Сканирующее устройство

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) ПриоритетОпубликовано 070882. Бюллетень М 9 29 С 02 7 1/29 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 070882 ф фМЛе04 Гттвт,)ткЧ 9 О;Т.3:(71) Заявитель Каунасский политехнический институт им, А.Снечкуса(54) СКАНИРУОЦЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к приборостроению, а именно к системам сканирования, и может быть применено дляуправления оптическим лучом,Известно сканирующее устройство,содержащее зеркало, расположенное натрех опорах, одна из которых является неподвижной, пьезоэлектрическиепреобразователи, шарнирно соединенныес двумя подвижными опорами, и генератор-возбудитель 13.Однако это устройство имеет малоебыстродействие из-за недостаточнойжесткости упругой системы подвескизеркала и малые угловые отклонениязеркала (до 0,5 угл.град,). Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является сканирующее устройство, содержащее зеркало, управляемое пьезоэлектрическими преобразователями, и генератор электрических колебаний 2,Недостатками этого устройства являются малое быстродействие, определяемое в основном, системой рычагов и малой жесткостью подвеса зеркал, а также небольшие угловые отклонения зеркала (десятые доли угл. град)Цель изобретение - повышение быстродействия устройства и увеличениеуглов отклонения зеркала.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем зеркало, управляемое пьезоэлектрическимипреобразователями, и генератор электрических колебаний, к зеркалу прикреплено кольцо с внутренней сферической поверхностью, в устройствовведены три концентратора ультразвуковых колебаний, расположенных через 120 , оси которых параллельныоси зеркала, контактирующих с коль цом и прикрепленных к пьезоэлектрическим преобразователям.На фиг.1 изображено предлагаемоесканирующее устройство, общий вид,вертикальный разрез; на фиг.2 - раэ"рез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 - блоксхема устройства.Сканирующее устройство содержитзеркало 1, которое неподвижно скреплено с кольцом 2 с внутренней сфе рической поверхностью радиусом К.Кольцо 2 своей сферической поверхностью опирается на три концентратора 3 ультразвуковых колебаний(например, ступенчатых) . К нижней ча сти концентраторов на акустическомконтакте прикреплены Ьезозлектриче"КИЕ 1 РЕС 1 зраэснаТЕЛИ 4 н ниде и.езскеса.1 и Вских дискон, Кцен. 1: ат 1;сы ,л 1 .раэ 11 уксвйх колесьйны н держателе 5 и узловых плосксстях т.е. и тех местах, где продсльнье колебания равны нулю, Де 11 жате 1.5 установлен н корпусе б. Упс гийприжим кольца 2 с зеркалом 1 обесгечивается пружиной 7, другой конецкоторой закреплен в центре сферыкОльца, Лля контроля углОБОБО Отклонения сканируемого зеркала. 1 на корпусе б установлен измерительный преобразователь Я, который через усилятель-преобразователь 9 1 одключен кодному Входу сраВниВающегО устрОйст -на 10, другой Вход последнего соединен с задающим устройством 11,. Вы-.ход сранинающего устройства 1 О псдкличек к одному входу управляющего устройства 12, другой вход которого подсоелинен к генератору 13 электрических колебаний, К выходу управляющего устройства 12 подключеныпьезоэлектрические преобразователи 4Сканирующее устройсво работае следующим образом.Сигналы, задающие требуемоеполажение зеркала , поступают с задающего устройства 11 на один входсравнивающего УстрОйстна 10 11 а Цру -гой вход которого через усилитель-.преобразователь 9 грихсдит информация от измерительного преобразователя 8 о,цействительном положении зеркала 1 Выходной сигнал сравнивающего устройства 10 н зависимости ат значения и знака разности входных сигналов поступает на Вход управляющего устройства 12. Управляющее устройство 12 подключает соответствующим образом пьезоэлектрические преобразователи 4 к генератору 13 электрических колебаний. Электрическ 1 е колебания генератора 13 возбуждаютультразвуковые колебания н пьезсэлек- зстрических преобразователях 4 и концетраторах 3 ультразгукавых колебаний,Управляющее устройство 12 обеспечивает два уровня возбуждения концентраторов 3 ультразвуковых кслеба. ний. В первом Уров.е амплитуды продольных колебаний концентраторов 3 небольшие и обеспе пинают только значительное (до 955 снижение силы трения между кольцом и опорными концами концентраторов 3.Во нтором уронне возбуждения концентраторов 3, хара,ктеризуемом максимальными амплитудами продольных колебаний в зонах контакта кольца 2 с концами колеблющихся коцентрагоран 3, возбуждаются косые Бысакочастотные соударения, приводящие к обраэананию момента поворота относител 1. - но оси, проходящей через центр сферы радиусом К и пер 11 енцикулярной нла.к со ги в когорой лежит центр сфер 1 и эси Остьетству 1 х 1 егО и. еОбразоь аБ.1.1 с р 1 г огносительно любой оси, . роходящей через точку 0 центр сферы, раизводится су."ииронакием векторон моментов, возбуждаемых соответствую Ии преобразователями. В слуае, когда поворот относительно ка - кой-тэ аси обеспечивается одним или ляумя пьезоэлектрическими преобразонателями, к электродам остальных 11 ьезоэлектрических преобразователей 1 Одкл очается пониженное напряжение ,т:е. первый УроВень Вазбужг 1 ения)При колебаниях пьезоэлектрических 11 реобразователей 4 в виде пьезокерамических дисков по всей суммарной длине пьезоэлектрического преобразоБатля 4 и концентратора 3 ул,тразвуконых кслеба 1 ий УстанаВлиВаетсЯ стоячая Волна с узловой плоскостью вместе креплсния.11 р 1111 енение концентраторов 3 ультразвуковых колебаний способствует увеличению амплитуд, что увеличивает скорость отклонения 1 вращения 1 зеркаг 1 а 1, Скорость Вращения зеркала 1 будет максимальной, когда касательная н точке соприкос:1 овения сфериеской поверхности с концентратором 1 будет проходить пад углом с.= 45 г . е когда будет ньГОлЯтьс 51 состОс:пение г = Ксоз 45 . Макси 1 лалн 1 е углы отклонения зеркала 1 определяются геомегрическими размрами сферической псьерхности кол.а 2 Ограничители максимальных угловых отклонений зеркала 1 на Фиг.1 не показаны),Экспериментально исследовался дей.тну 1 сщий макет сканирующего устройст. а с 11 ьезоэлектрическ:ими греобразсвагелями В виде пьезокерамических дискон с размерами 1 121,4 мм, концент заторами ультразвукОВых колебаний ,с:упенчатыми 11230 мм и к:сльцом с Внутренней сферической поверхностью радиусом К = 25 мм. ,еэонансная час".ота пьезоэлектрических преобразователей с концентраторами уль.развуксВых колебаний30 Гц. В качестве генератора электриче:ких колебаний был применен генератор ГЗ/1.Зк периментальное исследование макетэ. сканируемого устройстна псказалс, что быстродействие ск-нирования повысилссь на 70, а углы отклонения сканируемого элемента - зеркала увел 11 чились Б 3 раза.Формула изобретенияСк аКирующее устройство, содержащее зеркало, управляемое гьезоэлектрическими преобразователям, и геератор ;лектрических колебаний,9496 8 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения его быстродействияи увеличения углов отклонения, к зеркалу прикреплено кольцо с внутреннейсферической поверхностью, в устройство введены три концентратора ультразвуковых колебаний, расположенных через 120, оси которых параллельныоси зеркала, контактирующих с кольцом и прикрепленных к пьезоэлектрическим преобразователям.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3981566, кл.3505 285, опублик. 1976.2. Патент ГША 9 3902783,кл.С 02 Г 1/29, опублик, 1975 (прототип). НИИПИ Заках 5746/3 ираж 518 Подписное илиал ППП "Патент",