ISSN 2307-4469 · EISSN 2949-5636
Языки: ru · en

Статья: Проектирование, изготовление и испытания гальванометрического сканера (2022)

Читать онлайн

Гальванометрический сканер (гальвосканер) – устройство для осуществления поворота лазерного пучка на определенный угол. В статье рассмотрены как подходы к проектированию элементов гальвосканера (электродвигателя постоянного тока, сканирующего зеркала, датчика угла поворота, платы драйвера управления гальвосканером), так и результаты испытаний его работоспособности после изготовления. Привод зеркала и датчика осуществлялся бесколлекторным моментным электродвигателем постоянного тока с ротором из постоянного сильного магнита, изготовленного из неодима, бора и железа – NdFeB. Зеркала изготавливались из моно-кристаллического кремния и рассчитаны на апертуру входного лазерного пучка 15 мм. Зеркала имеют отражающее покрытие, обеспечивающее коэффициент зеркального отражения R  99,6 % для длины волны лазера  = 10801 нм. Разработана конструкция оптического абсолютного датчика угла поворота (энкодер) с применением светодиодов и фотодиодов. При разработке платы управления (драйвера) гальвосканером использована гибридная аналогово-цифровая архитектура, цифровая часть драйвера – цифровой сигнальный процессор.

Гальвосканеры были испытаны на работоспособность по разработанной программе и методике на специальном стенде и оборудовании, изготовленном для испытаний. В результате испытаний основные проектные характеристики (углы сканирования, шаг сканирования, скорость сканирования и позиционная повторяемость, температурное смещение нуля и долговременный дрейф) были превышены.

A galvanometric scanner (galvoscanner) is a device for turning a laser beam through a certain angle. The article considers both approaches to designing elements of a galvo scanner (a DC motor, a scanning mirror, a rotation angle sensor, a galvo scanner control driver board), and the results of testing its performance after manufacturing. The mirror and sensor were driven by a brushless DC torque motor with a rotor made of a permanent strong magnet made of neodymium, boron and iron – NdFeB. The mirrors were made of single-crystal silicon and designed for an input laser beam aperture of 15 mm. The mirrors have a reflective coating that provides a specular reflection coefficient R  99.6 % for a laser wavelength  = 10801 nm. The design of an optical absolute rotation angle sensor (encoder) using LEDs and photodiodes has been developed. When developing the control board (driver) for the gal-vo scanner, a hybrid analog-digital architecture was used, the digital part of the driver is a digital signal processor.

Galvoscanners were tested for performance according to the developed program and methodology on a special stand and equipment made for testing. As a result of testing, the main design characteristics (scan angles, scan pitch, scan speed and positional repeatability, tem-perature zero offset and long-term drift) were exceeded.

Ключевые фразы: гальванометрический сканер, гальвосканер, гальвомотор, дефлектор, датчик угла поворота, сканирующее зеркало, galvanometric scanner, galvoscanner, galvo motor, deflector, scanning mirror, rotation angle sensor
Автор (ы): Лепешкин Сергей Николаевич
Соавтор (ы): Молчанов Виктор Владимирович, Шанин Юрий Иванович, Шарапов Илья Сергеевич
Журнал: Успехи прикладной физики

Идентификаторы и классификаторы

SCI
Физика
УДК
519.718. Устойчивость, надежность и контроль
535.3. Распространение световых лучей. Излучение. Отражение. Преломление. Поглощение
Префикс DOI
10.51368/2307-4469-2022-10-5-490-500
eLIBRARY ID
49616642
Для цитирования:
ЛЕПЕШКИН С. Н., МОЛЧАНОВ В. В., ШАНИН Ю. И., ШАРАПОВ И. С. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИСПЫТАНИЯ ГАЛЬВАНОМЕТРИЧЕСКОГО СКАНЕРА // УСПЕХИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ. 2022. ТОМ 10 № 5
Текстовый фрагмент статьи