Анотація до роботи:

Шмаров В.М. Методи дистанційного контролю параметрів великогабаритних виробів . -Рукопис .

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністью 05.11.16 –інформаційно-вимірювальні системи . Національний авіаційний університет, Київ, 2006 .

Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної проблеми дистанційного визначення параметрів та характеристик поверхонь складних великогабаритних виробів в тривимірному просторі з використанням багатоканальних лазерних далекомірних систем. Методи базуються на визначені координат точок поверхні з використанням методу найменьших квадратів для обробки результатів. Виконаний аналіз трьох - чотирьох -пяти – шести та дев’ятиканальних дале-комірних систем. Проведені теоретичні дослідженння їх потенційних можливостей по визначенню форми складних поверхонь. Проведені модельні дослідження по відновленню форми складних поверхонь, які описуються точними математичними виразами. Виконані модельні дослідження особливостей відбиття лазерного випромінювання від складних поверхонь та досліджені дифракційно- інтерференційні явища, які зумовлюють формування індикатриси розсіяння зворотнього сигналу. Досліджено вплив якості обробки та виду захисних покриттів різних металевих та неметалевих поверхонь на коефіцієнти відбиття та зворотню діаграму відбиття в широкому спектральному діапазоні. Досліджені амплітудно- частотні характеристики, шуми та флуктуації інтенсивності двомодових гелій-неонових лазерів та напівпровідникових інжекційних лазерів в різних режимах випромінювання та модуляції з врахуванням їх „старіння”. Розроблено методології побудови структури та програмно-математичного комплексу багатоканальної лазерної вимірювальної систем.

1. Вперше створена методологія відновлення форми поверхні великогабаритних виробів з використанням одно та багатоканальних вимірювальних систем з лазерними далекомірами. В її основі лежить формування масиву координат просторового положення точок поверхні у лабораторній та власній системах координат. Це дозволяє проводити математичний опис поверхні з можливістю аналізу її геометричних характеристик. При цьому показано, що підвищення роздільної здатності вимірювальних систем відновлення форми поверхні досягається не тільки за рахунок зменшення інструментальної похибки, але більшою мірою завдяки урахуванню впливу геометричного фактору, що пов’язаний з локальною орієнтацією ділянки поверхні в області контакту із зондуючим випромінюванням.

2. Показано, що при скануванні поверхні одноканальною вимірювальною системою з світлодалекоміром геометричне відновлення її форми за відомими координатами точок можна здійснювати відрізками або січними площинами. Апроксимація січними площинами є переважною, тому що охоплює всю множину точок поверхні. Однак при використанні одноканальної вимірювальної системи апроксимація січними площинами може приводити до деякої невизначеності в області сходження чотирьох і більшого числа січних площин. Також отримано, що по результатам сканування поверхні одноканальною системою її математичне рівняння можна одержати методом найменших квадратів. Його використання при проведенні моделювання для встановлення виду рівняння поверхні показало, що одержувані рівняння та їх параметри з високим ступенем точності відповідають вихідним рівнянням поверхонь, що задаються.

3. Вперше розроблена методика визначення параметрів великогабаритних виробів із плоскими поверхнями, в основі якої лежить одночасне визначення координат трьох точок поверхні з використанням системи з трьома світлодалекомірами. При цьому показано, що застосування таких систем при скануванні з неортогональними векторами базисних переміщень дозволяє підвищити роздільну здатність відновлення форми складних поверхонь з їх апроксимаційним поданням у вигляді січних площин, що обмежуються шестикутниками.

4. Вперше розроблені методики визначення геометричних характеристик поверхонь великогабаритних виробів сферичної та циліндричної форм з використанням чотирьох та п’ятиканальних вимірювальних систем з світлодалекомірами. Такі системи за результатами одночасного виміру координат точок поверхонь дозволяють визначати просторове положення центру сфери, її радіус та рівняння поверхні, просторово - орієнтаційне положення циліндра (осі), його радіус та рівняння поверхні.

5. Вперше створена методика відновлення поверхонь другого порядку з використанням дев’ятиканальної вимірювальної системи з світлодалекомірами, яка забезпечує одночасне визначення координат дев’яти точок поверхні. Показано, що при скануванні такою вимірювальною системою складної поверхні вона представляється у вигляді апроксимації січних поверхонь другого порядку. Це забезпечує можливість підвищення роздільної здатності відновлення форми поверхні при одночасному збільшенні кроку сканування. За допомогою дев'ятиканальної ВС можливо оцінювати поверхні другого порядку будь-якої форми.

6. Вперше розроблені методики діагностування дефектів форми поверхні великогабаритних виробів з використанням багатоканальних вимірювальних систем з світлодалекомірами. Застосування трьохканальної системи дозволяє визначити глибину дефекту на плоскій поверхні, чотирьохканальної - радіус кривизни сферичних дефектів, п’ятиканальної - параметри дефектів циліндричної форми, п’яти та шестиканальними - визначати вид та характеристики дефекту на поверхнях складної форми.

7. Створені моделі відбиття та розсіювання світлових потоків у наближенні Кирхгофа від поверхонь з складним рельєфом у вигляді періодичного профілю та від поверхонь з просторовим флуктуаційно-неоднорідним профілем. Це дозволило показати, що структура зворотного розсіяного потоку носить інтерференційно-дифракційний характер, а також встановити, що зі зростанням розмірів періодичного рельєфу поверхні розсіювання може набувати дифузного характеру.

8. Експериментальні дослідження дозволили визначити, що поляризоване лазерне випромінювання при відбитті від шорсткуватої поверхні деполяризується, а нерівномірність розсіювання світлового потоку збільшується при наближенні кута падіння лазерного випромінювання до значення 90^о. При цьому встановлені величини та граничні значення зміни параметрів шорсткості складних поверхонь, а також кутів їхнього зондування лазерним випромінюванням, при яких спостерігається трансформація дзеркального відбиття у дифузне, що дозволяє оптимизувати просторово-кутову орієнтацію приймачів оптичного випромінювання вимірювальних систем відновлення форми поверхні великогабаритних виробів у тривимірному просторі.

9. Встановлено основні закономірності зміни ширини спектру та щільності потужності шумових характеристик, а також закономірності зміни ширини спектру та потужності випромінювання газових гелій-неонових та напівпровідникових інжекційних лазерних джерел з урахуванням ефекту „старіння”. Визначені фактори, які впливають на зміну даних характеристик, що дає можливість оцінки зміни енергетичного потенціалу лазерних багатоканальних ВС при відновленні форми складних високогабаритних виробів у тривимірному просторі, а також встановити міжповірочний інтервал ВС в умовах експлуатації.

Публікації автора:

1. Шмаров В.Н. Применение многоканальных фазовых светодальномеров для определения формы дефектов поверхностей крупногабаритных объектов // Технологические системы. – 2004. –№ 5, 6. – С.5-9.

2. Шмаров В.Н. Математическое описание поверхностей крупногабаритных объектов по известным координатам ее точек // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2004. - №6 (38). – С. 149-153.

3. Шмаров В.Н. Моделирование отражения оптического излучения от поверхности с шероховатыми крупномасштабными неоднородностями. // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. – Харьков: Харьк-й Нац. универс. радиоэлектроники, 2004. – Вып. 127. – С.161-167.

4. Шмаров В.Н. Физическая модель рассеяния лазерного излучения от статических шероховатых металлических поверхностей с крупномасштабными неоднородностями. // Системи обробки інформації. – Харків: Харківський військовий університет, 2004. – Вип. 8(36). – С. 220-228.

5. Шмаров В.Н. Перспективы применения лазерных доплеровских анемометров в аэродинамических исследованиях // Технологические системы. - 2000. - № 4 (6). - С. 66-67.

6. Шмаров В.М. Застосування чотириканальних фазових світлодалекомірів для оцінки стану поверхонь великогабаритних об’єктів // Зб. наук. праць ЦНДІ озброєння та військової техніки ЗСУ. – 2004. – Вип. 9. – С. 70-78.

7. Шмаров В.М. Визначення параметрів кривих плоских перетинів поверхонь великогабаритних об’єктів п’яти і шестиканальними світлодалекомірами // Зб. наук. праць ЦНДІ озброєння та військової техніки ЗСУ. – 2004. – Вип. 8. – С. 60-75.

8. Шмаров В.Н. Применение светодальномеров фазового типа для определения параметров сложных поверхностей с осевой и круговой симметрией // Системи обробки інформації. – Харків: Харк-й універс. повітряних сил, 2005. – Вип. 5(45). – С. 204-213.

9. Шмаров В.Н. Применение принципов многоканального определения параметров поверхностей с круговой симметрией при помощи высокоточных лазерных дальномеров // Вісник НАУ. – 2006. - № 1. – С. 37-47.

10. Шмаров В.Н. Оценка матричных параметров зеркального отражения поляризованного света от шероховатых поверхностей и ее отражательной способности при защитном покрытии // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: «ХАИ», 2004. – Вып. 8(16). – С. 37-41.

11. Шмаров В.Н. Влияние статистически распределенных крупномасштабных неоднородностей на их характеристики отражения в оптическом диапазоне // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: «ХАИ», 2006. – Вып. 2(28). – С. 93-97.

12. Шмаров В.Н. Исследования пространственных характеристик отражения шероховатых поверхностей с крупномасштабными неоднородностями в оптическом диапазоне // Технологические системы. - 2006. - №1 (33). - С. 32-36.

13. Горкун В.В., Скрипник Ю.О., Шмаров В.М. Фотоелектричний аналізатор // Технологические системы. - 2001. - №1. - С. 96-102.

Здобувачем введено схему приладу оптоелектричного модулятора та генератора з блоком перебудови частоти.

14. Валяев В.К., Шмаров В.Н. Цели автоматизации процессов управления на промышленных предприятиях // Технологические системы. - 2001. - № 5. - С. 25-27.

Здобувачем запропоновано принципи автоматизації всієї послідовності технологічних операцій виробництва.

15. Бабак В.П., Шмаров В.М. Вплив геометричного фактора на відновлення поверхні великогабаритних виробів з використанням світлодалекомірів // Вісник НАУ. – 2004. - № 1. – С. 60-67.

Здобувачем запропоновано розв’язання задачі визначення відстані до поверхні, а також координат точок поверхні з урахуванням геометричного фактору.

16. Бабак В.П., Шмаров В.Н., Калита В.М. Восстановление формы поверхностей крупногабаритных объектов лазерными светодальномерами // Технологические системы. - 2004. - № 3. - С. 83-88.

Здобувачем введено власну систему координат та методики сканування поверхонь.

17. Бабак В.П., Шмаров В.М., Калита В.М. Дослідження геометричних особливостей поверхонь великогабаритних об’єктів трьох канальною вимірювальною системою з фазовими світлодалекомірами // Вісник НАУ. – 2004. - № 2. – С. 36-42.

Здобувачем запропоновано методики сканування поверхонь с ортогональними та неортогональними векторами базисних переміщень.

18. Олійник В.І., Олійник Є.І., Шмаров В.М. Дослідження амплітудної аналогової модуляції напівпровідникових лазерів з урахуванням ефектів старіння // Вісник НАУ. – 2004. - № 4. – С. 41-45.

Здобувачем розроблена методика досліджень параметрів напівпровідникових лазерів.

19. Олейник В.И., Олейник Е.И., Шмаров В.Н. Исследование флуктуаций интенсивности излучения двухмодовых гелий-неоновых лазеров типа ЛГН-302 с просроченным сроком хранения и эксплуатации // Моделирование и информационные технологии – Киев: Ин-т проблем моделир. в энергетике НАНУ, 2004. – Вып. 26. – С. 143-150.

Здобувачем розроблена методика оцінки нестабільності лазерів в залежності від часу експлуатації.

20. Олейник В.И., Олейник Е.И., Шмаров В.Н. Экспериментальные исследования шумових характеристик одночастотных полупроводниковых лазеров с учетом эффектов старения. // Системи обробки інформації. – Харків: Харківський військовий університет, 2004. – Вип. 9 (37). – С. 106-113.

Здобувачем запропоновано методику виміру шумових характеристик лазерів.

21. Бабак В.П., Шмаров В.Н. Исследование поверхностей крупногабаритных изделий многоканальными системами на основе светодальномеров // Технологические системы. - 2005. - № 3. - С. 37-40.

Здобувачем визначено методику досліджень поверхонь великогабаритних виробів багатоканальними лазерними вимірювальними системами.

22. Олейник В.И., Шмаров В.Н. Некоторые вопросы отражения лазерного излучения от шероховатых металлических поверхностей // Системи обробки інформації. – Харків: Харківський військовий університет, 2005. – Вип. 3(43). – С. 152-160.

Здобувачем проведено та описано теоретичні та експериментальні дослідження особливості розсіювання оптичного випромінювання при його відбитті від шорстких поверхонь.

23. Олейник В.И., Олейник Е.И., Шмаров В.Н. Модельные исследования обратного отражения лазерного излучения от шероховатых поверхностей // Системи обробки інформації. – Харків: Харківський військовий університет, 2005. – Вип. 4(44). – С. 188-201.

Здобувачем надані результати та аналіз експериментальних досліджень індикатриси зворотнього відбиття шорстких поверхонь в діапазоні кутів.

24. Ільєнко А.М., Скрипник Ю.О., Шмаров В.М. Патент на винахід №2001020744 від 01.02.2001 р. „Спосіб визначення показника заломлення середовища і пристрій для його здійснення” // Київський державний університет технологій та дизайну, Асоціація підприємств авіаційної промисловості України „Укравіапром”.

Здобувачем запропоновано спосіб отримання інтерференційної картини з метою визначення показника заломлення.

25. Ільєнко А.М., Скрипник Ю.О., Шмаров В.М. Деклараційний патент на винахід №2001064341 від 21.06.2002 „Спосіб визначення концентрацій речовин в середовищах і пристрій для його здійснення” // Київський державний університет технологій та дизайну, Асоціація підприємств авіаційної промисловості України „Укравіапром”.

Здобувачем запропоновано спосіб визначення концентрації речовин на основі інтерференційного методу.