Прецезионное отклоняющее устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 19) 1 МИ 42602 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ЕН(71) Всесоюзный нательский институт(56) 1, АвторскоеУ 324600, кл. Ц 012. "Приборы и тта", 1976, 9 1, с. нова ивно соединяюустройства,я тем, чтоости и надежа, оно снабтановленной н конструкижные части щее непод о т л и ч Ф 38И.А, Вевю юще еышения т оф Ре- тьевелью п ы устройст й рамой, у ности работ жено жестко собственных которой зак устройством сительно ос едушев, В.Е Н.Н. Берем вых оп рах, н чно-исслед лектромеха ны ма аеп нитопроводы,ния рамы атно в н оме того магнивыполнен в виия видетельстве 5/06,хника экспе227 (протот оэлектрически и одящих катушек, й пары одинакоимени),1. ПРЕ О для ржащее ное на ЦИЗИОННОЕ к аниров ан ОН центра карданова система выполне" гниодинаковых м иными магнит канирующ арданово кий прив здушном зазоре между полюс лектричеический омянутые катушимметрично отно оторых размещ и, расположе ительно центр еркала,змерительзеркала,тели в вид)е щег арданова по е отр пленных с зм,17(54) (57 УСТ РОИС ний, со закрепл магнито феромет ние ска оптичес пель-пр я изображее зеркало,подвесе, д, интер- перемещевключающийе тризеркалом,де двух пар токопро причем катушки кажд вы, соединены после креплены на корпусе рично относительно подвеса, магнитная на в виде двух пар топроводов с постоя овательно и зазеркала симмет1048447 2. Устройства по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я темчто жесткая рама, установлена на кардановом подвесе, расположенном концентрично с кардановым подвесом зеркала,1Изобретение относится к оптическим отклоняющим устройствам длясканирования иэображений и можетбыть использовано в измерительныхприборах для точного кодирования ви 5деоинформации, а также в телевизионных установках с кодированием длядистанционной передачи кода иэображений, а также в установках для регистрации кодированных изображений,Известно прецизионное отклоняющееустройство для кодирования графической информации, содержащее сканирующеезеркало с магнитоэлектрическимприводом и интерферометрический измеритель перемещений сканирующегозеркала (луча), в котором сканирующее зеркало закреплено на точечнойопоре, оптические отражатели интерферометра выполнены в виде трипельпризм и закреплены в оправе сканирующего зеркала, а токовые рамкимагнитоэлектрического привода выпол-нены в виде двух взаимно перпендикулярных окружностей, скрепленных 25с зеркалом и помещенных в зазор между полюсами магнитной системы, причем поверхности полюсов представляютсобой концентрические сферы Г 11, Опи-,санное устройство является двухкоорди- ЗОнатным отклоняющим устройством, предназначенным для точного перемещенияпо заданной программе сканирующегозеркала относительно неподвижногооснования, на котором фиксируются35элементы оптической схемы интреферометра,К недостаткам устройства относится установка сканирующего зеркалана точечной опоре, которая несмотряна наличие магнитного фиксатора позволяет перемещаться зеркалу вокругоси, перпендикулярной к его плоскости, что нарушает закон движения сканирующего луча, Кроме того, точечнаяопора ненадежна при механических воз 3, 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. 1действиях (вибрациях, ударах), Несимметричное относительно центра вращения зеркала расположение рамок имагнитной системы привода приводитпри наличии управляющего тока в рам ке к появлению сил, действующих наопору и, в противоположном направлении на магнитную систему. На магнитную систему действует также момент,равный и противоположный моменту,действующему на зеркало. Посколькуопора и магнитная система конструктивно скреплены с основанием, на котором фиксируются элементы интерферометра, то указанные силы и указанный момент, постоянно возникающиевследствие необходимости управленияположением зеркала по заданной программе, вызывают вибрацию зеркала1 и других элементов оптической схемыинтерферометра, что нарушает условияего нормальной работы и снижает точность, особенно в быстродействующихотклоняющих устройствах.Наиболее близким к предлагаемомуявляется прецизионное двухкоординатное сканирующее устройство, содержащее сканирующее зеркало, магнитоэлектрический привод и интерферометрический измеритель перемещений, вкотором зеркало укреплено на кардановом подвесе, практически исклю"чающим возможность поворота зеркалавокруг оси, перпендикулярной к егоплоскости. Подшипники карданова подвеса более устойчивы к разрушающимвоздействиям 1.2"1,Недостатком известного устройства является одностороннее, несимметричное относительно центра вращенияЗеркала расположение рамок и магнитных систем и наличие жесткой связимежду магнитной системой и основанием, на котором закреплены элементыоптической схемы интерфераметра,вследствие чего точность интерферо447 4 сом зеркала 1, и подшипников 5 и 6,посаженных на полуоси, жестко скредленные с рамкой 2, наружные кольцакоторых размещены в гнездах кронштейнов основания 7, магнитоэлектри-ческий привод, состоящий из двух партоковых катушек 8 и 9 и магнитнойсистемы в виде двух пар 10 и 1 одинаковых магнитопроводов с постоянны- .ми магнитамиКатушки каждой парыодинаковы, соединены последовательно, закреплены на корпусе зеркала 1попарно симметрично относительноцентра карданова подвеса и размещены в зазоре между полюсами магнитопроводов 1 О и 11, Магнитопроводытакже расположены симметрично относительно центра карданова подвесазеркала и закреплены на жесткой раме 12, которая установлена на соб.ственных подшипниковых опорах 13. Наружные кольца подшипников 13 помещены в гнезда наружной рамы 14, которая при помощи подшипниковых опор15 скреплена с основанием 7 Устройства. Возможен вариант выполненияустройства, при котором рама 12 смагнитными системами 10 и 11 .устанавливается на одноосной опоре, содержащей одну пару подшипников 12 и15. Интерферометрический измерительперемещений зеркала 1 по каждой иэдвух осей поворота содержит оптические отражатели в виде трипель-приэм 16, систему зеркал 17, Фотоприемники 18 (на фиг. 1 элементы 17 и18 показаны для одной оси) и лазерный источник излучения 19. Оптические отражатели 16 закреплены на тыльной стороне зеркала 1. Элементы интерферометра 17-19 жестко связаны снеподвижным основанием 7. Кроме того,отклоняющее устройство снабжено устройством центрирования магнитной системы, выполненным, например, в видечетырех пружин 20, упруго Фиксирующих положение рамы 12 с магнитнымисистемами 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 от величины и направчения тока в катушке ииндукции магнитного поля в зазоремагнитной 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 подве 45 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 , весе, состоящем из жесткой рамки 2 с подшипниками 3 и 4, посаженными нй полуоси, жестко скрепленные с корпу 3 1048метра может быть практически реализована только в устройствах с малымбыстродействием. В быстродействующихсистемах с достаточно большими корректирующими воздействиями нормаль 5ная работа интерферометра нарушается,Цель изобретения - повышение точности и надежности работы отклоняющего устройства,1 ОПоставленная цель достигается тем,что прецизионное отклоняющее устройство для сканирования изображений;содержащее сканирующее зеркало, закрепленное на кардановом подвесе,магнитоэлектрический привод, итерферометрический измеритель перемещенийсканирующего зеркала, включающий оптические отражатели в виде трипель,призм, скрепленных с зеркалом, и основание, конструктивно соединяющеенеподвижные части устройства, дополнительно снабжено жесткой рамойустановленной на собственных подшипниковых опорах, на которой закрепле-, 5ны магнитопроводы, устройством центрирования рамы относительно основания, кроме того магнитоэлектрическийпривод выполнен в виде двух пар токопроводящих катушек, причем катушки каждой пары одинаковы, соединеныпоследовательно и закреплены на корпусе зеркала симметрично относительно центра карданова подвеса, магнитная система привода выполнена в видедвух пар одинаковых магнитопроводовс постоянными магнитами, в воздушномзазоре между полюсами которых размещены упомянутые катушки, расположенные симметрично относительно центра40карданова подвеса зеркала.5 10484 катушки соединены попарно последовательнопо ним в каждой паре проте.кает одинаковый ток. Вследствие симметричного относительно центра враще+ ния зеркала расположения катушек и5 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 указаннои пары сил зер кало 1 и рама 12 с магнитными системами поворачиваются в противоположные 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 уголс33325 где 3 - момент инерции зеркала 1;3 - момент инерции рамы 12 смагнитными системами 10 и11 с учетом момента инерциирамы 14.30Таким образом, на основание 2, на котором закреплены элементы оптической схемы интерйерометра, со стороны работающего привода не оказываются никакие. воздействия, что поэ 35 воляет обеспечить точную работу интерферометрического измерителя перемещений сканирующего зеркала . Центрирующее устройство 20 удерживает раму с магнитным 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 бсилы среднее положение рамы 12 с магнитными системами, относительно которого происходят ее повороты, связанные с работой устройства, несколько смещается, что вызывает соответствующее корректирующее воздействиена раму со стороны центрирующегоустройства, Таким образом, среднееположение рамы с магнитными системами остается приблизительно постоянным .Возможны различные варианты исполнения катушек и магнитных систем исвязанные с этим различные вариантыпитания катушек. При расположениикатушек, показанном на фиг. 1, поворот вокруг одной оси обеспечивается при последовательном согласномвключении двух пар катушек, вокругдругой оси - при последовательномвстречном включении двух пар катушек, Если пары катушек и соответствующие магнитопроводь расположенывдоль оси качания зеркала, то дляповорота вокруг каждой оси ток вкаждую пару катушек подается независимо. Возможно выполнение катушекв виде параллельных цепей так, чтоодна параллельная цепь образуетсясогласно 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 зеркалавокруг другой оси,Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известными устройствами и прототипом, принятым эабазовый объект, позволяет за счетисключения действия механическихвозмущений на опоры и интерферометрсо стороны работающего привода повысить точность и надежность работыотклоняющего устройства1048447 1 Е 257 1 о Ч г 2 ф ф 10 б-Е пйенут Составитель В, ВасеновТехреп С.Иигунова Корректор Редактор К, Волощ рняк Заказ 7928 5 13035/ 3 Подписное ВНИИПИ комитета СССР по д и открытий 1 д аушскан наб, и. 4/5 нлиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул, Проектная,