Презентація 4ltft.kpi.ua/documents/selto/selto-lec-07-08.pdf · Презентація 4...
Post on 31-Jul-2020
23 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Презентація 4Лекції 7-8
Лекція 7_8:Тема 6. Оптична перетворювальна система
6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробкиПрез. №4, сл.№2
6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)През. №4, сл.№19
Лекції 9_10Тема 6. Оптична перетворювальна система(подовження)
6.3. Сканери лазерних фізіотерапевтичних установокПрез. №5*, сл.№1
Контрольні запитання та завданняПрез. №5*, сл.№24
Бібліографічний опис През. №5*, сл.№27
2
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки [6.1], [6.2]
Елементи для концентрації енергії
випромінювання:• - лінзи• - дзеркала• - набір елементів (об’єктиви)• - інші перетворювальні елементи (плоскіфокусатори, голограми, тощо)
3
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
Рис. 6.2(8.2**). Пристрій для переміщення лінзи вздовж осі променя без її обертання
1 2
34 5
6
1
2
3
X
Y
Рис. 6.1(8.2*). Об'єктив для концентрації енергії потужного випромінюванняD=2R
r
F
S
d=2r
12
3
1
2
3
F=R[tg( - )+Ctg( - )]
=arcSin( 1n Sin )
o o
o
Рис.6.3(8.1). Схема концентрації енергії пучка в декілька зон опромінення
nsin
sin=
0ϕϕ
[6.3]
[6.4]
[6.5], [6.6]
4
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
;))n(FR(n)n(F]nR)n(d[R 111 22221 -----=
Алгоритм проектування
- визначити режими обробки;- обрати лінзу F1д≈ F1 = d0/θ (θ ∈ 0 ÷ θD);- уточнити потрібний кут θд = d0/F1д ;- визначити діаметр D0 центральної
частини променя із D0 = D(θд/θD)1/2 ;- визначити фокусну відстань рідкої лінзи:
- визначити ширину теплової зони:
- радіус кривизни поверхні рідкої лінзи:
- визначити об’єм рідини в стакані:Vр = Vc – (Vs1 –Vs2), де:
Vc = π(0,5Dc) 2lc; Vs =1/3 π ls2 (3R1 – ls);ls = R1 – lr; lr = [R1
2 – (0,Rc) 2]1/2;
- визначити висоту рідини в нерухомому
стакані:
56
'
''1 2 3 4
Рис. 6.4. ОПС для особливих умов опоромінення
D
Do
do
dз
R2 R1
V
V
V
б
F1
L
Dc
F2
LL
L
s
rL
c
р
D0
а
ж
cт
s2
s1
s2
р
сVVр
bз
н
вн
n
n6
5
1
4
2
3
d
Рис. 6.5. ОПС для особливих умов опромінення при обробці заготовок із теплопровідних матеріалів
R2
R1
F2 F
1
( )зд dDFDF -0102 =
( ) 2012 F2DD)FF(b дз --=
gD,])D,()D,[(,L ccр
22220
2 50505050 -ω=
[6.7, [6.8]
5
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
O 42,5
M 52,5 7E/6g
A
O 1,5
O 15
H7k6
O 28
O 34 H7
O 52 H7
M32-6g
18
9
4
18
5
1
3
10
14
2
11
12
13
17
A6
105
O 56
6544
O 29
8
7 15
16
Рис.6.5К. Конструкція ОПС для особливих умов опромінення65
6
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
D D
D2 D1
F1
F2
F
D1D2
DD
Fi
Fij F
j
Fij
1
2 2
3
4
1
5
2
3
4
6
77
7 7
I
II
1
2
а
б
n=h/ F
i=1...nj=1...nk=1...N
n =nF=n N
F = h/nN
F =F +F-d
F F
b =F (1- dF ).
ij
ij
iji j
ij ij
ij ijiji
bijdij
Рис. 6.6(8.4). Схема трансфокатору з дискретною зміною фокусної відстані
[6.9]
[6.10]
7
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
Алгоритм проектування багатоповерхового трансфокатора
1. Встановити межі необхідної зміни фокусної відстані трансфокатора, використовуючи результати розрахунку режимів опромінення: Fmin ÷ Fmax та
приймаючи Fmin = Fp, а Fmax = Fmin + δ (h).2. Визначити величину поглиблення отвору ∆ одиночним імпульсом (пічком) [6.11].3. Визначити кількість об'єктивів з різними фокусними відстанями, необхідних для
виконання технологічної операції: K = δ/∆ або K = h/∆ .4. Визначити фокусну відстань F11, яка рівна Fр, для об’єктиву, який має одну лінзу
Fi = F1 , тобто при fj = f1 = ∞. Тоді F11 = Fp = F1 , а b11 = F1 – d11.5. Визначити ряд значень фокусних відстаней трансфокатора при їх зміненні
лінзами другої турелі (для лінзи F1) та забезпеченні ряду величин робочихвідрізань bij, рівних: bij+l = bij + p∆l:
Fij+l = bij+l/(1-dij/F1).6. Визначити набір лінз f2 ÷ f5 , що забезпечують здобуття ряду фокусних
відстаней F12 ÷ F1:fj = Fij (dij –F1)/(Fij –F1).
7. Розрахувати фокусні відстані лінз F2 ÷ F5, які необхідні для продовження рядуфокусних відстаней трансфокатора за рахунок варіацій лінз нижньої турелі fj
Fi = (bij+l dij – bij+l fj – dij fj)/(bij+l – fj).
8
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
110
175
12
O125 H11/d11
O40H11/d11
1 2 3
4
56
78
13
14
Рис.6.6К.Приклад конструкції ОПС у вигляді трьох позиційної турелі
9
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
170
4
O 40 H6/k6
170
M3x0,5-7H
160
M32x1-8g
1 - 3
13 - 20
4 - 7
21 - 23
8 - 12
24 - 34
M4x0,5
Рис.6.6КК. Конструкція трансфокатора з двох поверховою турелью та одним приводом обрання лінз
10
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
F
l
25
4
7
1
Рис.6.7(8.7). Трансфокатор на похилій лінзі
3 6
[6.12]
11
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
F,мм1 2
w
D
1/с
30
40
50
60
R=20мм
R=25мм
R=30мм
R
r
G
Fцбg
1 4
2
3
w
Рис.6.8(8.7). Розрахункова схема для трансфокатора на похилій лінзі
Порядок розрахунку трансфокатораз єдиним приводом обертання та нахилу
лінзи
1. При обертанні лінзи в оправці 1 (рис.6.10), яка має не збалансовану масу 3, встановлену на радіусі R, на неї діє
відцентрова сила (r = RCosφ) :
2. Баланс сил, що діє на масу 3:
ΣM0 = Gr – Fвц rtgφ = 0
3. Швидкість обертання лінзи, яка необхіднадля зміщення горловини каустики на
розрахункову величину ∆h:
rmrmVFвц22 ω==
{ } 2121211//})]F/(F[{Rg +∆=ω -
12
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
14
8
М3
9
1913
6165
20
A-A
1
17
7
10
8
310
15
4
214
111312
10
A
A
o3H7/h7
o4
I32*1-8g
I30*1-8g
i35e7
i55e7
I36*1-8g
115
98
15
105
75
23
Рис. 6.7К. Трансфокатор на похилій лінзі з одним приводом обертання
13
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
O104
O120O5,2±0,24отв.
151*
A - A
22
23
25
2014
B
O60 k6O78 H7
64±0,01
46±0,01
134*
A A
Б
1 27
19
2
19
I
8 9
IV III
28
22
23
25
II
4
15
10
7 26
313
IV ( 2 : 1 )
III ( 2 : 1 )
O4k
6
11 18 12 21
24
II ( 4 : 1 )B
6
16
O4H7/r6
BB
I ( 2 : 1 )
O3H7/k6
17
5
23
Рис. 6.7КК. Трансфокатор на похилій лінзі з двома приводами
14
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
n
n
р
9 6 5 1 4
8
2310
7
R1
R2
d
F1
F2
n ~n
R =g/
F= 1n-1 R -R + d n-1
n
R R
р
2
1 2
1 2
Рис .6.8(8.3). Трансфокатор на рідині з плавною зміною фокусної відстані
[6.13]
15
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
Старт
Введення данихF , F , n ,d
РозрахунокR
РозрахунокR ,F
F - F >0.1ні
так
РозрахунокF,
Визначення
Кінець
1 2
2
1
2
1/c40
60
80
22 26 30
а б
max
Рис. 6.9.Алгоритм та розрахункова залежність F = f( )
16
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
R2
R1 VsVl
Vc
Рис. 6.10.. Розрахункова схема визначення товщини шару рідини
F1
LDc
F2
LLs
Lr
Алгоритм визначення об’єму рідини в стакані трансфокатора1. Визначити дійсне значення Fmax для обраного значення ωmax:
2. Уточнити значення радіусу кривизни поверхні рідини R1 для розрахованої величини Fmax:R1(ω) = g/ω2
3. Визначити об'єм рідини Vl як різницю об'ємів циліндра Vc висотою L+Ls (рис.6.10) ісегменту Vs з радіусом R1: Vl = Vc – Vs,
4. Визначити висоту шару рідини в нерухомому стакані L:
ω+ω=ω обd
Rgn
)n()
Rg)(n()(F
22
2
2
2 1111
--
---
2cc RVL π=
17
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
65
O 42,5
M 52,5 7E/6g
A
O 1,5
O 15
H7k6
O 28
O 34 H7
O 52 H7
M32-6g
18
9
4
18
5
1
3
10
14
2
11
12
13
17
A6
105
O 56
65
44
O 29
8
7 15
16
Рис. 6.8К. Трансфокатор із рідкою компонентою
18
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.1. Засоби концентрації енергії випромінювання в зоні обробки
(подовження)
Рис.6.8КК. Конструкція трансфокатора з гидро двигуном
[6.14]
19
e d
1 2 3 4
Рис. 6.11(7.1). Схема сканера на ексцентричній лінзі
d=2e
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.1. Дефлектори на заломлювальних оптичних елементах
[6.15]
20
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.1. Дефлектори на заломлювальних оптичних елементах (подовження)
Б Б
M48x2-8g
50k7
55k7
80H7
92
210
170
5H7/k8
2H8/k9
2G9/k9
БМ4:1
А
е
1
234
5
6
7
8
9
10
10
11
1213
14
15
16
17
1819
19
2021
22
23
o
o
o
o
o
23
60Н7
А
Рис.6.11К. Сканер на ексцентричній лінзі з плавним регулюванням радіусу сканування
[6.16]
21
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.1. Дефлектори на заломлювальних оптичних елементах (подовження)
dD
А F
D d
FA
12
1 2
1 23 4
5
1 23 4
5
Рис. 6.12(7.2). Схема сканеру на оптичному клині
Рис. 6.13(7.3). Схем сканеру на двох оптичних клинах
d=2Ftg(n-1) =2[2arcSin(n*Sin /2)-2 ]Cos=4[2arcSin(n*Sin /2)-2 ]
2
2 max.
6
[6.17]
22
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.1. Дефлектори на заломлювальних оптичних елементах (подовження)
70*
о20
63*
9
O32k6
А
Вид А
хід
4...
40
Рис. 6.13К. Конструкція сканера на двох клинах
M32*1-6g
O42H7
O32F12/k6
30
5
23
21
15
8
16
13
14
15
11
7
2
4
12
17
22
3
201 10
18
19
6
23
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.1. Дефлектори на заломлювальних оптичних елементах (подовження)
e
d
F
121 2 3 4 5
Рис. 6.14. Схема пристрою для кругового сканування променю за допомогою призми 2 та аксикона 3
[6.18]
24
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.1. Дефлектори на заломлювальних оптичних елементах (подовження)
19 6
Рис.6.15К. Конструкція сканера з біпризмою
M50*1-6g
106
117
O66H7
O52k6
O52F12/k6
48
5
23
21
24
8
16
13
14
15
11
7
2
4
12
17
22
3201 10
18пр
л
А
1
2
3
пр
л
е
е
Рис. 6.15. Схема сканера з біпризмою
D
F
[6.19]
25
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.1. Дефлектори на заломлювальних оптичних елементах (подовження)
т
п
е
еF1
F2
2
6
Рис. 6.16. Схема ЛТУ із сканером на ексцентричному телескопі
54
F
d
1 3
26
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.2. Дефлектори на дзеркальних оптичних елементах
5
6d
Fx
e
1 A 2
3
47 Вид А
2
3
8
2
1 2
3
4
5
6
7
u
A
F
а б в
F
d
1 2
3
4
5
6
Рис. 6.17. Схема ОПС з пристроєм для кругового (а) та лінійного сканування (б, в) променя дзеркалом, що обертається(а), або коливається (б, в)
[6.20]
27
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.2. Дефлектори на дзеркальних оптичних елементах (подовження)
F
1
2
3
4
5
6
5
6
7
8
V=Const
V=vary
t
Рис. 6.18. хема ОПС з електромагнитним сканером вздовж лінії за пилкоподібним законом
7
9
[6.21]
28
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.2. Дефлектори на дзеркальних оптичних елементах (подовження)
1 2
3 4
5
Рис.6.19(7.10). Схема сканування променем шляхом його розгортання
D
Dб
D
1
2
Рис. 6.20(7.11). Схема сканування променю дзеркальною пірамідою
АА'
Порядок розрахунку сканера у
вигляді піраміди• Визначити діаметр основи піраміди Dоб
для забезпечення максимальної кількості
граней , яке визначає максимальну
кутову швидкість обертання і частоту
сканування пучка :
• Визначити діаметр усіченої частини
піраміди:
• Визначити частоту сканування променя
визначається із співвідношення :
( )бmf=ω
)]m
(ctg[DD max
б
об 21
α∆π+= -
DDD .б.о.М.О2-=
πω=×= 2бlpб mnmf
29
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.2. Дефлектори на дзеркальних оптичних елементах (подовження)
112
*
94*
74*
O16Js
7O26H7/h
7
O30Is7
O3H7\h7
O6H7\h7
M10*1
.57G
\6hO20
H8\h8
102*
23
22
24
25
1
626
10
13
11
7
12
201415
9
8
2
54
3
Б-Б
М(2:1)
В-В
М(2:1)
В В
Б
Б
o7H
7/f7
o18
H9/
k9
07H
7/F7
o18H
9/k9
Рис.6.20К. Конструкція багатодзеркального сканера із змінним кутом нахилу дзеркал
А
Вид А
30
Тема 6. Оптична перетворювальна система6.2. Оптичні сканувальні пристрої (дефлектори)
6.2.2. Дефлектори на дзеркальних оптичних елементах (подовження)
2
D
2
1
Рис. 6.21(7.12). Схема сканування променю дзеркальною призмою
бm
πα∆
4=
top related