Детальная информация

Предмет исследования. Виртуальная модель двухкоординатного цифрового автоколлиматора с матричным фотоприемником. Цель работы. Определение и сравнение на основе моделирования предельно достижимых точностных параметров автоколлиматора с маркой в виде одиночной круглой диафрагмы и автоколлиматора с многоэлементной маркой из распределенных вокруг оси диафрагм при расположении отражающего контрольного элемента (плоского зеркала) на расстоянии от 0,05 до 30 м. Метод. Последовательная трассировка случайных лучей от плоскости марки до плоскости приемника при двойном проходе через оптические элементы объектива автоколлиматора с промежуточным отражением от зеркала. Определение точностных параметров автоколлиматоров на основе анализа распределения лучей по пикселам матричного приемника. Основные результаты. Приведены оценки случайной составляющей результатов моделирования при различных начальных лучевых засветках марки и размерах пиксела матричного приемника. Проведено сравнение результатов моделирования предельно достижимых точностных параметров автоколлиматора с двухлинзовым объективом при использовании одно- и многоэлементной марки. Описан алгоритм обработки изображений элементов марки с выделением оптимального изображения для получения наиболее точного результата углового измерения. Показана возможность существенного увеличения точности угловых измерений и рабочей дистанции автоколлиматора с многоэлементной маркой. Практическая значимость. Использование в оптической схеме автоколлиматора "окрашенной" многоэлементной марки позволяет реализовать высокоточный режим угловых измерений при значительной дистанции до зеркала.

Subject of study. Virtual model of a two-coordinate digital autocollimator with a matrix photodetector. Work purpose. Determination and comparison, based on modeling, of the maximum achievable accuracy parameters of an autocollimator with a mark in the form of a single round diaphragm and an autocollimator with a multi-element mark of diaphragms distributed around the axis when the reflective control element (flat mirror) is located at a distance from 0.05 to 30 m. Method. Sequential tracing of random rays from the plane of the mark to the plane of the receiver during a double pass through the optical elements of the autocollimator lens with intermediate reflection from the mirror. Determination of the accuracy parameters of autocollimators based on the analysis of the distribution of rays over the pixels of the matrix receiver. Main results. Estimates of the random component of the simulation results are given for various initial beam illumination of the mark and pixel sizes of the matrix receiver. The results of modeling the maximum achievable accuracy parameters of an autocollimator with a 2-lens objective using a single- and multi-element brand are compared. An algorithm for processing images of mark elements with the selection of the optimal image to obtain the most accurate result of the angular measurement is described. The possibility of a significant increase in the accuracy of angular measurements and the working distance of an autocollimator with a multi-element mark is shown. Practical significance. The use of a “colored” multi-element mark in the optical scheme of the autocollimator makes it possible to implement a high-precision mode of angular measurements at a considerable distance from the mirror.