Двухкоординатное сканирующее устройство

 

Союз Советския

Социалистическия

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >742853 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 260178 (21) 2574455/18-25 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 02 F 1/29

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 250680 Бюллетень Ì9 2 3 (53) УДК 535. 8 (088 . 8) Дата опубликования описания 250680

В. И.. Алексеенко, P. Ю. Бансевичус, A. В. Бусилас, К. И. Рагульскис и М. A. Рытов (72) Авторы изобретения (54) ДВУХКООРДИНАТНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к приборостроению, в частности, к устройствам отклонения света и может быть использовано при создании сканирующих систем в лазерной связи.

Известны двухкоординатные сканирукщие устройства, состоящие .иэ зеркала, тзтражакщего оптический луч, и пьезоэлектрических приводов, производящих

-отклонение Зеркала (1). В таком уст)0 ройстве в качестве приводов поворо.та зеркал используются столбики, набранные иэ пьезоэлектрических дисков и воздействующие на зеркала через систему рычагов. 15

Недостатком этого устройства являются малые максимальные углы отклонения зеркала, не превышающие нескольких угловых минут (до 10) .

Наиболее близким к изобретению по 20 технической сущности и достигаемому результату является двухкоординатное сканирукщее устройство, содержащее зеркало, расположенное на трех опорах, два пьезоэлектрических привода, шарнирно соединенных с двумя опорами, генератор-возбудитель (2).

Недостатками данного устройства являются малые углы отклонения зеркала и невысокое быстродействие Это З0 объясняется малыми допустимыми углами отклонения, характерными для биморфных пьезоэлектрических приводов, и их недостаточной жесткостью на изгиб.

Цель изобретения — увеличение максимального угла отклонения зеркала и повышение быстродействия сканирования.

Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит управляющее устройство, дешифратор, усилитель-интерполятор и датчик действительного положения зеркала, при этом каждый привод выполнен иэ двух, взаимно перпендикулярных в исходном положении и поджатых друг к другу, пьеэокерамических стержней, закрепленных шарнирно относительно корпуса, а электроды стержней подсоединены к управляющему устройству, к одному входу которого через дешифратор и усилитель-интерполятор подключен датчик действительного положения зеркала, а .к другому — генератор высокочастотных колебаний.

На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, вид сверху; на фиг. 2 схематически изображен привод. (71) Заявитель Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса

742853 (О

Формула изобретения

60

Эерк ало 1 при помощи пружины 2 прижимается к неподвижной опоре 3 и к двум подвижным опорам .4. Каждая подвижная опора 4 расположена на горизонтальном пьезокерамическом стержне 5, к которому пружиной 6 поджат вертикальный пьезокерамический стержень 7. В исходном положении пьезо-! керамические стержни 5 и 7 находятся во взаимно перпендикулярном положении, и поверхность контакта горизонтального стержня 5 выполнена как дуга окружности с радиусом R6

2 где 6 — полна я дли на стержня .

Йьезокерамические стержни 5 и / явЛяются пьезоэлектрическими преобразователями колебаний и крепятся к корitycy 8 шарнирно, причем шарниры 9 и

10 расположены в узлах колебаний (см.эпюры на фиг. 2). На оси шарнира

9 горизонтального стержня 5 крепится лепесток 11 с сектором кругового растра 12, сопряженного с таким же сектором неподвижного растра 13. Источник света 14 просвечивает через ,Образующуюся в растровом сопряжении муаровую картину, изменение интенсивНости которой фиксируется фоточувствительным элементом 15, подсоединенНым к входу интерполятора 16, служащего для повышения дискретности задаНия и отсчета угла сканирования. Выход .интерполятора 16 подсоединен к

Входу дешифратора 17, к другому входу

Которого подсоединяется управляющий сигнал 18. Выход дешифратора соедиНен с блоком 19 управления, который коммутирует подсоединение генератора

20 высокочастотных электрических колебаний к электродам стержней 5 и 7.

Сканирующее устройство работает следующим образом.

Выходные сигналы 18, задающие требуемое положение зеркала 1, поступают в дешифратор 17, в другой вход которого через усилитель-интерполятор 16 от датчика поступает информация о текущем значении угла поворота зеркала

1.

В зависимости от рассогласования текущей и заданной координаты дешифратор 17 выдает импульсы управления блоку 19 управления, который подключает соответствующим образом напряже ние генератора 20 к электродам преобразователей 5 и 7, которые начинают совершать высокочастотные ре зонансные колебания с частотой 1 где С вЂ” скорость звука в материале преобразов ателя; длина преобразователя (см. фиг. 2), т.е. по длине преобразователя укладывается половина волны (см. зпюры на фиг. 2) и с узлом колебаний в середине преобразователя. В зоне контакта преобразователей 5 и 7 суммируются два типа колебаний, тангенциальные, задаваемые преобразователем 7, и нормальные к поверхности контакта, задаваемые преобразователем 5.

Частоты колебаний обоих преобразователей одинаковы (заданы генератором 20.) Таким образом, в зоне контакта происходят косные соударения большой частоты, приводящие к появлению однонаправленных импульсов с частотой равной частоте питания преобразователей 5 и 7, преобразователь

5 совершает поворот по оси, находящейся в его середине (в узле колебаний) . Это движение с передаточным отношением i через опору 4 передается зеркалу 1 Q

1 "Д где < .— угол наклона зеркала 1;

9 — угол поворота преобразователя 5;

10,9 для реализованного образца устройства.

При реверсировании меняется фаза колебаний одного иэ преобразователей на 180 (пунктирная кривая на фиг. 2) и направление действия импульсов меняется на противоположное. Чувствительность такого привода очень высока (сотые доли микрометра), так как амплитуды колебаний очень малы {несколько микрометров), а частоты большие — от 20 кГц до 200 кГц.

Быстродействие сканирования зависит только от величины момента привода,так как частота первого резонанса зеркала 1 на упругой связи (в которую входит изгибная жесткость преобразователя 5) довольно высокая.

Эффективность предлагаемого двухкоординатного сканирующего устройства заключается в значительном увеличении максимального угла отклонения зеркала (до 5 в изготовленном макете), и тем самым в повышении функциональных воэможностей сканирующего устройства, а также повышении быстродействия, ввиду отсутствия в упругой цепи привода звеньев с пониженной жесткостью.

Двухкоординатное ск анирующее устройство, содержащее зеркало, расположенное на трех опорах, два пьезоэлектрических привода, шарнирно соединенных с двумя опорами, генератор возбудитель,отличающееся тем, что, с целью увеличения максимального угла отклонения зеркала и повышения быстродействия сканирования, оно дополнительно содержит управляющее устройство, дешифратор, уси.литель-интерполятор и датчик действительного положения зеркала, при этом каждый привод выполнен из двух, взаимно перпендикулярных в исходном поло742853

Фиг. 2

Составитель A. Васильев

Техред О. Андрейко Корректор М. Демчик

Редактор С.Суркова

Заказ 3457/40 Тираж 569 Под пис ное

ЦНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 женин и поджатых друг к другу, пьезокерамических стержней, закрепленных шарнирно относительно корпуса, а электроды стержней подсоединены к управляющему устройству, к одному входу которого через дешифратор и уси- 5 литель-интерполятор подключен датчик действительного положения зеркала, а к другому генератор выгокт астотных колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертнэе

1. Патент США Р 3902783, кл. 350 — 6, опублик. 1975

2. Патент CEJA М 3981566, кл.350-285,опублик. 1976 (прототип).