izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2024-8-4-12izmertech-2249Research ArticleЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯLINEAR AND ANGULAR MEASUREMENTSУменьшение погрешности нелинейности компьютеризированного контактного интерферометра путём цифровой обработки изображения шкалыReduction of the nonlinearity error of a computerized contact interferometer using digital scale image processinghttps://orcid.org/0000-0003-1752-0961ЕмельяновП. Н.EmelianovP. N.

Петр Николаевич Емельянов

Москва

Moscow 

ЗабелинА. В.ZabelinA. V.

Александр Владимирович Забелин

Москва

Moscow 

https://orcid.org/0000-0003-1041-4218МастеренкоД. А.MasterenkoD. A.

Дмитрий Александрович Мастеренко

Москва

Moscow 

https://orcid.org/0000-0001-8532-3607ТелешевскийВ. И.TeleshevskiyV. I.

Владимир Ильич Телешевский

Москва

Moscow 

Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»РоссияMoscow State University of Technology “STANKIN”Russian Federation202417102024738412Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20242024ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2249

Описан компьютеризированный контактный (вертикальный) интерферометр, разработанный в Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» и основанный на интерферометре Уверского. Компьютеризованный интерферометр с разрешающей способностью 1 нм предназначен для автоматизированной поверки образцовых концевых мер длины 2, 3 и 4-го разрядов в диапазоне размеров 0,1–100 мм. Компьютеризация интерферометра Уверского позволяет значительно повысить производительность поверки, но при этом вносит дополнительную погрешность измерения, связанную с аберрациями оптической системы используемой цифровой видеокамеры. Предложены метод и алгоритм программной коррекции данной погрешности. Данная коррекция реализуется в процессе компьютерной обработки цифрового изображения, полученного от видеокамеры. Метод основан на приближении экспериментальных данных полиномами одной переменной различных степеней. Экспериментально подтверждена эффективность метода применительно к компьютеризированному контактному интерферометру Уверского. К преимуществам метода можно отнести простоту реализации в виде компьютерной программы и возможность оперативно масштабировать одномерные алгоритмы и программы для полиномов двух и трёх переменных. Результаты работы полезны при усовершенствовании нацеленного на повышение точности измерений программного обеспечения компьютеризированных интерферометров и других оптико-механических приборов.

A computerized contact (vertical) interferometer developed at the Moscow State University of Technology “STANKIN” and based on the Uversky interferometer is described. The computerized interferometer with a resolution of 1 nm is designed for automated calibration of gauge blocks of 0, 1, 2 ISO tolerance grades with 0.1–100 mm nominal length range. Computerization of the Uversky interferometer significantly increases the calibration procedure efficiency, but at the same time causes an additional measurement error due to digital camera aberrations. A method and algorithm for computer aided correction of this error is proposed. The correction is provided by digital processing of the image from the video camera. The method is based on approximation of experimental data by polynomials of one variable of various degrees.

It experimentally confirms the effectiveness of the method by its application to the computerized Uversky contact interferometer. The advantages of the method include ease of implementation in the form of a computer program and the ability to quickly transform one-dimensional algorithms and programs for polynomials of two or three variables. The results of the proposed work are useful in improving the accuracy of measurement software for computerized interferometers and other optical mechanical measuring devices.

контактный интерферометрконцевые меры длинынелинейность шкалыкомпьютерная обработка изображенийразложение по ортогональным полиномамcontact white light interferometergauge blocksmeasurement precisionnon-linearity of scalecomputer image processingorthogonal polynomial expansionРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект FSFS-2021-0003).The work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (project no. FSFS-2021-0003).ReferencesGrigoriev S. N., Martinov G. M. Research and development of a cross-platform CNC kernel for multi-axis machine tool. Procedia CIRP, 14, 517–522 (2014). https://doi.org/10.1016/j.procir.2014.03.051Grigoriev S. N., Martinov G. M. Research and development of a cross-platform CNC kernel for multi-axis machine tool. Procedia CIRP, 14, 517–522 (2014). https://doi.org/10.1016/j.procir.2014.03.051Grigoriev S. N., Martinov G. M. The control platform for decomposition and synthesis of specialized CNC systems. Procedia CIRP, 41, 858–863 (2016). https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.08.031Grigoriev S. N., Martinov G. M. The control platform for decomposition and synthesis of specialized CNC systems. Procedia CIRP, 41, 858–863 (2016). https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.08.031Grigoriev S. N., Martinov G. M. Scalable open cross-platform kernel of PCNC system for multi-axis machine tool. Procedia CIRP, 1, 238–243 (2012). https://doi.org/10.1016/j.procir.2012.04.043Grigoriev S. N., Martinov G. M. Scalable open cross-platform kernel of PCNC system for multi-axis machine tool. Procedia CIRP, 1, 238–243 (2012). https://doi.org/10.1016/j.procir.2012.04.043Grigoriev S. N., Martinov G. M. An ARM-based multi-channel CNC solution for multi-tasking turning and milling machines. Procedia CIRP, 46, 525–528 (2016). https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.04.036Grigoriev S. N., Martinov G. M. An ARM-based multi-channel CNC solution for multi-tasking turning and milling machines. Procedia CIRP, 46, 525–528 (2016). https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.04.036Валетов В. А., Медунецкий В. В. Обеспечение качества поверхностей деталей на электроэрозионном оборудовании. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, (2(78)), 113–116 (2012). https://www.elibrary.ru/oynxzfValetov V. A., Medunetskiy B. B. Product surface quality providing on electro-erosion equipment. Scientific and Technical Bulletin of Information Technologies, Mechanics and Optics, (2(78)), 113–116 (2012). (In Russ.) https://www.elibrary.ru/oynxzfАбляз Т. Р. Анализ качества обработанной поверхности детали после электроэрозионной обработки. Современные проблемы науки и образования, (2) (2014). [Сетевое издание]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12593 (дата обращения: 13.08.2024).Ablyaz T. R. Analysis of details surface quality after electrical discharge machining. Modern problems of science and education, (2) (2014), available at: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12593 (accessed: 2023.06.28). (In Russ.)Grigoriev S. N., Kozochkin M. P., Porvatov A. N. et al. Electrical discharge machining of ceramic nanocomposites: sublimation phenomena and adaptive control. Helion, 5(10), e02629 (2019). https://doi.org/10.1016/J.HELIYON.2019.E02629Grigoriev S. N., Kozochkin M. P., Porvatov A. N. et al. Electrical discharge machining of ceramic nanocomposites: sublimation phenomena and adaptive control. Heliyon, 5(10), e02629 (2019). https://doi.org/10.1016/J.HELIYON.2019.E02629Григорьев С. Н., Телешевский В. И., Глубоков А. В. и др. Проблемы метрологического обеспечения подготовки производства в машиностроении. Измерительная техника, (5), 27–29 (2012). https://elibrary.ru/pbbtxzGrigoriev S. N., Teleshevskii V. I., Glubokov A. V. et al. The problems of metrological support for the preparation of production in machine construction. Measurement Techniques, 55(5), 526–529 (2012). https://doi.org/10.1007/s11018-012-9993-zГригорьев С. Н., Мастеренко Д. А., Телешевский В. И., Емельянов П. Н. Современное состояние и перспективы развития метрологического обеспечения машиностроительного производства. Измерительная техника, (11), 56–59 (2012). https://elibrary.ru/pjwdxhGrigoriev S. N., Masterenko D. A., Teleshevskii V. I., Emelyanov P. N. Contemporary state and outlook for development of metrological assurance in the machine-building industry. Measurement Techniques, 55(11), 1311–1315 (2013). https://doi.org/10.1007/s11018-013-0126-0Javid Ahmad Ganie, Renu Jain. Basic analogue of legendre polynomial and its difference equation. Asian Journal of Mathematics & Statistics, (12), 1–7 (2019). https://doi.org/10.3923/ajms.2019.1.7Javid Ahmad Ganie, Renu Jain. Basic analogue of legendre polynomial and its difference equation. Asian Journal of Mathematics & Statistics, (12), 1–7 (2019). https://doi.org/10.3923/ajms.2019.1.7Aktaş R., Area I., Pérez T. E. Three term relations for multivariate Uvarov orthogonal polynomials. Computational and Applied Mathematics, 41, 330 (2022). https://doi.org/10.1007/s40314-022-02030-xAktaş R., Area I., Pérez T. E. Three term relations for multivariate Uvarov orthogonal polynomials. Computational and Applied Mathematics, 41, 330 (2022). https://doi.org/10.1007/s40314-022-02030-xBeñat Iñigo, Natalia Colinas-Armijo, Luis Norberto López de Lacalle, Gorka Aguirre. Digital twin-based analysis of volumetric error mapping procedures. Precision Engineering, 72, 823–836 (2021). https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2021.07.017Beñat Iñigo, Natalia Colinas-Armijo, Luis Norberto López de Lacalle, Gorka Aguirre. Digital twin-based analysis of volumetric error mapping procedures. Precision Engineering, 72, 823–836 (2021). https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2021.07.017Yue L., Qinghua Z., Hailing S. A pointer type instrument intelligent reading system design based on convolutional neural networks. Frontiers in Physics, 8, (2020). https://doi.org/10.3389/fphy.2020.618917Yue L., Qinghua Z., Hailing S. A pointer type instrument intelligent reading system design based on convolutional neural networks. Frontiers in Physics, 8 (2020). https://doi.org/10.3389/fphy.2020.618917Прикладная статистика: исследование зависимостей. Справочное издание / Под ред. С. А. Айвазяна. Финансы и статистика, Москва (1985).Prikladnaya statistika: issledovanie zavisimostej. Reference edition, ed. S. A. Ayvazyan, Finansy i statistika, Moscow (1985). (In Russ.)Barnard R. W., Dahlquist G., Pearce K. et al. Gram polynomials and the Kummer function. Journal of Approximation Theory, 94(1), 128–143 (1998). https://doi.org/10.1006/jath.1998.3181Barnard R. W., Dahlquist G., Pearce K. et al. Gram polynomials and the Kummer function. Journal of Approximation Theory, 94(1), 128–143 (1998). https://doi.org/10.1006/jath.1998.3181Баринов И. Н., Тихоненков В. А., Волков В. С., Кучумов Е. В. Обратная задача аппроксимации для полиномиальной кубической функции преобразования датчика. Измерительная техника, (2), 18–21 (2016). https://www.elibrary.ru/vtytalBarinov I. N., Tikhonenkov V. A., Volkov V. S. et al. Inverse problem of approximation for a polynomial cubic transformation function for a sensor. Measurement Techniques, 59(2), 127–132 (2016). https://doi.org/10.1007/s11018-016-0929-x

The authors declare that there are no conflicts of interest present.