Исследование методов регрессионного анализа и нелинейного программирования в задачах калибровки на гониометре

Королев А.Н., Лукин А.Я., Венедиктов В.Ю., Иващенко Е.М.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Королёв А.Н., Лукин А.Я., Венедиктов В.Ю., Иващенко Е.М. Исследование методов регрессионного анализа и нелинейного программирования в задачах калибровки на гониометре // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 6. С. 53–63. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-06-53-63

Korolev A.N., Lukin A.Ya., Venediktov V.Yu., Ivashchenko E.M. Research on methods of regression analysis and nonlinear programming for calibrating a goniometer [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 6. P. 53–63. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-06-53-63

Ссылка на англоязычную версию:

A. N. Korolev, A. Ya. Lukin, V. Yu. Venediktov, and E. M. Ivashchenko, "Research on methods of regression analysis and nonlinear programming for calibrating a goniometer," Journal of Optical Technology. 89(6), 346-352 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000346

Аннотация:

Предмет исследования. Статья посвящена решению задач калибровки на гониометре, построенном с использованием голографического датчика угла и автоколлиматора. Метод. Исследуются методы регрессионного анализа и нелинейного программирования применительно к задачам калибровки на гониометре и определения систематической погрешности датчика угла в составе гониометра для введения поправок к результату измерения. Основные результаты. Проведено исследование методов регрессионного анализа и нелинейного программирования применительно к задачам калибровки на гониометре. Показано, что использование регрессионного анализа позволяет сократить погрешность с 0,15″ до 0,01″. Применение метода нелинейного программирования позволило определить систематическую погрешность датчика угла, входящего в состав гониометра. При проведнии двух циклов измерений погрешность находится на уровне сотых долей угловой секунды. Показана возможность использования метода нелинейного программирования при определении углов отклонений граней призмы от номинальных значений. Практическая значимость. Применение регрессионного анализа к задаче калибровки на гониометре позволяет более чем на порядок сократить размах погрешности. Использование метода нелинейного программирования позволяет упростить процедуру определения систематической погрешности датчика угла в составе гониометра.

Ключевые слова:

гониометр, калибровка, измерение угла, регрессионный анализ, нелинейное программирование

Благодарность:

Проведённые исследования имели финансовую поддержку в рамках гранта РНФ № 20-19-00412.

Коды OCIS: 120.0120, 230.0230

Список источников:

1. ООО «ИНЕРТЕХ» [Электронный ресурс] – http://inertech-ltd.com/
2. СКБ ИС Инкрементные преобразователи угловых перемещений [Электронный ресурс] –https://skbis.ru/products_pdf_2014/angle_increment.pdf
3. Yandayan T., Geckeler R., Just A. et al. Investigations of interpolation errors of angle encoders for high precision angle metrology // Meas. Sci. Technol. 2018. V. 29. P. 064007(15).
4. Kinnane1 M., Hudson L., Henins A., Mendenhall M. A simple method for high-precision calibration of longrange errors in an angle encoder using an electronic nulling autocollimator // Metrologia. 2015. V. 52. P. 244–250.
5. Pisani M., Astrua M. The new INRIM rotating encoder angle comparator (REAC) // Meas. Sci. Technol. 2017. V. 28. P. 045008 (10).
6. Xia1 Y., Wu Z., Huang M. An improved angle calibration method of a high-precision angle comparator // Metrol. Meas. Syst. 2021. V. 28. № 1. P. 181–190.
7. Королев А.Н., Гарцуев А.И., Полищук Г.С., Трегуб В.П. Цифровой автоколлиматор // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 10. С. 42–47.
8. Андреева Т.А., Бохман Е.Д., Венедиктов В.Ю. и др. Оценка метрологических характеристик высокоточного цифрового автоколлиматора с помощью углового энкодера // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 7. С. 1–5.
9. Probst R., Wittekopf R., Krause M., Dangschat H., Ernst A. The new PTB angle comparator // Meas. Sci. Technol. 1998. V. 9. P. 1059–1066.
10. Pavlov P. Aspects of the cross-calibration method in laser goniometry // Meas. Tech. 2015. V. 58. P. 970–974.
11. Павлов П.А. Методика исследования погрешности лазерного динамического гониометра // Измерительная техника. 2020. № 2. C. 29–32.
12. Yandayan T., Akgoz A.S., Asar M. Calibration of high-resolution electronic autocollimators with demanded low uncertainties using single reading head angle encoders // Meas. Sci. Technol. 2014. V. 25. P. 1–16.
13. Watanabe T., Fujinoto H., Nakayama K. et al. Automatic high precision calibration system for angle encoder II // Proc. SPIE. 2003. V. 5190. P. 400–409.
14. Watanabe T., Fujimoto H., Masuda T. Self-calibratable rotary encoder // J. Phys.: Conf. Ser. 2005. V. 13. P. 240–245.
15. Geckeler R., Just A. A shearing-based method for the simultaneous calibration of angle measuring devices // Meas. Sci. Technol. 2014. V. 25(10). P. 105009.
16. Чекирда К.В., Шур В.Л., Косьмина М.А., Лейбенгардт Г.И., Лукин А.Я. Измерение углов многогранных призм на первичном эталоне единицы плоского угла ГЭТ 22-2014 // Измерительная техника. 2017. № 3. C. 19–24.