Быстродействующая интерферометрическая система измерения расстояний применительно к обмеру крупногабаритных изделий Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Решетневскце чтения

с предварительной цифровой фильтрацией и преобразованием входной частоты принятого сигнала. Смодулированная составляющая сигнала содержит информацию об искомой разности фаз и выделяется при

помощи низкочастотного фильтра. Данный метод позволяет достигнуть заданной точности измерения расстояния (±0,8 мм) при использовании частоты модуляции сигнала, не превышающей 10 МГц.

B. O. Bernikov JSC «Geofizika-Cosmos», Russia, Moscow V. E. Karsik, V. B. Bokshanskiy Bauman Moscow State Technical University, Russia, Moscow

METHOD OF IMPROVEMENT PRECISION OF MEASUREMENT PHASE LASER RANGE-FINERS

The article presents a developed digital method for determination of angular phase difference between measurable signal and reference signal, which used in phase laser range-finders. This algorithm makes it possible to reduce modulation frequency with saving precision of range measurements with error not more than 0,8 mm.

© Берников Б. О., Карасик В. Е., Бокшанский В. Б., 2011

УДК 681.787

А. В. Буданцев, А. Г. Верхогляд, С. Н. Макаров, Ю. В. Чугуй Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Новосибирск

В. М. Михалкин, В. И. Халиманович ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ОБМЕРУ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Приведены результаты исследований по разработке когерентного лазерного дальномера, работа которого основана на использовании методов оптического измерения расстояния применительно к обмеру геометрии крупногабаритных изделий. В созданном макете оптического когерентного дальномера среднеквадратичная ошибка единичного измерения расстояния не превышает 1 мм при измеряемом расстоянии до 8,5 м и максимальной частоте измерения до 25 кГц.

В современном производстве часто возникает потребность в измерении расстояний и обмере геометрии (оцифровки формы) различных крупногабаритных объектов, имеющих характерные размеры от единиц метров до нескольких десятков метров. В результате таких измерений формируется 3Б-модель объекта. Объектами измерений могут быть как здания, памятники архитектуры, мосты, ландшафт, так и крупноразмерные конструкции, габаритные детали, например корпус корабля, фюзеляж самолета, поверхность параболических антенн радиотелескопов и дальней связи.

Подобные объекты зачастую не допускают контактных измерений либо эти измерения чрезвычайно трудоемки. Поэтому для решения данной задачи используется автоматический 3Б-сканер, основным элементом которого является оптический дальномер, установленный на прецизионный поворотный механизм [1; 2]. Однако высокая стоимость и ряд техниче-

ских особенностей зарубежных 3Б-сканеров затрудняют их широкое использование. В связи с этим представляется актуальной задача создания универсального отечественного 3Б-сканера.

Требования к отечественному дальномеру определяются возможными практическими приложениями подобной системы. Необходимый измерительный диапазон составляет от 1 до 150 м при допустимой погрешности измерения от ±0,1 до ±5,0 мм (в зависимости от измеряемого расстояния и типа поверхности). Скорость выполнения измерений должна быть не менее 103.. ,105 измерений в секунду.

Существенно, что рабочая оптическая поверхность объекта, до которого измеряются расстояния, считается диффузно-рассеивающей свет, что не всегда допускает установку оптических маркеров (таких как световозвращающие метки, триппель-призмы).

Авторами были проведены исследования по разработке когерентного лазерного дальномера, исполь-

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

зующего методы оптического измерения расстояния применительно к задаче обмера геометрии крупногабаритных изделий. В созданном макете оптического когерентного дальномера среднеквадратичная ошибка единичного измерения расстояния не превышает 1 мм при измеряемом расстоянии до 8,5 м и максимальной частоте измерения до 25 кГц.

Библиографические ссылки

1. Nordin D. Optical Frequency Modulated Continuous Wave Range and Velocity Measurements / Lulea Univ. Lulea, Sweden, 2004.

2. Pat. 7139446 USA. Compact FIber Optic Geometry for a Counter-Chirp FMCW Coherent Laser Radar / A. Slotwinsky. Publ. 2006.

A. V. Budancev, A. G. Verkhogliad, S. N. Makarov, Yu. V. Chugui Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering, Russian Academy of Science, Siberian Branch, Russia, Novosibirsk

V. M. Mikhalkin, V. I. Khalimanovich JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

HIGH-SPEED INTERFEROMETRIC SYSTEM for DISTANCE MEASUREMENT BEING APPLIED TO LARGE-SIZE ARTICLES MEASUREMENT

The article presents the research results on development of coherent laser range finder as one of the promising methods for distance measurement being applied to the task of large-size articles measurement. In the developed model of optical coherent range finder the root-mean-square error of single distance measurement doesn't exceed 1mm under the measured distance up to 8,5 m. and maximal measurement frequency up to 25 kHz.

© Буданцев А. В., Верхогляд А. Г., Макаров С. Н., Михалкин В. М., Халиманович В. И., Чугуй Ю. В., 2011

УДК 629.7

Е. А. Васильева

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д. Ф. Устинова, Россия, Санкт-Петербург

РАЗРАБОТКА КОНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ФОРМО- И РАЗМЕРОСТАБИЛЬНОСТЬЮ КОНСТРУКЦИЙ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, С ПРИМЕНЕНИЕМ АКТУАТОРОВ ИЗ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рассмотрены актуальные вопросы разработки конечного элемента для моделирования активного управления формо- и размеростабильностью конструкций космической техники, выполненной из композиционных материалов, с применением актуаторов из интеллектуальных материалов.

В современной космической технике большую роль играют формо- и размеростабильные конструкции (например, крупногабаритные антенные отражатели) из слоистых композиционных материалов (КМ). Особенность таких конструкций связана с жесткими требованиями, предъявляемыми к отклонению формы и размеров рабочих поверхностей. Вследствие этого появляется необходимость в контроле и управлении их напряженно-деформированным состоянием (НДС), которая осуществляется введением в состав конструкции специальных элементов (датчиков и актуаторов).

В настоящее время активно создаются и проектируются актуаторы из интеллектуальных материалов (ИМ), например из материалов с памятью формы, пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов и т. д. Использование актуаторов из интеллектуальных материалов в качестве элементов активного управления формой и размерами позволяет создавать компенсационные деформации для сохранения стабильности формы и размеров конструкции в реальном времени в ответ на внешнее воздействие.

Автором рассматриваются формо- и размероста-бильные конструкции из слоистых композитов с ак-туаторами из пьезоэлектрических материалов, состоящие из нескольких компонентов различной физической природы, и участвует во взаимодействии с несколькими полями одновременно (электрическими, механическими и тепловыми). Для описания активного управления НДС такого многосвязного тела во времени в ответ на внешнее воздействие используются уравнения механики связанных полей с учетом теории слоистых пластин и оболочек. Совместное решение этих уравнений возможно только численными методами, в частности методом конечных элементов.

В настоящее время имеется несколько доступных и мощных программных комплексов для анализа поведения такого рода конструкций. Однако общим недостатком этих программ является сложность описания системы «актуатор-конструкция» как динамической системы взаимодействующих друг с другом компонентов, вследствие чего возникает сложность в адекватном прогнозировании изменения НДС конструкции с применением