Изобретение относится к области управления системами общего назначения, оптическими системами и может быть использовано для повышения оперативности управления лазерным лучом.The invention relates to the field of control of general-purpose systems, optical systems and can be used to increase the efficiency of control of the laser beam.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2000130748/28, МПК F16H 1/00, F16H 25/06, 2000 год «Поворотное механическое устройство» (Дудин Д.Н., Иванов В.Э., Менщиков Г.П., Кузьминов В.А.), предназначенное для точного поворота на заданный произвольный угол. Поворотное механическое устройство содержит платформу, жесткое зубчатое колесо, упорный шарикоподшипник, шаговый двигатель, втулку, телескопическое устройство и два нажимных ролика генератора волн. Платформа установлена на жестком зубчатом колесе и опирается на упорный шарикоподшипник. Гибкое зубчатое колесо крепится на основании. На фланце внутри гибкого колеса установлен шаговый двигатель. На валу двигателя жестко посажена втулка, связанная телескопическим устройством с нажимными роликами генератора волн. Ролики поджимаются пружинами в радиальном направлении. Недостатком способа является большие габариты и малое быстродействие, что связано с использованием механических конструкций.Known invention protected by patent - analogue: application No.2000130748 / 28, IPC F16H 1/00, F16H 25/06, 2000 “Rotary mechanical device” (Dudin D.N., Ivanov V.E., Menshchikov G.P., Kuzminov V.A.), designed for precise rotation at a given arbitrary angle. The rotary mechanical device comprises a platform, a hard gear, a thrust ball bearing, a stepper motor, a sleeve, a telescopic device and two pressure rollers of the wave generator. The platform is mounted on a hard gear and rests on a thrust ball bearing. A flexible gear is mounted on the base. A stepper motor is mounted on the flange inside the flexible wheel. A sleeve is rigidly mounted on the motor shaft, connected by a telescopic device to the pressure rollers of the wave generator. The rollers are spring-loaded in the radial direction. The disadvantage of this method is the large size and low speed, which is associated with the use of mechanical structures.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2008102253/09, МПК H01Q 3/08, 2008 год «Опорно-поворотное устройство» (Становской В.В., Казакявичюс С.М., Кузнецов В.М., Ремнева Т.А., Неволин А.Р., Федотов Е.И.), предназначенное для ориентации антенных систем по азимуту и углу места. Устройство выполнено в виде вертикальной колонны, наружный цилиндрический поворотный корпус которой посажен с возможностью вращения на неподвижную цилиндрическую опору. Двигатель привода азимутального поворота размещен в цилиндрической опоре, а планетарный редуктор размещен в нижней части поворотного корпуса. Выходное коронное колесо редуктора выполнено на внутренней поверхности поворотного корпуса. Снаружи на поворотном корпусе установлена ось вращения по углу места с поворотной платформой. Механизм поворота по углу места выполнен в виде кривошипа на выходном валу привода, связанного сферическими шарнирами и тягой с поворотной платформой, с образованием плеча относительно оси. Это позволяет использовать в угломестном приводе планетарный редуктор, который при прочих равных условиях обладает наименьшими габаритами и массой. Техническим результатом изобретения-аналога является повышение компактности конструкции, однако быстродействие конструкции остается по-прежнему невысоким.Known invention protected by patent - analogue: application No. 2008102253/09, IPC H01Q 3/08, 2008, "Slewing ring device" (Stanovskaya V.V., Kazakevichyus S.M., Kuznetsov V.M., Remneva T.A. ., Nevolin A.R., Fedotov E.I.), designed to orient antenna systems in azimuth and elevation. The device is made in the form of a vertical column, the outer cylindrical rotary housing of which is mounted rotatably on a fixed cylindrical support. The azimuthal rotation drive motor is located in a cylindrical support, and the planetary gear is located in the lower part of the rotary housing. The output gear wheel is made on the inner surface of the rotary housing. Outside, on the rotary housing, an axis of rotation along the elevation angle with a rotary platform is installed. The rotation mechanism in elevation is made in the form of a crank on the output shaft of the drive connected by spherical joints and traction with a rotary platform, with the formation of a shoulder relative to the axis. This allows the use of a planetary gearbox in an elevated drive, which, ceteris paribus, has the smallest dimensions and weight. The technical result of the invention is an analogue is to increase the compactness of the structure, however, the performance of the structure remains still low.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2002107476/09, МПК G02F 1/29, 2002 год «Оптико-механический дефлектор» (Ефименко А.В., Ефименко А.В., Шалобаев Е.В.), предназначенное для отклонения лазерного луча на значительный угол с частотой, превышающей 300 Гц. Зеркало, на которое предусмотрено падение луча, закреплено на роторе, способном совершать вращательно-колебательное движение вокруг продольной оси. Коаксиальное размещение упругого торсиона, возвращающего ротор в положение равновесия внутри осевой полости последнего, обеспечивает равномерное распределение нагрузок, исключает поступательное движение элементов дефлектора, их усталость и остаточную деформацию. При необходимости управления лучом в пространстве используются, например, два дефлектора. Недостатком изобретения-аналога является невозможность оперативного прицеливания лазерного луча в произвольном направлении.Known invention protected by patent - analogue: application No. 2002107476/09, IPC G02F 1/29, 2002 “Optical-mechanical deflector” (Efimenko A.V., Efimenko A.V., Shalobaev E.V.), designed to reject laser beam at a significant angle with a frequency exceeding 300 Hz. The mirror, on which the beam is intended to fall, is mounted on a rotor capable of rotationally oscillating motion around a longitudinal axis. The coaxial placement of an elastic torsion that returns the rotor to the equilibrium position inside the axial cavity of the latter ensures uniform distribution of loads, eliminates the translational movement of the deflector elements, their fatigue and permanent deformation. If it is necessary to control the beam in space, for example, two deflectors are used. The disadvantage of the analogue invention is the inability to quickly aim the laser beam in an arbitrary direction.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2003117524/28 МПК H02K 57/00, H02K 41/00, G05D 1/00, 2003 г. «Способ перемещения объекта в пространстве и устройство для перемещения объекта в пространстве» (Лужных С.Н.), которое основано на воздействии электромагнитным полем на проводник, жестко связанный с перемещаемым объектом. Особенность способа состоит в том, что проводник располагают в пространстве так, чтобы он пересекал плоскость, образованную вектором распространения электромагнитного поля и вектором магнитной составляющей этого поля. В проводнике создают переменный ток с частотой, равной частоте электромагнитного поля, и фазой, определяемой направлением его перемещения по отношению к источнику поля. Проводник может быть выполнен в виде обмотки провода, витки которой имеют прямоугольную форму. Устройство содержит элементы, обеспечивающие требуемое управление фазой тока в проводнике. Недостатком изобретения-прототипа является отсутствие возможности выполнения произвольных угловых поворотов.A patented invention is known as an analogue: Application No. 2003117524/28 IPC H02K 57/00, H02K 41/00, G05D 1/00, 2003. “A method for moving an object in space and a device for moving an object in space” (Luzhny S.N. .), which is based on the action of an electromagnetic field on a conductor rigidly connected to a moving object. A feature of the method is that the conductor is arranged in space so that it intersects a plane formed by the propagation vector of the electromagnetic field and the vector of the magnetic component of this field. An alternating current is created in the conductor with a frequency equal to the frequency of the electromagnetic field and a phase determined by the direction of its movement with respect to the source of the field. The conductor can be made in the form of a winding wire, the turns of which are rectangular in shape. The device contains elements that provide the required control of the phase of the current in the conductor. The disadvantage of the prototype invention is the lack of the ability to perform arbitrary angular turns.
Известно защищенное патентом изобретение - прототип: патент №2639609 МПК G02B 26/10, 2016 г. «Способ управления лазерным лучом» (Яковлев М.В. и др.), согласно которому в магнитное поле помещают поворотную платформу с зеркалом для отражения падающего лазерного луча, расположенным на одной из ее сторон. На другой стороне платформы размещают проводник электрического тока и поворотный механизм. Причем проводник выполняют в виде кольцевых витков, которые располагают по периметру поворотной платформы. Поворотный механизм устанавливают в центре тяжести платформы. Магнитное поле формируют системой электромагнитов. Ток кольцевых витков и электромагнитов регулируют из условия отражения лазерного луча от зеркала в заданном направлении. Технический результат - повышение оперативности управления лазерным лучом. Недостатком способа - прототипа является отсутствие возможности формирования заданного профиля изображения лазерного луча в плоскости мишени.A patent-protected invention is known as a prototype: patent No. 2639609 IPC G02B 26/10, 2016. “A method for controlling a laser beam” (M. Yakovlev and others), according to which a rotary platform with a mirror is placed in a magnetic field to reflect the incident laser beam located on one of its sides. An electric current conductor and a rotary mechanism are placed on the other side of the platform. Moreover, the conductor is made in the form of ring turns, which are located around the perimeter of the turntable. The rotary mechanism is installed in the center of gravity of the platform. The magnetic field is formed by a system of electromagnets. The current of the ring turns and electromagnets is controlled from the condition of reflection of the laser beam from the mirror in a given direction. EFFECT: increased efficiency of laser beam control. The disadvantage of the prototype method is the inability to form a given image profile of the laser beam in the target plane.
Целью предполагаемого изобретения является формирования заданного профиля изображения лазерного луча в плоскости мишени.The aim of the proposed invention is the formation of a given profile of the image of the laser beam in the plane of the target.
Указанная цель достигается в заявляемом способе управления лазерным лучом, согласно которому в магнитное поле помещают поворотную платформу с зеркалом для отражения падающего лазерного луча, расположенным на одной из ее сторон. На другой стороне платформы размещают проводник электрического тока и поворотный механизм. Причем проводник выполняют в виде кольцевых витков, которые располагают по периметру поворотной платформы. Поворотный механизм устанавливают в центре тяжести платформы. Магнитное поле формируют системой электромагнитов. Ток кольцевых витков и электромагнитов регулируют из условия отражения лазерного луча от зеркала в заданном направлении. Зеркальной поверхности придают криволинейную форму из условия формирования заданного профиля изображения лазерного луча в плоскости мишени.This goal is achieved in the inventive method of controlling a laser beam, according to which a rotary platform with a mirror to reflect the incident laser beam located on one of its sides is placed in a magnetic field. An electric current conductor and a rotary mechanism are placed on the other side of the platform. Moreover, the conductor is made in the form of ring turns, which are located around the perimeter of the turntable. The rotary mechanism is installed in the center of gravity of the platform. The magnetic field is formed by a system of electromagnets. The current of the ring turns and electromagnets is controlled from the condition of reflection of the laser beam from the mirror in a given direction. The mirror surface is given a curvilinear shape from the condition for the formation of a given image profile of the laser beam in the target plane.
Наличие преимуществ, практическая значимость и возможность технической реализации заявляемого способа управления лазерным лучом не вызывают сомнений.The presence of advantages, practical significance and the possibility of technical implementation of the proposed method for controlling a laser beam are not in doubt.