Лазерний пристрій для опромінення із скануванням

Реферат: Лазерний пристрій для опромінення із скануванням утворений двома похилими дзеркалами, встановленими на шляху променя, які мають привід обертання навколо його осі, перше з яких розташоване на ній, а друге, оптично з нею зв'язане, має можливість поступового переміщення поперек осі. Друге дзеркало виконано з можливістю зміни свого нахилу від повідка у вигляді штиря, приводом переміщення якого є спіраль, в канавці якої він розміщений та яку виконано на сферичній вгнутій поверхні нерухомого корпусу, співвісного з лазерним променем. UA 118242 U (54) ЛАЗЕРНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОПРОМІНЕННЯ ІЗ СКАНУВАННЯМ UA 118242 U UA 118242 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологічного обладнання для лазерного опромінення поверхонь виробів або об'єктів шляхом сканування лазерного променя. Відомий пристрій для надання сканування променя вздовж кола або спіралі по поверхні заготівки [1], який утримує лазер та сканер на базі сферичної лінзи з механізмом її зміщення з осі променя та обертального руху навколо неї. Недоліками цього пристрою є нерівномірність засвічування зони опромінення за кінематичними причинами, тобто внаслідок збільшення швидкості сканування із віддаленням променя від осі. Це призводить до поступового зменшення густини енергії в зоні опромінення на заготівці. Найбільш близьким до корисної моделі є лазерний пристрій для опромінення із скануванням [2], який має лазер та сканер, утворений із двох похилих дзеркал, перше з яких розташоване на осі лазерного променя та має привід обертання навколо неї та поступового переміщення вздовж осі, а друге - у вигляді багатодзеркального конічного стакана, співвісного із променем. Недоліком відомої конструкції є нерівномірність засвічування зони опромінення як внаслідок змінності швидкості руху променя по поверхні об'єкта при переміщенні дзеркала вздовж осі променя, так і стрибкоподібний рух променя уздовж траєкторії сканування із-за багатогранності дзеркальної поверхні другого дзеркала. Задачею корисної моделі є усунення головного недоліку відомих пристроїв, тобто підвищення рівномірності опромінення. Поставлена задача вирішується тим, що в лазерному пристрої для опромінення із скануванням, утвореному двома похилими дзеркалами, встановленими на шляху променя, які мають привод обертання навколо його осі, перше з яких розташоване на ній, а друге оптично з нею зв'язане, має можливість поступового переміщення поперек осі, згідно із корисною моделлю, друге дзеркало має можливість зміни свого нахилу від повідка у вигляді штиря, приводом переміщення якого є спіраль, в канавці якої він розміщений та яку виконано на сферичній вгнутій поверхні нерухомого корпусу, співвісного з лазерним променем. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена схема лазерного пристрою для опромінення із скануванням. Пристрій має гелій-неоновий лазер 1, на торці якого закріплено корпус 2 сканера. На корпусі 2 з можливістю обертання встановлений стакан 3 скануючого вузла, в якому розташовано похиле дзеркало 4 на осі лазерного променя з отвором вздовж нього, який пропускає частку випромінювання у бік об'єкта, а основну його частину направляє вбік на дзеркало 5, яка повністю відбивається у бік об'єкта. Дзеркало 4 встановлено нерухомо в стакані 3 під кутом 45° до осі променя, а дзеркало 5 - на підпружиненому сухарі 6, який має можливість радіального переміщення в пазу стакана 3. Для цього переміщення торець сухаря 6 приєднано до важеля 7, на боці якого нанесено мірну шкалу, а інший його кінець є повідком 8 дзеркала 5, який розташовано в спіральній канавці 9 корпусу 2. Важіль 7 навантажено пружиною 10 для постійного знаходження сухаря 8 у спіральній канавці 9. Для обертання стакана 3 навколо корпусу 2 передбачено електромеханічний привод 11, який містить електродвигун 12 і зубчасту передачу, що складається з шестірні 13 та зубчатого колеса 14. В отворах дна спіральної канавки можуть бути розташовані контакти 15, які підключені до процесора 16 - блока живлення та керування пристроєм 17 - монтажне пружне кільце. Пристрій працює наступним чином. Включається лазер 1, який закріплено на маніпуляторі з можливістю змінення його розташування та нахилу відносно об'єкта, що опромінюється (в склад пристрою не входить). Невелика частка його променя через отвір діаметром 0,10,3 мм в дзеркалі 4 направляється при керуванні маніпулятором просторового положення пристрою в центр зони опромінення на об'єкті, який розташовують на відстані L від лазера. Далі, нахилом важеля 7 поводок 8 сухаря 6 виводиться із спіральної канавки в корпусі 2 і вільно переміщується вздовж радіального паза в стакані 3 до вибраного розміру зони опромінення за мірною шкалою на важелі. Поводок 8 сухаря 6 вводиться у відповідну ділянку спіральної канавки 9 корпусу 2 і під дією пружини 10 в ній утримується. Включається привод 11 в напрямку приближения дзеркала 5 до центру зони опромінення. Промінь, відбитий від дзеркала 5, сканує по поверхні об'єкта вздовж спіралі. В кінці спіралі, тобто біля її центру дзеркало 5 перекриває промінь, тобто закінчує процедуру опромінення. Якщо в одному із отворів на дні спіральної канавки розташовано контакт 15, то процедура може бути виконана в зворотному порядку, тобто починаючи з центра зони опромінення до її периферії. Спіральна канавка 9 виконана на сферичному (ввігнутому) торці корпусу 2 з радіусом R, і це пояснюється тим, що із збільшенням радіусу сканування Rг променя при його віддаленні від центру зони опромінення зменшується рівень густини енергії вздовж траєкторії переміщення за залежністю: W E=4PA/(dRг ), 1 UA 118242 U 5 10 15 де: Р - потужність лазерного променя, А - коефіцієнт поглинання випромінювання поверхнею об'єкта, d - діаметр променя на поверхні об'єкта,  - кутова швидкість переміщення променя. Для компенсації падіння рівня густини енергії в пристрої використовується схема накладення чергових траєкторій з визначеним рівнем перекриття при черговому витку спіралі, тобто її крок ti необхідно постійно зменшувати при віддаленні від центра. Це досягається при поступовому русі рухомого дзеркала 5 та одночасному зміненні його нахилу (відповідно до кутів i), для чого спіраль з постійним кроком Т створюється на сферичній поверхні з радіусом R. Тоді реальний крок спіралі на поверхні об'єкта буде змінним від початкового, рівного а до tn в кінці скануючого руху. Таким чином, конструкція пристрою за корисною моделлю включає підвищення рівномірності опромінення зони об'єкта, тобто його задача вирішена. Джерела інформації: 1. Вейко В.П. Лазерна мікрообробка. - СПб: СПб ГУ ИТМО, 2005. - С. 96, рис. 6.30 в. 3 2. А.с. 1480181 СРСР, МКІ A61N 5/06. Лазерна терапевтична установка [Текст] / А.О. Войтенко. (СРСР). - № 4238308/28-14; заявл. 27.04.1987. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Лазерний пристрій для опромінення із скануванням, що утворений двома похилими дзеркалами, встановленими на шляху променя, які мають привід обертання навколо його осі, перше з яких розташоване на ній, а друге, оптично з нею зв'язане, має можливість поступового переміщення поперек осі, який відрізняється тим, що друге дзеркало виконано з можливістю зміни свого нахилу від повідка у вигляді штиря, приводом переміщення якого є спіраль, в канавці якої він розміщений та яку виконано на сферичній вгнутій поверхні нерухомого корпусу, співвісного з лазерним променем. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2