SU1048447A1

SU1048447A1 - Precision deflecting device

Info

Publication number: SU1048447A1
Application number: SU823434464A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Васильевич Болдышев; Илья Абрамович Вевюрко; Игорь Лазаревич Кушнир; Сергей Валентинович Медушев; Валерий Евгеньевич Ремизов; Степан Андреевич Стома; Николай Николаевич Шереметьевский
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1983-10-15

Description

2. Устройств) по п. 1, отличающеес тем, что жестка рама, установлена на кардановом подвесе , расположенном концентрично с кардановым подвесом зеркала. 1048 447 3. Устройство по п. 1 , о т л ичающеес .тем, что жестка рама установлена на одноосной подшипниковой опоре, соосной с одной из осей вращени зеркала .2. Devices) according to claim 1, characterized in that the rigid frame is mounted on a gimbal suspension concentric with the gimbal suspension of a mirror. 1048 447 3. The device according to p. 1, that is, that the rigid frame is mounted on a uniaxial bearing support coaxial with one of the axes of rotation of the mirror.

Изобретение относитс к оптическим отклон ющим устройствам дл сканировани изображений и может быть использовано в измерительных приборах дл точного кодировани видеоинформации , а также в телевизионных установках с кодированием дл дистанционной пе эедачи кода изобразкений , а также в установках дл регистрации кодированных изображений.The invention relates to optical image deflection devices for scanning images and can be used in measuring devices for precise encoding of video information, as well as in television installations with coding for remote transmission of image code, as well as in installations for recording coded images.

Известно прецизионное отклон ющее устройство дл кодировани графической информации, содержащее сканирующее зеркало с магнитоэлектрическим Приводом и интерферометр.ический измеритель перемещений сканирующего зеркала (луча), в котором сканирующее зеркало закреплено на точачной опоре, оптические отражатели интерферометра выполнены в виде трипельприз1 и закреплены в оправе сканирующего зеркала, а токовые рамки магнитоэлектрического привода выполиены в виде двух взаимно перпендикул рных окружностей, скрепленных с зеркалом и помещенных в зазор между полюсами магнитной системы, причем поверхности полюсов представл ют собой концентрические сферы Cl. Опи санное устройство вл етс двухкоординатным отклон ющим устройством, предназначенным дл точного перемещени по заданной программе сканирующего зеркала относительно неподвижного основани , на котором фиксируютс элементы оптической схемы интреферометра ,A known precision deflecting device for encoding graphic information containing a scanning mirror with a magnetoelectric drive and an interferometer. Measuring the movements of the scanning mirror (beam) in which the scanning mirror is mounted on a point support, the optical reflectors of the interferometer are made in the form of trippelt1 and fixed in the frame of the scanning mirror , and the current frame of the magnetoelectric drive is blended in the form of two mutually perpendicular circles fastened with a mirror and in the gap between the poles of the magnetic system, and the surface of the poles are concentric spheres of Cl. The described device is a two-coordinate deflecting device designed to precisely move the scanner mirror in a given program relative to a fixed base on which the elements of the optical scheme of the interferometer are fixed,

К недостаткам устройства относитс установка сканирующего зеркала на точечной опоре, котора несмотр на наличие магнитного фиксатора позвол ет перемещатьс зеркалу вокруг оси, перпендикул рной к его плоскости , что нарушает закон движени сканирующего луча. Кроме того, точечна опора ненадежна при механических воздействи х (вибраци х, ударах), Несимметричное относительно центра вращени зеркала расположение рамок и магнитной системы привода приводитThe disadvantages of the device are the installation of a scanning mirror on a point support, which, despite the presence of a magnetic latch, allows the mirror to move around an axis perpendicular to its plane, which violates the law of motion of the scanning beam. In addition, the point support is unreliable under mechanical effects (vibrations, shocks). The arrangement of the frames and the magnetic drive system asymmetrical relative to the center of rotation of the mirror

J при наличии управл ющего тока в рамj ке к по влению сил, действующих на опору и, в противоположном направлении на магнитную систему. На магнитную систему действует также момент,J in the presence of a control current in the frame to the appearance of forces acting on the support and, in the opposite direction on the magnetic system. The magnetic system is also affected by the moment

0 равный и противоположный моменту, действующему на зеркало. Поскольку опора и магнитна система конструктивно скреплены с основанием, на котором фиксируютс элементы интерфе5 рометра, то указанные силь и указанный момент, посто нно возникающие вследствие необходимости управлени положением зеркала по заданной программе , вызывают вибрацию зеркала0 equal and opposite to the moment acting on the mirror. Since the support and the magnetic system are structurally fastened to the base on which the interferometer elements are fixed, the indicated strength and the indicated moment, constantly arising due to the need to control the position of the mirror according to a given program, cause the mirror to vibrate.

01 и других элементов оптической схемы интерферометра,.что нарущает услови его нормальной работы и снижает точность , особенно в быстродействующих отклон ющих устройствах.01 and other elements of the optical scheme of the interferometer, which violates the conditions of its normal operation and reduces the accuracy, especially in high-speed deflection devices.

5 Наиболее близким к предлагаемому вл етс прецизионное двухкоординатное сканирующее устройство, содержащее сканирующее зеркало, магнитоэлектрический Привод и интерферомет0 рический измеритель перемещений, в котором зеркало укреплено на кардановом подвесе, практически исключающим возможность поворота зеркала вокруг оси, перпендикул рной к его плоскости. Подшипники карданова подвеса более устойчивы к разрушающим воздействи м С - Недостатком известного устройства вл етс одностороннее, несимметричное относительно центра вращени 5 The closest to the present invention is a precision two-coordinate scanning device containing a scanning mirror, a magnetoelectric actuator and an interferometric displacement meter, in which the mirror is mounted on a gimbal suspension, which almost excludes the possibility of rotating the mirror about an axis perpendicular to its plane. Cardan suspension bearings are more resistant to damaging effects. C - A disadvantage of the known device is one-sided, asymmetrical about the center of rotation.

зеркала расположение рамок и магнитных систем и наличие жесткой св зи между магнитной системой и основанием , на котором закреплены элементы оптической схемы интерферометра.mirrors; arrangement of frames and magnetic systems; and the presence of a rigid connection between the magnetic system and the base, on which the elements of the optical circuit of the interferometer are fixed.

вследствие чего точность интерферометра может быть практически реализо вана только в устройствах с малым быстродействиег«}. В быстродействующих системах с достаточно большими корректирующими воздействи ми нормальна работа интерферометра нарушаетс . Цель изобретени - повышение точности и надежности работы отклон ющего устройства. Поставленна цель достигаетс тем что прецизионное отклон ющее устройство дл сканировани изображений, содержащее сканирующее зеркало, закрепленное на кардановом подвесе, магнитоэлектрический привод, итерфёрометрический измеритель перемещений сканирующего зеркала, включающий оптические отражатели в виде трипельпризм , скрепленных с зеркалом, и основание , конструктивно соедин ющее неподвижные части устройства, допол нительно снабжено жесткой рамой,.установленной на собственных подшипниковых опорах, на которой закреплены магнитопроводы, устройством центрировани рамы относительно основани , кроме того магнитоэлектрический привод выполнен в виде двух пар токопровод щих катушек, причем катущки каждой пары одинаковы, соединены последовательно и закреплены на корпусе зеркала симметрично относительно центра карданова подвеса, магнитна система привода выполнена в виде двух пар одинаковых магнитопроводов с посто нными магнитами, в воздушном зазоре между полюсами которых размещены упом нутые катушкиj расположенные симметрично относительно центра карданова подвеса зеркала. Подшипниковые опоры, упом нутой жесткой рамы, могут быть выполнены в виде карданова подвеса, расположен ного концентрично с кардановым подве сом зеркала или упом ьгута рама мо жет быть установлена на одноосной подшипниковой опоре, соосной с одно из осей вращени зеркала. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-В на фиг. 2. Устройство содержит плоское зерка ло I, закрепленное на кардановом под , весе, состо щем из жесткой рамки 2 с подшипниками 3 и 4, посаженньми на полуоси, жестко скрепленные с корпу сом зеркала 1, и подшипников 5 и 6, посаженных на полуоси, жестко скрепленные с рамкой 2, наружные кольца которых размещены в гнездах кронштейнов основани 7, магнитоэлектрический привод, состо ш 1Й из двух пар токовых катушек 8 и 9 и магнитной системы в виде двух пар 10 и 11 одинаковых магнитопроводов с посто нны- . ми магнитами. Катушки каждой пары одинаковы, соединены последовательно , закреплены на корпусе зеркала 1 попарно симметрично относительно центра карданова подвеса и размещены в зазоре между полюсами магнитопроводов 10 и 11 . Магнитопроводы также расположены симметрично относительно центра карданова подвеса зеркала и закреплены на жесткой раме 12, котора установлена на собственных подшипниковых опорах I3. Наружные кольца подшипников 13 помещены в гнезда наружной рамы 14, котора при помощи подшипниковых опор 15 скреплена с основанием 7 устройства . Возможен вариант выполнени устройства, при котором рама 12 с магнитными системами 10 и 1 1 устанавливаетс на одноосной опоре, содержащей одну пару подшипников 12 и 15. Интерферометрический измеритель Перемещений зеркала 1 по каждой из двух осей поворота содержит оптические отражатели в виде трипельпризм 16, систему зеркал 17, фотоприемники 18 (на фит. 1 элементы 17 и 18 показаны дл одной оси) и лазерный источник излучени 19. Оптические отражатели 16 закреплены на тыль ной стороне зеркала 1. Элементы интерферометра 17-19 жестко св заны с неподвижным основанием 7. Кроме того, отклон ющее устройство снабжено устройством центрировани магнитной системы , выполненным, например, в виде четырех пружин 20, упруго фиксирующих положение рамы 12 с магнитными системами относительно основани 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 направлени тока в катушке и индукции магнитного пол в : азоре магнитной системы. Равна РЙ и про- ; тивоположно направленна сила действует на магнитную систему. какas a result, the accuracy of the interferometer can be practically realized only in devices with low speed. ” In high-speed systems with sufficiently large corrective actions, the normal operation of the interferometer is disrupted. The purpose of the invention is to improve the accuracy and reliability of the operation of the diverting device. The goal is achieved by the fact that a precision deflecting device for scanning images, containing a scanning mirror mounted on a gimbal, a magnetoelectric actuator, an interferometric meter of movement of a scanning mirror, including optical reflectors in the form of triple prism attached to a mirror, and a base that constructively connects fixed parts devices, additionally equipped with a rigid frame mounted on its own bearing supports, on which are fastened nitroprovods, a frame centering device relative to the base, besides the magnetoelectric drive is made in the form of two pairs of conductive coils, the coils of each pair are the same, connected in series and fixed to the mirror case symmetrically relative to the center of the gimbal, the magnetic drive system is made in the form of two pairs of identical magnetic circuits with permanent magnets, in the air gap between the poles of which the said coils are located symmetrically relative to the card center new suspension mirrors. Bearing bearings, referred to as a rigid frame, can be made in the form of a gimbal suspension concentrically with the gimbal support of the mirror or the frame can be mounted on a uniaxial bearing support coaxial with one of the axes of rotation of the mirror. FIG. 1 shows the proposed device, in FIG. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows a section B-B in FIG. 2. The device contains a flat mirror I, mounted on a cardan under, a weight consisting of a rigid frame 2 with bearings 3 and 4, seated on a semi-axis, rigidly attached to the body of mirror 1, and bearings 5 and 6, seated on a semi-axis, rigidly bonded with frame 2, the outer rings of which are placed in the slots of the base bracket 7, the magnetoelectric drive consists of two pairs of current coils 8 and 9 and a magnetic system in the form of two pairs 10 and 11 of identical magnetic cores with constant-. mi magnets. The coils of each pair are the same, connected in series, mounted on the body of the mirror 1 in pairs symmetrically with respect to the center of the gimbal suspension and placed in the gap between the poles of the magnetic cores 10 and 11. The magnetic cores are also located symmetrically relative to the center of the kardanov mirror suspension and are mounted on a rigid frame 12, which is mounted on its own bearing supports I3. The outer rings of the bearings 13 are placed in the sockets of the outer frame 14, which is fastened with the base 7 of the device with the help of the bearings 15. A possible embodiment of the device, in which the frame 12 with magnetic systems 10 and 1 1 is mounted on a uniaxial support containing one pair of bearings 12 and 15. Interferometric measuring device The movements of the mirror 1 on each of the two axes of rotation contain optical reflectors in the form of triple prism 16, a system of mirrors 17, photodetectors 18 (fittings 1 and 17 and 18 are shown for one axis) and a laser radiation source 19. Optical reflectors 16 are fixed on the back side of the mirror 1. The elements of the interferometer 17-19 are rigidly connected to the fixed base 7. In addition, the deflecting device is provided with a device for centering the magnetic system, made, for example, in the form of four springs 20, elastically fixing the position of the frame 12 with magnetic systems relative to the base 7. The device operates as follows. When current is passed through the drive coils 8 and 9, a force acts on each of the coils, the magnitude and direction of which depends on the size and direction of the current in the coil and the induction of the magnetic field in the azor of the magnetic system. Equal to RY and pro-; The oppositely directed force acts on the magnetic system. as

. катушки соединены попарно последовательно , ,по ним в каждой паре проте .кает одинаковый ток. Вследствие, симметричного относительно центра враще- ни зеркала расположени катушек и магнитных систем катушки каждой пары наход тс в одинако11ом магнитным поЛе . Поэтому на зеркало при любом его положении и при любых значени м тока действует naps, равных сил, равноудаленных от центра вращени зеркала.. the coils are connected in pairs in series, with the same current in each pair of wires. Due to the arrangement of the coils and the magnetic systems of the coil of each pair, which are symmetric about the center of rotation of the mirror, each pair is in the same magnetic field. Therefore, naps, equal to forces equidistant from the center of rotation of the mirror, act on the mirror at any position and at any current values.

На раму I2 с магнитными системами и на зеркало 1 действует равна и противопол.ожно направленна пара сил. Под действием указанной пары сил зер кало 1 и рама 12 с магнитными системами поворачиваютс 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 угол ц, - Дэ„ 3 момент инерции зеркала 1; момент инерции рамы 12 с магнитными системами 10 и 1I с учетом момента инерции рамы 14. Таким образом, на основание@7, на котором закреплены элементы оптической схемы интерферометра, со стороны работающего привода не оказываютс никакие, воздействи ,, что поз вол ет обеспечить точную работу интерферометрического измерител .перемещений сканирующего зеркала , Центри рующее устройство 20 удерживает раму с магнитными системами от дрейфа ко.торый может возникну.ть под воздей ствием случайных внешних сил (неточна балансировка, медленные повороты устройства в целом, движение воздуха и т.д.). Под действием внешнейOn the frame I2 with magnetic systems and on the mirror 1, the pair of forces acts equally and oppositely. Under the action of this pair of forces, mirror 1 and frame 12 with magnetic systems rotate in opposite directions and, since the total kinetic moment of the system (mirror 1 and frame 12 with magnetic systems) is zero, turning the mirror by a limited angle H corresponds to turning the frame by a limited angle u, - Te „3 is the moment of inertia of the mirror 1; the moment of inertia of the frame 12 with magnetic systems 10 and 1I, taking into account the moment of inertia of the frame 14. Thus, on the base @ 7, on which the elements of the optical scheme of the interferometer are fixed, there are no influences from the side of the operating drive that will ensure accurate the operation of the interferometric meter of the scanning mirror displacement. The centering device 20 keeps the frame with magnetic systems from drift. The second can occur under the influence of random external forces (inaccurate balancing, slow rotation). you device in general, the movement of air, etc.). Under the influence of external

силы среднее положение рамы 12 с магНИТ1ЫМИ системами, относительно которого происход т ее повороты , св занные с работой устройства, несколько смещаетс , что вызывает соответствующее корректирующее воздействие на раму со стороны центрирующего устройства. Таким образом, среднее положение рамы с магнитными системами остаетс -приблизительно посто нным ,The forces of the middle position of the frame 12 with the magnetic systems relative to which it rotates, connected with the operation of the device, are somewhat shifted, which causes a corresponding corrective action on the frame from the centering device. Thus, the average position of the frame with magnetic systems remains approximately constant,

Возможны различные варианты исполнени катушек и магнитных систем и св занные с этим различные варианты питани катушек. При расположении катушек, показанном на фиг. 1, поворот вокруг одной оси обеспечиваетс при последовательном согласном включен1 и двух пар катушек, вокруг другой оси при последовательном встречном включении двух пар катушек . Если пары катушек и соответствуюпще магнитопроводы расположены вдоль оси качани зеркала, то дл поворота вокруг каждой оси ток в каждую пару катущек подаетс независимо . Возможно выполнение катушек в виде параллелыа1х цепей так, что одна параллельна цепь образуетс согласно включенными парами катушек, показанных на фиг. 1, и обеспечивает поворот зеркала вокруг одной оси, а друга параллельна цепь образует-с встречно- включенными парами катушек и обеспечивает поворот зеркала вокруг другой оси. Использование предлагаемого изобретени в сравнении с известными устройствами и прототипом, прин тым за базовый объект, позвол ет за счет исключени действи механических возмущений на опоры и интерферометр со стороны работающего привода повысить точность и надежность работы отклон ющего устройства. 16 1237 1 8 //// / /Different versions of coils and magnetic systems and the associated coil power supply options are possible. With the arrangement of the coils shown in FIG. 1, rotation about one axis is provided with a series consonant on 1 and two pairs of coils, around another axis with a series of two pairs of coils on opposite. If the pairs of coils and the corresponding magnetic cores are located along the swing axis of the mirror, then, in order to rotate around each axis, a current is supplied to each pair of rolls independently. It is possible to make the coils in the form of parallel circuits so that one parallel circuit is formed according to the included pairs of coils shown in FIG. 1, and ensures the rotation of the mirror around one axis, while the other parallel chain forms with counter-coupled pairs of coils and ensures the rotation of the mirror around the other axis. The use of the proposed invention in comparison with the known devices and the prototype adopted as the base object allows, by eliminating mechanical disturbances on the supports and the interferometer from the operating drive, to increase the accuracy and reliability of the deflecting device. 16 1237 1 8 //// / /

5-6 поёернуто 10 5-6 draw 10

Claims

1. A PRECISION DEFLECTIVE DEVICE for image scanning, comprising a scanning mirror mounted on a cardan suspension, a magnetoelectric drive, an interferometric measuring instrument for moving the scanning mirror, including a base structurally connecting the fixed parts of the device, characterized in that, in order to increase the accuracy and reliability of operation device, it is equipped with a rigid frame mounted on its own bearings, on which magnetic circuits are fixed, with a centering device a frame relative to the base, in addition, the magnetoelectric drive is made in the form of two pairs of conductive coils, and the coils of each pair are the same, connected in series and fixed to the mirror body symmetrically relative to the center of the gimbal, the magnetic system is made in the form of two pairs of identical magnetic circuits with permanent magnets, the air gap between the poles of which the aforementioned coils are located, located symmetrically otnoopticheskih reflectors in the form of a trisally center of the gimbal

SU „„ 1048447>

2. The device according to π. 1, characterized in that the rigid frame is mounted on a cardan mount located concentrically with a cardan mount on the mirror.

3. The device according to p. ^ Characterized in that the rigid frame is mounted on a uniaxial bearing support, coaxial with one of the axes of rotation of the mirror.