2.3 Возможные пути увеличения чувствительности и уменьшения погрешности автоматизированной системы

Очевидно, что чем ближе радиальный профиль к краю желоба, тем больше абсолютная величина , и тем больше вклад зависимости в восстанавливаемый радиальный профиль. То есть, чувствительность системы при этом возрастает, и, соответственно, влияние шумов на погрешность измерительной информации уменьшается. Однако по [5] требуется проводить измерения на дне желоба.

Можно повернуть в схеме оптико-механического блока контролируемую деталь, так чтобы средний наклон радиального профиля на дне желоба был отличен от нуля. Однако при этом сечение контролируемой поверхности будет уже не плоским, а круговым коническим, а это тоже не согласуется с РД 37.006.106.90 [6]. Можно в этом случае воспользоваться поправочным коэффициентом, чтобы пересчитать высоты профиля в радиальном направлении, учитывая, что длины волн отклонений от круглости много больше их высот. Тогда останется только убедить ответственных за нормоконтроль в допустимости этой замены.

Еще один радикальный способ состоит в изменении обработки сигнала. Из системы уравнений (А.2) можно получить дифференциальное уравнение, пригодное для восстановления контура, в принципе, любой формы на контролируемой поверхности, только бы он был замкнутым. В левой части этого уравнения будет стоять производная по направлению. Это уравнение станет параметрическим, так как будет зависеть от формы восстанавливаемого контура. Точнее, от этого будет зависеть его правая часть. Кроме того, ее величина в пределах всего контура может существенно отличаться от своего среднего. То есть, уравнение будет нелинейным.

Для реализации этого способа нужно собрать данные не с одного, а с нескольких расположенных рядом радиальных профилей. Их количество, может быть от двух до четырех, как минимум. Оно зависит от особенностей какого-либо из известных численных методов, который будет использоваться в данном случае для решения дифференциального уравнения.

Очевидно, для увеличения чувствительности контур, по которому восстанавливается поверхность, должен отклоняться в сторону оси Z. Чем больше отклонение этого контура от направления качения, тем больше чувствительность АС. При этом следует позаботиться, чтобы вариация этой чувствительности в пределах всего этого контура была меньше, так как участки контура, где АС имеет наименьшую чувствительность, определят погрешность измерений. Для этого был бы подходящим контур симметричной треугольной формы (см. рисунок 22).

1 – контур при получении промежуточных результатов; 2 – искомый радиальный профиль Рисунок 22 – Возможный контур восстановления профиля поверхности

Отметим, что при любой форме профиля его высоты будут отсчитываться в радиальном направлении, что отвечает стандартам. К тому же из восстановленного контура несложно получить и радиальный профиль.

Недостатки этого подхода – избыточная дискретность профиля и увеличение необходимого количества радиальных профилей. Это приведет к увеличению времени сканирования в несколько раз. Для ускорения процесса сбора данных можно мультиплицировать зондирующий пучок при помощи усложнения оптической схемы. Кроме того, при этом радиальные профили будут более точно состыковываться друг с другом.

Итак, мы вкратце рассмотрели возможные пути увеличения чувствительности и уменьшения погрешности АС. Однако в данной работе мы предлагаем изучить более простые оптическую схему и алгоритм, изложенные в разделе 1. При этом измерительная информация получается, как мы выяснили, практически только из зависимости .