HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX OF THE ANALYSIS OF SPATIAL AND ENERGETIC CHARACTERISTICS OF LASER SYSTEMS
Authors:
1.
Komsomol'skiy-na-Amure gosudarstvennyy tehnicheskiy universitet
2.
Komsomol'skiy-na-Amure gosudarstvennyy tehnicheskiy universitet
Type:
Article
Pages:
from 110
to 113
Status:
Published
Received:
11.06.2015
Accepted:
30.06.2015
Published:
30.06.2015
Subject area:
UDK 528.063.9
GRNTI 05.11 Общие проблемы народонаселения
GRNTI 06.51 Мировое хозяйство. Международные экономические отношения
GRNTI 10.01 Общие вопросы
GRNTI 11.01 Общие вопросы политических наук
GRNTI 11.25 Теория международных отношений. Внешняя политика и дипломатия
GRNTI 78.01 Общие вопросы военного дела
GRNTI 81.92 Пожарная безопасность
GRNTI 81.93 Безопасность. Аварийно-спасательные службы
GRNTI 82.01 Общие вопросы организации и управления
GRNTI 82.33 Стратегический менеджмент. Стратегическое планирование
GRNTI 11.15 Теория политических систем. Внутренняя политика
GRNTI 05.11 Общие проблемы народонаселения
GRNTI 06.51 Мировое хозяйство. Международные экономические отношения
GRNTI 10.01 Общие вопросы
GRNTI 11.01 Общие вопросы политических наук
GRNTI 11.25 Теория международных отношений. Внешняя политика и дипломатия
GRNTI 78.01 Общие вопросы военного дела
GRNTI 81.92 Пожарная безопасность
GRNTI 81.93 Безопасность. Аварийно-спасательные службы
GRNTI 82.01 Общие вопросы организации и управления
GRNTI 82.33 Стратегический менеджмент. Стратегическое планирование
GRNTI 11.15 Теория политических систем. Внутренняя политика
Language:
Russian
Keywords:
laser centering measuring system, a laser stvorofiksator, optical maser, the interference pattern, positioning in case of modular assembly, production of airplanes
Abstract (English):
A software product that allows you to analyze the spatial and energy characteristics of the laser beam with the possibilities stvorofiksatora different methods to determine the coordinates of the energy center of the image of the cross section of a laser beam interference pattern.
A software product that allows you to analyze the spatial and energy characteristics of the laser beam with the possibilities stvorofiksatora different methods to determine the coordinates of the energy center of the image of the cross section of a laser beam interference pattern.
Keywords:
laser centering measuring system, a laser stvorofiksator, optical maser, the interference pattern, positioning in case of modular assembly, production of airplanes
laser centering measuring system, a laser stvorofiksator, optical maser, the interference pattern, positioning in case of modular assembly, production of airplanes
Введение В контрольно-монтажных работах, выполняемых при изготовлении самолета, важное место занимают технологические процессы монтажа блоков оборудования систем навигации и вооружения самолета. Важность указанных выше технологических процессов объясняется функциональным назначением этого оборудования. Основные блоки систем навигации и вооружения должны иметь точную угловую ориентацию относительно осей самолета. Точность обеспечивает безопасность. С увеличением скоростей летательного аппарата возрастают требования к точности выполнения теоретических обводов планера и взаимному расположению его агрегатов. Для обеспечения требуемых допусков на стыковку самолета необходимо в первую очередь иметь наиболее достоверную информацию о положении нивелировочных точек на теоретических поверхностях агрегатов, отсеков по трем координатам. Этого можно достичь с наименьшей погрешностью при помощи лазерных измерительных систем, как на стадии агрегатной сборки, так и при стыковке планера. Для осуществления процессов монтажа блоков оборудования систем навигации и вооружения самолета используются методики высокоточного монтажа и контроля сборочных стапелей, стендов, эстакад с применением лазерно-оптических центрирующих и измерительных систем (лазерных нивелиров и створофиксаторов). Изучением проблемы применения таких методик в задачах нивелирования агрегатов планера занимаются такие исследователи как: Иванов Ю.Л. [1], Муравьев В.И. [2], но в данных работах авторы не останавливаются на решении проблем распределения интенсивности светового пучка лазерных створофиксаторов и вычисления его оптического центра. Отдельные алгоритмы по измерению пространственно-энергетических характеристик лазерного пучка раскрыты в работах Зайкова В.И. [3], Потёмкина Ф.В., Михеева П.М. [4]. Во многих случаях задачи нивелирования агрегатов летательного аппарата решаются путем применения лазерных трекеров - измерителей трехмерных координат. Однако, в случаях необходимости нивелирования агрегатов планера в условиях ограниченного пространства, оказывается невозможным применить стандартные лазерные трекеры в виду их значительных габаритных размеров. Таким образом, разработка простых, малогабаритных, специализированных лазерных измерительных систем является актуальной задачей. Визир на основе полупроводниковых лазеров инжекционного типа Лаборатория лазерной техники КнАГТУ разработала нивелировочные устройство (визир) на основе полупроводниковых лазеров инжекционного типа (рисунок 1). Лазерный визир является оптико-электронным устройством и в комплекте с контрольно-измерительной оснасткой предназначен для задания с помощью лазерного пучка базовых, технологических и монтажных осей с последующим измерением линейных и угловых отклонений. Схема применения визира представлена на рисунке 2. В качестве источника излучения в конструкции лазерного визира используется полупроводниковый инжекционный лазер на основе GaAs, генерирующий световой пучок в видимом диапазоне на длине волны λ = 0,63-0,68 мкм. Оптическая система лазерного визира формирует протяженный осесимметричный лазерный пучок интерференционной структуры. Интерференционная структура в поперечном сечении лазерного пучка имеет вид контрастных кольцевых полос с ярко выраженным световым пятном в центре на оси лазерного пучка (рисунок 3). Диаметр центрального светового пятна изменяется по дистанции измерения в пределах от 0,1 мм до 1,5 мм, что позволяет осуществлять наведение и визирование с погрешностью не превышающей 0,01мм. Установка лазерного визира в рабочее положение по оси координатно-фиксирующих отверстий осуществляется за счет посадочного хвостовика, закрепленного на корпусе лазерного визира. Ось посадочного хвостовика и ось лазерного пучка согласованы по линейному и угловому взаимному смещению с погрешностью не превышающей соответственно 0,01 мм и 0,5 угл. секунд. Для автоматизации определения координат энергетического центра изображения поперечного сечения лазерного пучка интерференционной структуры разработан программный продукт, позволяющий анализировать пространственно-энергетические характеристики пучка. Алгоритм определения центра интенсивности изображения поперечного сечения лазерного пучка Центр масс (центр инерции) системы материальных точек - условная (или эквивалентная) точка, представляющая собой одну из геометрических характеристик распределения масс в системе. За эквивалентный показатель массы при анализе структуры пучка принята интенсивность цвета. Пусть mi - масса i-той (i=1,…,n) точки системы, а ri- радиус-вектор этой точки в некоторой системе координат. Тогда радиус-вектор rc точки С - центра масс определяется по формуле: %d0%98%d0%b7%d0%be%d0%b1%d1%80%d0%b0%d0%b6%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5%2048449.PNG где: rc - радиус-вектор центра масс, ri - радиус-вектор i-й точки системы, mi - масса i-й точки. Реализован алгоритм для нахождения оптического центра изображения поперечного сечения лазерного пучка методом центра масс (интенсивности). За вес пикселя (xi, yi) принималась интенсивность его цвета I(xi, yi). По аналогии с механическими системами, где центр масс системы определяется как средне взвешенное значение, можно записать: где: (xi, yi) - координаты текущего пикселя, I - интенсивность его цвета. Модель для расчета центра масс пучка представлена на рисунке 4. Интерфейс программного модуля, а также результат определения координат изображения поперечного сечения лазерного пучка интерференционной структуры методом центра интенсивности представлены на рисунке 5. Заключение Разработан программный продукт, позволяющий анализировать пространственно-энергетические характеристики пучка лазерного визира определять координаты энергетического центра изображения поперечного сечения лазерного пучка интерференционной структуры применительно при позиционировании узлов на агрегатной сборке планера самолета.
1. Ivanov, Yu. L. Stykovka i nivelirovka samoletov s ispol'zovaniem lazernyh izmeritel'nyh sistem / Yu. L. Ivanov / Sborka v mashinostroenii, priborostroenii, - M.: «NAUKA», 2004. - S. 463.
2. Murav'ev, V. I. Montazh i uvyazka sborochnoy osnastki / V. I. Murav'ev / Sborka v mashinostroenii, priborostroenii, «RusGeo»; - M. 2003. - S. 283.
3. Zaykov, V. I. Metod kontrolya prostranstvennoy razmernoy uvyazki s primeneniem protyazhennyh lazernyh puchkov interferencionnoy struktury: dis. …kand. teh. nauk : zaschischena 13.04.1990 / Zaykov Valeriy Ivanovich. - L., 1990.- 180s.
4. Potemkin, F. V. Izmerenie prostranstvennyh harakteristik lazernogo puchka / F.V. Potemkin, P. M. Miheev // MGU im. Lomonosova. - 2010. - № 6 (87). - S. 164-171.
