Прецезионное отклоняющее устройство

 

„.81.1„„.ЩЯЯ7 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

351) G 02 в 27/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Â + 6 17616 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3434464/18-10 (22). 06 .05.82 (46) 15.10.83. Бюл . Ч 38 (72) А.В. Болдышев, И.А. Вевюрко, И.Л. Кушнир, С.В. Медушев, В.Е. Ремизов, С .А. Стома и Н . Н. Шереметьевский (71) Всесоюзный научно-исследова.тельский институт электромеханики (53) 535.8(088.8) (56) 1 . Авторское свидетельство СССР

У 324600, кл. G 01 t 5/06.

2. "Приборы и техника эксперимента", 1976, 9 1, с . 227 (прототип) . (54)(57) 1 ° ПРЕЦИЗИОННОЕ ОТКЛОПЯЯЦЕЕ

УСТРОЙСТВО для сканирования. изображений, содержащее сканирующее зеркало, закрепленное на кардановом подвесе, магнитоэлектрический привод, интерферометрический измеритель перемещение сканирующего зеркала, включающий оптические отражатели в виде трипель-призм, скрепленных с зеркалом, и основание, конструктивно соединяю-: щее неподвижные части устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,, с целью повышения точности и надежности работы устройства, оно снабжено жесткой. рамой, установленной на собственных подшипниковых опОрах, на которой закреплены магнитопроводы, устройством центрирования рамы относительно основания, кроме того магнитоэлектрический привод выполнен в виде двух пар токопроводящих катушек, причем катушки каждой пары одинаковы, соединены последовательно и закреппены на корпусе зеркала симметрично относительно центра карданова подвеса, магнитная система выполнена в виде двух пар одинаковых магнитопроводов с постоянными магнитами, в воздушном зазоре между полюсами которых размещены упомянутые катушки, расположенные симметрично относительно центра карданова подвеса зеркала.

1048447

2. Устройство по и, 1, а т л ич ающе е с я тем, чтожесткая рама, установлена на кардановом подвесе, расположенном концентрично с кардановым подвесом зеркала, 1

Изобретение относится к оптическим отклоняющим устройствам для сканирования иэображений и может быть использовано в измерительных приборах для точного кодирования ви5 деоинформации, а также в телевизионных установках с кодированием для дистанционной передачи кода изображений, а также в установках для регистрации кодированных изображений, Известно прецизионное отклоняющее устройство для кодирования графической информации, содержащее сканирующее зеркало с магнитоэлектрическим приводом и интерферометрический измеритель перемещений сканирующего зеркала (луча), в котором сканирующее зеркало закреплено на точечной опоре, оптические отражатели интерферометра выполнены в виде трипельпризм и закреплены в оправе сканирующего зеркала, а токовые рамки магнитоэлектрического привода выпол- нены в виде двух взаимно перпендикулярных окружностей, скрепленных 2 с зеркалом и помещенных в зазор между полюсами магнитной системы, причем поверхности полюсов представляют собой концентрические сферы Г1), Опи-, санное устройство является двухкоорди- ЗО натным отклоняющим устройством, предназначенным для точного перемещения по заданной программе сканирующего зеркала относительно неподвижного основания, на котором фиксируются

35 элементы оптической схемы интреферометра °

К недостаткам устройства относится установка сканирующего зеркала на точечной опоре, которая несмотря на наличие магнитного фиксатора позволяет перемещаться зеркалу вокруг оси, перпендикулярной к его плоскости, что нарушает закон движения сканирующего луча. Кроме того, точечная опора ненадежна при механических воз3, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что жесткая рама установлена на одноосной подшиппиковой опоре, соосной с одной из осей врашения зеркала.

2 действиях (вибрациях, ударах). Несимметричное относительно центра вращения зеркала расположение рамок и магнитной системы привода приводит при наличии управляющего тока в рам ке к появлению сил, действующих на опору и, в противоположном направлении на магнитную систему. На магнитную систему действует также момент, равный и противоположный моменту, действующему на зеркало. Поскольку опора и магнитная система конструктивно скреплены с основанием, на котором фиксируются элементы интерферометра, то указанные силы и указанный момент, постоянно возникающие вследствие необходимости управления положением зеркала по заданной программе, вызывают вибрацию зеркала

1и других элементов оптической схемы интерферометра, что нарушает условия

его нормальной работы и снижает точность, особенно в быстродействующих отклоняющих устройствах.

Наиболее близким к предлагаемому является прецизионное двухкоординатное сканирующее устройство, содержащее сканирующее зеркало, магнитоэлектрический привод и интерферометрический измеритель перемещений, в котором зеркало укреплено на кардановом подвесе, практически исклю" чающим возможность поворота зеркала вокруг оси, перпендикулярной к его плоскости. Подшипники карданова подвеса более устойчивы к разрушающим воздействиям 121.

Недостатком известного устройства является одностороннее, несимметричное относительно центра вращения зеркала расположение рамок и магнитных систем и наличие жесткой связи между магнитной системой и основанием, на котором закреплены элементы оптической схемы интерфераметра, вследствие чего точность интерферо447 4 сом зеркала 1, и подшипников 5 и 6, посаженных на полуоси, жестко скрепленные с рамкой 2, наружные кольца которых размещены в гнездах кронштейнов основания 7, магнитоэлектри- ческий привод, состоящий из двух пар токовых катушек 8 и 9 и магнитной системы в виде двух пар 10 и 1! одинаковых магнитопроводов с постоянны- . ми магнитами ° Катушки каждой пары одинаковы, соединены последовательно, закреплены на корпусе зеркала 1 попарно симметрично относительно центра карданова подвеса и размещены в зазоре между полюсами магнитопроводов 10 и 11 . Магнитопроводы также расположены симметрично относительно центра карданова подвеса зеркала и закреплены на жесткой раме 12, которая установлена на собственных подшипниковых опорах 13. Наружные кольца подшипников 13 помещены в гнезда наружной рамы 14, которая при помощи подшипниковых опор

15 скреплена с основанием 7 Устройства. Возможен вариант выполнения устройства, при котором рама 12 с магнитными системами 10 и 11 .устанавливается на одноосной опоре, содержащей одну пару подшипников 12 и

15. Интерферометрический измеритель перемещений зеркала 1 по каждой иэ двух осей поворота содержит оптические отражатели в виде трипель- приэм 16, систему зеркал 17, Фотоприемники 18 (на фиг. 1 элементы 17 и

18 показаны для одной оси) и лазерный источник излучения 19. Оптические отражатели 16 закреплены на тыльной стороне зеркала 1. Элементы интерферометра 17-19 жестко связаны с неподвижным основанием 7. Кроме того, отклоняющее устройство снабжено устройством центрирования магнитной системы, выполненным, например, в виде четырех пружин 20, упруго Фиксирующих положение рамы 12 с магнитными системами относительно основания 7, Устройство работает следующим образом .

При пропускании тока через катушки 8 и 9 привода на каждую из катушек действует сила, величина и направление которой зависит <>т величины и направления тока в катушке и индукции магнитного поля в зазоре магнитной системы, Равная ей и противоположно направленная сила действует на магнитную систему. 1 ак как

Подшипниковые опоры, упомянутой жесткой рамы, могут быть выполнены в виде карданова подвеса, расположенного концентрично с кардановым подве45 сом зеркала или упомянутая рама может быть установлена на одноосной подшипниковой опоре, соосной с одной иэ осей вращения зеркала.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг..1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство содержит плоское зерка-, ло 1, закрепленное на кардановом под- 55, весе, состоящем из жесткой рамки 2 с подшипниками 3 и 4, посаженными нй полуоси, жестко скрепленные с корпу3 1048 метра может быть практически реализована только в устройствах с малым быстродействием. В быстродействующих системах с достаточно большими корректирующими воздействиями нормаль5 ная работа интерферометра нарушается.

Цель изобретения — повышение точности и надежности работы отклоняющего устройства, 1О

Поставленная цель достигается тем, что прецизионное отклоняющее устройство для сканирования изображений; содержащее сканирующее зеркало, закрепленное на кардановом подвесе, магнитоэлектрический привод, итерферометрический измеритель перемещений сканирующего зеркала, включающий оптические отражатели в виде трипель, призм, скрепленных с зеркалом, и основание, конструктивно соединяющее неподвижные части устройства, дополнительно снабжено жесткой рамой,.установленной на собственных подшипниковых опорах, на которой закрепле-. 5 ны магнитопроводы, устройством центрирования рамы относительно основания, кроме того магнитоэлектрический привод выполнен в виде двух пар токопроводящих катушек, причем катушки каждой пары одинаковы, соединены последовательно и закреплены на корпусе зеркала симметрично относительно центра карданова подвеса, магнитная система привода выполнена в виде двух нар одинаковых магнитопроводов с постоянными магнитами, в воздушном зазоре между полюсами которых размещены упомянутые катушки, расположенные симметрично относительно центра

40 карданова подвеса зеркала.

В 10484 катушки соединены попарно последовательно,. по ним в каждой паре проте.кает одинаковый ток. Вследствие симметричного относительно центра враще+ ния зеркала расположения катушек и

5 магнитных систем катушки каждой пары находятся в одинаковом магнитным гоЛе. Поэтому на зеркало при любом его положении и при любых эначенияк тока действует пара равных сил, равноудаленных от центра вращения зеркала.

На раму 12 с магнитными системами и на зеркало 1 действует равная и противоположно направленная пара сил, Под действием указанной пары сил зер- 1S кало 1 и рама 12 с магнитными системами поворачиваются в противопо.ложные стороны и, поскольку суммарный кинетический момент системы (зеркало

1 и рама 12 с магнитными системами) равен нулю, повороту зеркала на ограниченный угол Ч соответствует поворот рамы на ограниченный угол с 3

3М Э

25 где 3 - момент инерции зеркала 1;

3 — момент инерции рамы 12 с магнитными системами 10 и

11 с учетом момента инерции рамы 14.

Таким образом, на основанием 7, на котором закреплены элементы оптической схемы интерферометра, со стороны работающего привода не оказываются никакие. воздействия, что поэ35 воляет обеспечить точную работу ин терферометрического измерителя перемещений сканирующего зеркала . Центрирующее устройство 20 удерживает раму с магнитными системами от дрейфа который может возникнуть под воздействием случайных внешних сил (неточная балансировка, медленные повороты устройства в целом, движение воздуха и т.д.) . Под действием внешней

47 б силы среднее положение рамы 12 с магнитными системами, относительно которого происходят ее повороты, связанные с работой устройства, несколько смещается, что вызывает соответствующее корректирующее воздействие на раму со стороны центрирующего устройства, Таким образом, среднее положение рамы с магнитными системами остается приблизительно постоянHbIM .

Возможны различные варианты исполнения катушек и магнитных систем и связанные с этим различные варианты питания катушек. При расположении катушек, показанном на фиг. 1, поворот вокруг одной оси обеспечивается при последовательном согласном включении двух пар катушек, вокруг другой оси — при последовательном встречном включении двух пар катушек . Если пары катушек и соответствующие магнитопроводы расположены вдоль оси качания зеркала, то для поворота вокруг каждой оси ток в каждую пару катушек подается независимо. Возможно выполнение катушек в виде параллельных цепей так, что одна параллельная цепь образуется согласно включенными парами катушек, показанных на фиг. 1, и обеспечивает поворот зеркала вокруг одной оси, а другая параллельная цепь образуется встречно включенными парами катушек и обеспечивает поворот зеркала вокруг другой оси.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известными устройствами и прототипом, принятым эа базовый объект, позволяет за счет исключения действия механических возмущений на опоры и интерферометр со стороны работающего привода повысить точность и надежность работы отклоняющего устройства„

l 048447

1b f237 1 Р 10

11 3

f0 8

Фиг2 б-Е пйе нут

12,5

Физ.3

Составитель В. Васенов

Редактор К. Волощак Такоеча С.Мигунова Корректор В.Гирняк

Закаэ 7928/53 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушскав наб, g. 4/5

Филиал ППП "Патент",, r. Ужгород, ул, Проектная, 4