полей за контролируемым объектом [5, с. 46].

На данный момент в сфере контроля положения объектов широкое применение имеют интерференционные методы контроля. Данные методы используются для оценки геометрических параметров и их положения в пространстве.

Недостатком современных интерферометров является сложность конструкции данных приборов и жесткие требования к условиям окружающей среды при проведении измерений. Поэтому необходимо упростить конструкцию измерителей при сохранении точностных характеристик.

В работе [6] вместо наведения на одну точку инверсии фазы, предложено выполнять наведение на множество точек с разными порядками. Осуществляется данное наведение с помощью развернутой щели. В результате наведения формируется вторичная картина, которая очень чувствительна к смещению точек инверсии относительно центра щели. Схема устройства, реализующего данный метод, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Интерферометр: 1 - лазер; 2 - телескопическая система;

3 - вспомогательное зеркало; 4 - отражатель; 5 - светоделительный кубик; 6 - бипризма Френеля; 7 -

щель; 8 - приемник

Волновой фронт, который отражается от объекта (4) падает на бипризму (6), которая, в свою очередь, делит его пополам. В результате на щель падают два волновых фронта под углами

в = ±а(п -1) (2)

где n - показатель преломления материала бипризмы, а - преломляющий угол бипризмы

Щель, которая развернута относительно интерференционных полос на угол а, пересекает линии инверсии интерференционной картины (рисунок 3).

При изменении фазы входного сигнала на щели, в дифракционной картине появляются дополнительные полосы. Их минимумы соответствуют пересечению линий инверсии фазы с осью [6, с. 38].

39

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №5/2015 ISSN 2410-700X

Рисунок 3 - Геометрическая схема формирования вторичных интерференционных полос при развороте щели

В настоящее время активно развивается новое направление в оптических измерениях -низкокогеренттная интерферометрия. При помощи данного метода можно контролировать положение объекта через модуль степени временной когерентности излучения, т.е. по максимальному значению чувствительного интерференционного сигнала. Чувствительность определяется длиной временной когерентности.

Эквивалентность процессов временного и пространственного усреднения хорошо просматирвается, когда в результирующем интерференционном поле фотоприемником не разрешаются амплитудно-фазовые пространственные распределения [7, c. 19].

Интерференционный способ контроля положения позволяет проводить измерения с высокой точностью. Также низкокогерентная интерферометрия по своим принципиальным диагностическим и измерительным характеристикам не уступает интерферометрам с использованием источников света с низкой степенью временной когерентности. Возможно применение таких интерферометров в целях определения и обнаружения положения отражающего объекта в рассеивающей среде.

Список использованной литературы:

1. Коротаев В.В., Прокофьев А.В., Тимофеев А.Н. Оптико-электронные преобразователи линейных и угловых перемещений. Часть 1. Оптико-электронные преобразователи линейных перемещений /Учебное пособие. -СПб: НИУ ИТМО, 2012. - 114 стр.

2. Иванов А.Н., Киреенков В.Е., Носова М.Д. Дифракционные методы контроля пространственного положения объектов // Известия ВУЗов. Приборостроение. - 2013. - №11.

3. ГОСТ 26242-90. Системы числового программного управления. Преобразователи перемещений. Общие технические условия / М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам, 1990. - 13 стр.

4. Иванов А.Н. Дифракционные методы контроля геометрических параметров объектов и их пространственного положения. // Вестник II межвузовской конференции молодых ученых. Сборник научных трудов. СПб. - 2012. - Т. 3.

5. Назаров В.Н., Иванов А.Н. Использование явления Муара для увеличения точности дифракционных методов контроля геометрических параметров и пространственного положения объекта. // Оптический журнал. - 2009. - №1

40

международный научный журнал «символ науки»

№5/2015

ISSN 2410-700X

6. Носова М.Д., Иванов А.Н, Интерференционные способы контроля положения объектов с использованием точек инверсии фазы оптического сигнала. // Глобальный научный потенциал. Машиностроение. - 2014. -№9.

7. Рябухо В.П., Хомутов В.Л., Лякин Д.В., Константинов К.В. Лазерный интерферометр с острофокусированными пучками для контроля пространственного положения объекта. // Письма в ЖТФ. -1998. - №4.

©Б.Ш. Жунисбеков, 2015 г.

УДК 681.2-5

Жунисбеков Берик Шабданбекулы

Магистрант Карагандинского государственного технического

Университета, г. Караганда, Казахстан E-тай: Ь)_08@тай.т

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА ЛКУ-5

Аннотация

Статья посвящена микропроцессорной системе, предназначенной для управления лабораторным комплексом ЛКУ-5. В статье описан лабораторный комплекс ЛКУ-5 и его основные режимы работы. Приведена разработанная структурная схема микропроцессорной системы ЛКУ-5 и ее основные элементы. Также показаны принципиальные схемы основных элементов микропроцессорной системы - усилителя и ЦАП. Рассмотрено программное обеспечение для микропроцессорной системы.

Ключевые слова

микропроцессорная система, управление, лабораторный комплекс, усилитель, ЦАП

Лабораторный комплекс ЛКУ-5 представляет собой набор реальных объектов управления: электродвигателя, потенциометра, тахогенератора, нагревательного элемент теплового объекта, электролампы оптического объекта. Лабораторная установка может использоваться для моделирования следующих типов звеньев: теплового инерционного звена, динамического звена второго порядка, электропривода с двигателем постоянного тока в режимах позиционирования и управления скоростью. В режиме позиционирования выходным сигналом ЛКУ-5 является сигнал, снимаемый с потенциометра подключенного двигателю. В этом режиме двигатель имеет ограниченное число оборотов вращения в каждую сторону, это связанно с ограничением движения накладываемым потенциометром. В режиме управления скоростью выходным сигналом является сигнал, снимаемый с тахогенератора, подключенного к двигателю. В режиме теплового инерционного звена, входной сигнал подается на лампу накаливания, с которой передается на фотодиод, откуда попадает на выход ЛКУ-5. Засветку фотодиода можно изменять, используя регулятор засветки, поднимающий и опускающий шторку перед фотодиодом [1, с. 1].

Работа в качестве модели теплового инерционного звена. Лампа ELI загорается при поступлении сигнала на вход ЛКУ. Засветку фотодиода можно изменять, используя регулятор засветки, поднимающий и опускающий шторку перед фотодиодом. Вращая ручку компенсатора, можно скомпенсировать начальный или темновой фототок засветки (в соответствии с заданием на лабораторную работу). Модель теплового инерционного звена (квадратик ТМ) реализована электрически. Режимы работы лабораторного комплекса ЛКУ-5 отображены на таблице 1 [2, с. 3-4].

41