Конструктивные схемы оптико-механического устройства на основе голографической призмы
Проработки конструкции оптико-механического устройства на основе голографической призмы, предназначенного для использования в составе измерительного комплекса по аттестации качающихся одноосных платформ. Особенности принципиальной схемы устройства.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 28.10.2018 |
Размер файла | 773,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Конструктивные схемы оптико-механического устройства на основе голографической призмы
Н.К. Кулаченков
Представлены результаты проработки конструкции оптико-механического устройства на основе голографической призмы, предназначенного для использования в составе измерительного комплекса по аттестации качающихся одноосных платформ. Приведены расчетные соотношения для определения положения устройства в пространстве.
При испытаниях гироскопических приборов навигационных комплексов на качающемся основании - платформе необходимо иметь информацию об угловом положении этой платформы во времени. При этом погрешность измерения углового положения должна быть в пределах единиц угловых секунд.
Особая сложность возникает тогда, когда измерения углового положения платформы происходят в динамическом режиме - при имитации качек корабля с амплитудами угловых перемещений от единиц до десятков градусов. измерительный механический устройство
В предложенном докладе представлены результаты разработки устройства для исследования одноосных качающихся платформ в динамическом режиме на основе голографической призмы - кристалла флюорита калия с записанной в нем системой голограмм.
Средства измерения угла
Для калибровки средств измерений угла традиционно используется угловая мера в виде многогранной кварцевой призмы. Специалистами НИУ ИТМО была реализована мера угла на основе совокупности голограмм записанных в кристалле флюорита калия размером 22x10x7 мм и получившей название «Голографическая призма», будучи освещенными лазером с длиной волны 532 нм голограммы генерируют плоский веер лучей, в плоскости перпендикулярной падающему лучу. Углы между лучами веера аналогичны углам кварцевой призмы, и имеют высокую стабильность во времени. При сопоставимой точности, массогабаритные характеристики голографической призмы на два порядка ниже, чем у кварцевой призмы. Это обстоятельство, наряду с возможностью серийного производства позволяет встраивать данный элемент в средства измерения угла.
Для данной разработки использовалась модификация голографической призмы с шестью записанными голограммами, угловое расстояние между лучами в веере порядка 10?. Значения дифракционной эффективности различны для всех голограмм и лежат в диапазоне от 0.01 до 0.1%. Геометрический размер пучка каждой голограммы 2x6 мм.
Для наблюдения веера лучей необходимо осуществить правильную выставку кристалла. При совпадении направления падающего луча с нормалью к плоскости веера можно наблюдать все шесть голограмм системы, такое положение достигается посредством поворота вокруг осей проходящих через меньшие грани кристалла при условии, что большая грань располагается под углом 45є к падающему лучу. В случае отклонения падающего луча от нормали эффективность некоторых голограмм резко падает.
Схема устройства
На рисунке 1 представлена принципиальная схема устройства. На одноосную гироплатформу поз. 1 имеющую металлическое основание устанавливается излучатель с голографической призмой поз.2. Регистрация лучей осуществляется с помощью массива ПЗС-линеек поз.3. установленного на неподвижном основании с возможностью перемещения относительно платформы. Амплитуда перемещения платформы ±30є, частота 2 Гц.
Рис.1. Принципиальная схема устройства.
Регистратор (рис.2) представляет собой массив ПЗС линеек расположенных в шахматном порядке с величиной перекрытия чувствительных зон порядка 3 мм. Количество ПЗС линеек равно 20. Размер чувствительной зоны каждой линейки 28,6x0,7. Длина чувствительной зоны всего массива 515 мм. Размер пикселя 14 мкм.
Рис.2. Схема регистратора.
Рис. 3. Схема излучателя.
Установка излучателя (рис.3) на металлическое основание платформы осуществляется при помощи магнитных держателей поз.6. Юстировочные каретки поз.8 вместе с источниками поз.7 устанавливаются на единое основание поз.2, которое в свою очередь вставляется в нижнюю плиту поз. 1. Для выставки излучателя относительно регистратора в основании реализована ось поз.3, винты поз. 5 являются регулировочными, винты поз.4- фиксирующими. Голографические призмы устанавливаются в юстировочные каретки поз.8, при этом веры лучей повернуты на ~25є вокруг оси совпадающей с лучом каждого из лазеров. Расстояние между плоскостями вееров лучей 65 мм, и совпадает по величине с расстоянием между рядами ПЗС линеек в регистраторе.
Алгоритм расчета
Угловое перемещение платформы определяется положением центра кристалла в пространстве, которое в свою очередь можно определить по трем фиксируемым на ПЗС линейке лучам.
На рисунке 4 представлена модель определения координат центра кристалла. Обработка ведется в системе координат, начало которой совпадает с первым пикселем на ПЗС линейке. Построив две окружности с центрами О1(х1, у1) и О2(х2, у2)
Рис. 4. Модель алгоритма расчета.
соответственно, пересекающими ПЗС линейку в точках A(0,l1), B(0,l2), C(0,l3) можно найти координаты центра кристалла О3(х3, у3) как точку пересечения двух окружностей. Используя несложный математический аппарат можно вывести следующие соотношения:
х1 = (l2 - l1) / [2 tg(2)]; y1 = (l2 + l1) / 2;
х2 = (l3 - l1) / [2 tg(2 + 1)]; y2 = (l3+ l1) / 2;
х3 = ; у3 = li +.
Где k = - (х2 - х1)/(у2 - у1) - коэффициент угла наклона общей хорды двух окружностей.
Угол наклона платформы определяется как разность текущего значения угла наклона прямой, соединяющей два центра О1 и О2 и значения угла наклона данной прямой в исходном положении.
Полученные выражения для координат центра призмы показывают возможность расчета параметров движения качающейся платформы в месте размещения излучателя при засвечиваемых на ПЗС линейках трех лучах.
Заключение
В результате проведенной работы показана возможность создания прецизионного устройства для полномасштабных исследований и аттестации качающихся платформ в динамическом режиме. Конструкция устройства обеспечивает стабильность его характеристик, что позволяет достигнуть предельной (для данного конструктивного варианта) точности с помощью системы юстировки и калибровки.
ЛИТЕРАТУРА
1. М. Д. Кудрявцев, А. И. Рыскин, А. С. Щеулин Новый оптический элемент - голографическая призма: I. Принцип работы и практическая реализация. - Оптика и спектроскопия, 2009, № 5.
2. А. Е. Ангервакс, М. Д. Кудрявцев, А. И. Рыскин, А. С. Щеулин Новый оптический элемент - голографическая призма: II. Метод измерений воспроизводимых углов. - Оптика и спектроскопия, 2010, № 5
3. А. Е. Ангервакс, М. Д. Кудрявцев, А. И. Рыскин, А. С. Щеулин Новый оптический элемент - "голографическая призма". III. Экспериментальная реализация голографической призмы модификации II. Сравнительная характеристика двух модификаций голографической призмы с точки зрения ее применений Оптика и спектроскопия, 2012, том 112, № 2, с. 343-348.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка цикла устройства шпиндельного узла; выбор цангового патрона и проведение расчета потребного усилия закрепления сверла в нем. Создание принципиальной схемы автоматического устройства и автоматизируемого процесса заточки спиральных сверл.
курсовая работа [95,1 K], добавлен 17.06.2011Построение логической схемы комбинационного узла и принципиальной электрической схемы дискретного управляющего устройства. Исследование принципа работы устройства, его предназначения и строения. Анализ принципа жесткой логики на интегральных микросхемах.
практическая работа [735,5 K], добавлен 27.12.2012Проектирование электродвигательного устройства, передаточного устройства. Переходные процессы в электроприводе. Заключение о правильности предварительного выбора электродвигателя по всем критериям. Разработка принципиальной электрической схемы управления.
курсовая работа [95,8 K], добавлен 01.10.2010Выбор конструкторских решений, обеспечивающих удобство ремонта и эксплуатации устройства стерилизации стеклянных банок, основанного на использовании ультрафиолетовых ламп. Обеспечение требований стандартизации и технологичности конструкции устройства.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 18.06.2015Определение и проектная проработка возможных вариантов технологических и схемно-компоновочных решений кантователя. Весовые нагрузки, ветровые нагрузки, силовой расчет, описание устройства и работа каретки, расчет гидроцилиндра, захвата, привода замка.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 16.06.2010Проектирование цифрового измерительного устройства. Разработка структурной схемы, обоснование функциональной схемы. Схемы выделения фронтов временного интервала. Проектирование генератора и блока отображения. Расчет потребляемой мощности и надежности.
курсовая работа [999,9 K], добавлен 28.12.2011Устройство и тепловая изоляция холодильника. Порядок и последовательность работы холодильного устройства. Приемка устройства в эксплуатацию. Возможные неисправности холодильника, методика их ремонта. Описание схемы электрической принципиальной.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 24.01.2012Проектирование устройства для автоматической сортировки и подачи кольца с отверстием на фрезерную операцию для получения лыски. Оценка подготовленности детали к автоматизированному производству. Выбор конструктивной схемы загрузочного устройства.
контрольная работа [64,3 K], добавлен 12.06.2012Кинематическая схема механического захватного устройства с клиновым промышленным манипулятором. Определение усилия зажима. Схема построения профиля центрующих губок. Расчет напряжений на поверхности контакта. Оценка прочности болтовых креплений.
курсовая работа [446,6 K], добавлен 14.12.2012Конструирование загрузочного устройства: разработка гидравлической схемы и расчет гидроцилиндра подъема лотка. Определение проходных сечений трубопроводов, гидравлических потерь гидроаппаратуры, гидролиний всасывания, нагнетания и слива устройства.
курсовая работа [788,8 K], добавлен 26.10.2011Характеристика автоматизированной системы управления – транспортного устройства передвижения поддонов с датчиками давления для турбонасосных агрегатов. Анализ конструкции, описание ее работы в автоматическом режиме, схемы, описывающие работу устройства.
отчет по практике [1,0 M], добавлен 13.06.2011Конструкции гидромоторов и регулируемых насосов высоких давлений. Составление принципиальной схемы стенда. Выбор насосной установки. Разработка конструкции нагрузочного устройства. Расчет винтов на срез и смятие. Затраты на приобретение оборудования.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 09.12.2016Конструкторский анализ электрической схемы. Анализ элементной базы по условиям эксплуатации. Разукрупнение схемы изделия. Блок зарядного устройства: наименование, назначение и область применения изделия, основание, источник, цели и задачи для разработки.
курсовая работа [276,0 K], добавлен 20.07.2012Характеристика автоматизируемого технологического комплекса. Выбор автоматического устройства управления и накопителя для заготовок и деталей. Разработка системы логико-программного управления технологическим объектом и принципиальной схемы управления.
курсовая работа [1009,8 K], добавлен 13.05.2023Особенности и сферы применения исполнительных устройств. Определение потерь давления в цеховом технологическом трубопроводе, выбор исполнительного устройства. Разработка пневматической схемы управления поршневым пневматическим исполнительным механизмом.
курсовая работа [386,4 K], добавлен 27.02.2012Описание механической части и технологии работы неавтоматизированного устройства. Описание принципиальной электрической схемы автоматического управления. Расчет силовых приводов. Выбор системы управления, структурной схемы автоматического управления.
курсовая работа [491,3 K], добавлен 16.01.2014Анализ существующих методов и средств автоматизации процесса загрузки. Компоновка технологического комплекса устройства подачи листовых деталей. Расчёт пневмоцилиндров и вакуумного захвата. Принцип работы и назначение схемы пневматической принципиальной.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 31.05.2013Этапы разработки мероприятий по контролю качества строительных работ, охране природы и окружающей среды. Анализ схемы устройства приямков. Рассмотрение технологии и организации производства работ. Особенности строительства и размещения инженерных сетей.
контрольная работа [267,8 K], добавлен 14.11.2012Принципы работы охранных извещателей. Описание извещателя охранного объемного оптико-электронного адресного "С2000-ИК". Разработка структурной, функциональной, принципиальной схемы, чертежей печатной платы. Расчёты, подтверждающие его работоспособность.
курсовая работа [304,2 K], добавлен 22.04.2014Принцип работы устройства для измерения давления фундамента на грунт. Анализ устройства по законам развития технических систем. Энергетическая и информационная проводимость. Статическая модель технического противоречия на основе катастрофы типа сборка.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.11.2012