Способ балансировки лучом лазера

 

Изобретение относится к технологии приборостроения. Цель изобретения - повышение точности и производительности балансировки. Перед балансировкой осуществляют генерацию лазерных импульсов разных энергий, регистрируют распределение мощности излучения в течение каждого импульса генерации, определяют фазовый сдвиг относительно начала генерации и учитывают его при генерации лазерных импульсов при коррекции дисбаланса. 5 ил, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s G 01 М 1/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869810/28 (22) 23.07.90 (46) 30,10,92, Бюл. N 40 (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э,Циолковского (72) В,M.Ñóìèíîâ, П,Н.Баранов, С.Н.Куликов, T.Þ,Ìoãèëüíàÿ и Н,Б.Анфимов (56) Суминов В.И. и др. Автоматизация процессов балансировки гироскопов на упругом подвесе в среде с низким давлением, Механизация и автоматизация производства, 1985, N1,,с.13-14.

Авторское свидетельство СССР

N 1210078, кл. G 01 М 1/38, 1982.

Изобретение относится к технологии приборостроения и может быть использовано для балансировки гироскопов, вращающихся на рабочей скорости вращения лучом лазера.

Целью изобретения является повышение точности и производительности, а также обеспечение сходимости процесса балансировки.

На фиг,1 представлена схема формирования угловой ошибки коррекции дисбалансов лучом лазера; на фиг.2 представлено типичное распределение плотности мощности лазерного излучения по длительности импульса, а также проиллюстрирована методика определения требуемого времени лазерного импульса исходя из равенства энергий; на фиг.3 представлена схема измерения длительности лазерного импульса; на фиг.4 представлена структурная схема, иллюстрирующая реализацию предложенного способа коррекции дисбалансов. Ж 1772637 А1 (54) СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ЛУЧОМ ЛАЗЕРА (57) Изобретение относится к технологии приборостроения. Цель изобретения — повышение точности и производительности балансировки, Перед балансировкой осуществляют генерацию лазерных импульсов разных энергий, регистрируют распределение мощности излучения в течение каждого импульса генерации, определяют фазовый сдвиг относительно начала генерации и учитывают его при генерации лазерных импульсов при коррекции дисбаланса. 5 ил, 2 табл, лучом лазера; на фиг.5 представлены фотографии формы лазерных импульсов ЛТУ

"Квант-16" (см. табл,1), Ротор 1 устанавливают в приспособление для коррекции и разгоняют до частоты балансировки. Вибрация ротора воспринимается датчиком вибрации 2 и преобразуется в электрический сигнал с частотой, равной частоте вращения ротора,и амплитудой, пропорциональной величине дисбаланса. Указанный электрический сигнал поступает на вход блока 3 определения параметров дисбалансов, на второй вход поступают импульсы с фотооптического датчика 4, воспринимающего светоконтрастную метку на поверхности ротора. На выходе блока 3 формируются два электрических сигнал — в виде уровня постоянного напряжения, пропорционального величине дисбаланса, управляющего напряжением накачки лазера 5, а следовательно, и энергией генерируемого импульса, и импульсный сигнал, задний фронт которого несет информацию о прохождении "тяже1772637

В этом случае удаляемые массы m (W<) и mz(Wz) ра вн ы между собой, а

Лр = 2 тих f — угол коррекции m, то есть угловая ошибка коррекции дисбаланса (где

5 f — частота балансировки), Момент времени гх определим исходя из условия равенства энергий

М/1=И/2, 10 тогда

Тх,/ q(r,0)бт=,/ q(T, U)d,(8)

15 <х

После аппроксимации формы лазерного импульса функцией вида q(U, т) и вычисления определенных интегралов в выражении (8) определяется время r .

В качестве примера практической реализации определим время для лазера

"Квант-16", работающего в режиме свободной генерации с параллельно-согласован25 ным включением катушек индуктивности разрядного контура.

С этой целью экспериментально определены формы лазерных импульсов (в соответствии со схемой фиг.3), фотографии

30 которых представлены на фиг.5. Параметры лазерных импульсов сведены в табл.1.

Сведем в табл.2 численные данные qi u т в зависимости от U (см. фиг.ф

Проведенный многофакторный регрес35 сионный анализ методом наименьших квадратов с проверкой адекватности созданной модели позволил получить следующую зависимость: (4) mg=kW=k1 U, или тк = К q (t, U ) d т. о (5) (6) Dg =R >, m> cosp, Dk =R m. сов Лrp, У (7) 92 5 дя

40 ц(т, U)=0,16 г U+0,150т+0,5ю U+ (9) Можно положить с большой степенью точ45 ности, что

Определим угловую ошибку коррекции дисбаланса А р исходя из условия, что величина удаляемых масс до и после угла 50

Лр равна между собой. Для этого найдем такой момент времени õ (см,фиг.2), при котором имеет место равенство энергии W> и

О/2 при условии:

= f q(r,0)б, Тх или

W =\И 1+0/2, лого" места в фокусе оптической системы лазера.

Этот импульсный сигнал поступает на вход ждущего генератора 6, где осуществляется его задержка на время тз =Тою — Тх, где т ь — время одного оборота ротора. Сигнал с выхода ждущего генератора 6 поступает на блок управления лазером 5, инициирует генерацию импульса.

Определим время упреждения начала генерации лазерного импульса. С допущением, что корректируемая масса m пропорциональна энергии W ëàçåðíîão импульса и напряжению накачки лазера U, можно записать:

При коррекции дисбаланса вращающегося тела неподвижным лучом лазера: где R — радиус коррекции, pj — угол i-й корректируемой массы, или где mg — суммарная масса, удаляемая за импульс, Лр — приведенный угол коррекции

m> соответствующий угловой ошибке, см.фиг,1.

С учетом (5) выражение (7) примет вид:

Dk =Rk f q(s, U)dtcoshp. о где W — суммарная энергия лазерного импульса.

ЗФ 22

+ Зт — 0,028m U-1,02 U — 0,163.

f q(z, U)dr= f а(, U)dr=

52 5 55 2

0,032m U+0,15Ur+0,186 U+0,75ò Ф 32 2 — 0,007m 0 — 0,34m U — 0,163= 5,76U+

1772637

Ф

+ 6,252U — 0,896U — 0,3264, (10) 5 Ф 3

0,01037тх — 0,73 ьх+2,186 ьх+

+ 0,75 Тх — О, 1 63ьх = 2 78533, 20

Таблица 1 т а б л и ц а 2 ветки времени излучения Ц,мс

0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1, Напряжение накопителя

U В

Энергия излучения

11, Дж

0 025 75 2>0 225 25

25,4

23,3

16,5

10,6

6,0

2,0

16оо

14оо

1000 г,8

2,55

2,2

2,0

1,0

0,3

2,5 3,0

0 2,5 2,7

0 175 25

0 1,5 1,7

0 1,0 1,3

0 0,55 0,32,5 2,25

2,5 2,25 г,0

1,8 1,3

1,75 0,5

0,1 0

2,0 1,75

2,0 1,5

0,8 0,5

0,25 0

0 0

1,25, 1,25

0,5

1,0 0

o,8 о

0 0

0 0

0 0

0 0 мгновенное значение плотности мощности лазерного импульса q; откуда для каждого значения U можно определитых.

Например для U--1,8 (напряжения накопителя 0=1800 В) определяется из уравнения; откуда tx= 1,1 мс, Таким образом, для любого значения напряжения накопителя лазера U можно определить требуемое время тх опережения начала генерации лазерного импульса момента прохождения тяжелого места ротора в фокусе оптической системы лазера.

Формула изобретения

Способ балансировки лучом лазера, заключающейся в том, что вращают ротор, измеряют величину и угол дисбаланса в плоскости коррекции, совмещают фокус оптической системы лазера с плоскостью коррекции и корректируют дисбаланс, генерируя лазерные импульсы, энергией ко5 торых управляют в зависимости от величины дисбаланса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности, генерируют лазерные импульсы с временным опережением

10 относительно прохождения "тяжелого" места в фокусе оптической системы на величину

tx, определяемую для конкретного лазерного импульса, исходя из выполнения условия равенства энергий начальной и конечной

15 половин импульса генерации:

<х оо

f а1(б, )d = f ei(U )d . где q (1$, т) — мощность лазерного импульса;

U — напряжения накачки; т — длительность лазерного импульса.

1772637

1772637

1772637

Составитель С.Куликов

Техред M.Моргентал Корректор И,Шмакова

Редактор

Заказ 3838 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушскгя наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101