Способ балансировки лучом лазера Советский патент 1992 года по МПК G01M1/38 

Изобретение относится к технологии приборостроения и может быть использовано для балансировки гироскопов, вращающихся на рабочей скорости вращения лучом лазера.

Целью изобретения является повышение точности и производительности, а также обеспечение сходимости процесса балансировки.

На фиг.1 представлена схема формирования угловой ошибки коррекции дисба- лансов лучом лазера; на фиг.2 представлено типичное распределение плотности мощности лазерного излучения по длительности импульса, а также проиллюстрирована методика определения требуемого времени лазерного импульса исходя из равенства энергий; на фиг.З представлена схема измерения длительности лазерного импульса; на фиг.4 представлена структурная схема, иллюстрирующая реализацию предложенного способа коррекции дисбалансов

лучом лазера; на фиг.5 представлены фотографии формы лазерных импульсов ЛТУ Квант-16 (см. табл.1).

Ротор 1 устанавливают в приспособление для коррекции и разгоняют до частоты балансировки. Вибрация ротора воспринимается датчиком вибрации 2 и преобразуется в электрический сигнал с частотой, равной частоте вращения ротора,и амплитудой, пропорциональной величине дисбаланса. Указанный электрический сигнал поступает на вход блока 3 определения параметров дисбалансов, на второй вход поступают импульсы с фотооптического датчика 4, воспринимающего светоконтра- стную метку на поверхности ротора. На выходе блока 3 формируются два электрических сигнал - в виде уровня постоянного напряжения, пропорционального величине дисбаланса, управляющего напряжением накачки лазера 5, а следовательно, и энергией генерируемого импульсами импульсный сигнал, задний фроьт которого несет информацию о прохождении тяже(Л

С

sj

Ю

о со

4

лого места в фокусе оптической системы лазера.

Этот импульсный сигнал поступает на вход ждущего генератора 6, где осуществляется его задержка на время Тз Тоб тх , где Т0б - время одного оборота ротора. Сигнал с выхода ждущего генератора 6 поступает на блок управления лазером 5, инициирует генерацию импульса.

Определим время упреждения начала генерации лазерного импульса. С допущением, что корректируемая масса m пропорциональна энергии W лазерного импульса и напряжению накачки лазера U, можно записать:

-U,

(4)

или

Ти

mk К / q (г, U )dr

(5)

При коррекции дисбаланса вращающегося тела неподвижным лучом лазера:

п

Dk R 2 mi ,(6)

i 1

где R - радиус коррекции,

(p-t - угол i-й корректируемой массы, или

Dk R m. cos ,(7)

где mЈ - суммарная масса, удаляемая за импульс,

Ay - приведенный угол коррекции тг , соответствующий угловой ошибке, см.фиг,1.

С учетом (5) выражение (7) примет вид:

0

5

0

5

0

5

В этом случае удаляемые массы mi(Wi) и m2(W2) равны между собой, а Д 2 лтх f - угол коррекции ms, то есть угловая ошибка коррекции дисбаланса (где f - частота балансировки).

Момент времени гх определим исходя из условия равенства энергий

W1-W2.

тогда

/ q(r,U)dT / q(r,U)dr,(8)

оГх

После аппроксимации формы лазерного импульса функцией вида q(U, f) и вычисления определенных интегралов в выражении (8) определяется время гх.

В качестве примера практической реализации определим время для лазера Квант-16, работающего в режиме свободной генерации с параллельно-согласованным включением катушек индуктивности разрядного контура.

С этой целью экспериментально определены формы лазерных импульсов (в соответствии со схемой фиг.З), фотографии которых представлены на фиг.5. Параметры лазерных импульсов сведены в табл.1.

Сведем в табл.2 численные данные qi и г, в зависимости от U (см. фиг.§).

Проведенный многофакторный регрессионный анализ методом наименьших квадратов с проверкой адекватности созданной модели позволил получить следующую зависимость:

Л3i 5

q(T,U)0,16TU+0,15Ur+0,5rU+

+ 3r-0,028rU-1,02rU-0,163.

(9)

Изобретение относится к технологии приборостроения. Цель изобретения - повышение точности и производительности балансировки. Перед балансировкой осуществляют генерацию лазерных импульсов разных энергий, регистрируют распределение мощности излучения в течение каждого импульса генерации, определяют фазовый сдвиг относительно начала генерации и учитывают его при генерации лазерных импульсов при коррекции дисбаланса. 5 ил, 2 табл.

/ q (r, U )d rcos Д(р.

о

Определим угловую ошибку коррекции дисбаланса Д исходя из условия, что величина удаляемых масс до и после угла Л.р равна между собой. Для этого найдем такой момент времени тх (см.фиг.2), при котором имеет место равенство энергии Wi и Л/2 при условии:

WЈ Wi+W2,

где Wz - суммарная энергия лазерного импульса.

Можно положить с большой степенью точности, что

ГХ00

/ q(r, U)dr / q(r,U)dr оГх

/ q(r,U)dr, Zx

или

62з352

0,032r U+0,15Ur +0,186r U+0,75r-0,007т U-0.34T U-0,163 5,7611+

+ 6,25211-0,89611-0,3264,

откуда для каждого значения U можно определить тх.

Например для ,8 (напряжения накопителя В) определяется из уравнения:

0,01037тх -0,73 Тх+2,186 гх+

+ 0,75 гх-0,163тх 2,78533,

откуда тх 1,1 мс.

Таким образом, для любого значения напряжения накопителя лазера U можно определить требуемое время тх опережения начала генерации лазерного импульса момента прохождения тяжелого места ротора в фокусе оптической системы лазера.

Формула изобретения Способ балансировки лучом лазера, заключающейся в том, что вращают ротор, измеряют величину и угол дисбаланса в

мгновенное значение плотности мощности лазерного импульса q;

10

15

20

плоскости коррекции, совмещают фокус оптической системы лазера с плоскостью коррекции и корректируют дисбаланс, генерируя лазерные импульсы,энергией которых управляют в зависимости от величины дисбаланса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности, генерируют лазерные импульсы с временным опережением относительно прохождения тяжелого места в фокусе оптической системы на величину гх, определяемую для конкретного лазерного импульса, исходя из выполнения условия равенства энергий начальной и конечной половин импульса генерации:

ТХ00

J qi(TJ,T)dT / qi(V,T)dr,

оТх

где qi(lT, т) - мощность лазерного импульса;

1Г- напряжения накачки;

т- длительность лазерного импульса.

Таблица 1

Таблица2

иУ

Риг. d

l№)

Фиг г

Ф/г. J

Фиг. 4

« -. .. ч

«f

. . Ф :

/