RU2248534C1 - Device for testing parameters of information channel control laser field - Google Patents
Device for testing parameters of information channel control laser field Download PDFInfo
- Publication number
- RU2248534C1 RU2248534C1 RU2003122992/28A RU2003122992A RU2248534C1 RU 2248534 C1 RU2248534 C1 RU 2248534C1 RU 2003122992/28 A RU2003122992/28 A RU 2003122992/28A RU 2003122992 A RU2003122992 A RU 2003122992A RU 2248534 C1 RU2248534 C1 RU 2248534C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- controller
- unit
- axis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Image Input (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно к устройствам для контроля параметров лазерного поля управления, создаваемого информационным каналом. Лазерное поле управления ЛПУ представляет собой поток лазерного излучения, модулированный по определенному закону.The invention relates to the field of instrumentation, and more particularly to devices for monitoring the parameters of the laser control field created by the information channel. The laser control field of an MPI is a laser radiation stream modulated according to a certain law.
Информационный канал [1, 2] включает в себя, по крайней мере, излучатель и блок модулятора. Блок модулятора включает в себя проекционную оптическую систему, растр, оборачивающую систему и панкреатическую систему. Лазерное излучение, создаваемое излучателем, посредством проекционной и оборачивающей систем дважды проходит через вращающийся растр, осуществляющий пространственно-временную модуляцию излучения, и имеет две модуляционные кодовые дорожки: внутреннюю кодовую дорожку, изображение которой в фокальной плоскости проекционной оптической системы перемещается сверху вниз, и внешнюю кодовую дорожку, изображение которой в фокальной плоскости проекционной оптической системы перемещается справа налево. Модулированное лазерное излучение попадает в панкреатическую систему, которая изменяет масштаб изображения кодовых дорожек растра по закону, задаваемому профилем кулачка привода панкреатической системы. Точка пересечения оси внутренней кодовой дорожки растра и оси внешней кодовой дорожки растра соответствует пересечению информационного нуля по каждой из дорожек соответственно и располагается на оси панкреатической системы, а наложенные изображения внутренней кодовой дорожки на внешнюю кодовую дорожку образуют информационный квадрат, в пределах которого при вращении растра формируются сигналы управления в соответствии с циклограммой работы информационного канала в виде последовательности импульсов, содержащих информацию о смещении от центра ЛПУ в плоскости, перпендикулярной направлению распространения по двум координатам Y и Z. Таким образом, на выходе наблюдаются наложенные изображения кодовых дорожек в виде информационного квадрата, в пределах которого заключено изображение светового пятна лазерного пучка излучения, причем размеры этих наложенных изображений изменяются в соответствии с циклограммой работы панкреатической системы, которая поддерживает размер ЛПУ постоянным на всей траектории движения управляемого объекта.The information channel [1, 2] includes at least a radiator and a modulator unit. The modulator unit includes a projection optical system, a raster, a wrapping system, and a pancreatic system. The laser radiation generated by the emitter, through the projection and wrapping systems, passes twice through a rotating raster, which performs space-time modulation of radiation, and has two modulation code tracks: an internal code track, the image of which in the focal plane of the projection optical system moves from top to bottom, and an external code a track whose image in the focal plane of the projection optical system moves from right to left. Modulated laser radiation enters the pancreatic system, which changes the image scale of the raster code tracks according to the law defined by the cam profile of the pancreatic system drive. The intersection point of the axis of the inner code track of the raster and the axis of the external code track of the raster corresponds to the intersection of information zero on each of the tracks, respectively, and is located on the axis of the pancreatic system, and the superimposed images of the internal code track on the external code track form an information square, within which, when the raster rotates, control signals in accordance with the sequence diagram of the operation of the information channel in the form of a sequence of pulses containing information about the mixture and from the center of the healthcare facility in a plane perpendicular to the direction of propagation along the two coordinates Y and Z. Thus, at the output there are superimposed images of the code tracks in the form of an information square, within which the image of the light spot of the laser radiation beam is enclosed, and the sizes of these superimposed images vary in accordance with the cyclogram of the pancreatic system, which keeps the size of the medical facilities constant throughout the trajectory of the controlled object.
Известно устройство для контроля параметров лазерного поля управления информационного канала [3], содержащее три оптические головки, каждая из которых включает фокусирующую систему, в фокальной плоскости которой имеется узел сетки с точечной диафрагмой и оптически связанный с фотоприемным устройством, последовательно соединенным с блоком выделения команд и регистрирующим блоком. Регистрирующий блок включает в себя стрелочный индикатор, цифровой вольтметр и шлейфовый осциллограф. Каждая оптическая головка имеет механизм горизонтального и вертикального наведения, работающий в ручном режиме, для согласования осей оптических головок с оптической осью информационного канала. Каждый узел сетки снабжен механизмом перемещения по одной координате и механизмом поворота на 90° узла сетки вместе с механизмом перемещения для сканирования по другой координате. Проверяемое изделие устанавливается на подставке, которая может перемещаться и устанавливаться напротив соответствующей оптической головки. Устройство позволяет определить размеры лазерного пятна, заключенного в пределах информационного квадрата, и определить размеры ЛПУ, распределение энергетической освещенности в ЛПУ и параметры углового распределения модулированного лазерного излучения по двум координатам в виде пеленгационной характеристики. Причем первая оптическая головка производит контроль параметров при конечном положении компонентов панкреатической системы, а вторая - при начальном. Третья оптическая головка производит контроль величины рассогласования оси распространения ЛПУ к оси информационного канала, т.е. производит оценку величины рассогласования оси распространения ЛПУ к оси информационного канала в процессе движения компонентов панкреатической системы. Обработка результатов производится вручную путем обработки осциллограммы, записанной на шлейфовом осциллографе.A device for monitoring the parameters of the laser control field of the information channel [3], containing three optical heads, each of which includes a focusing system, in the focal plane of which there is a grid node with a point diaphragm and optically coupled to a photodetector connected in series with the command selection unit and a recording unit. The recording unit includes a dial indicator, a digital voltmeter and a loop oscilloscope. Each optical head has a horizontal and vertical guidance mechanism, operating in manual mode, for matching the axes of the optical heads with the optical axis of the information channel. Each mesh node is equipped with a movement mechanism along one coordinate and a 90 ° rotation mechanism of the mesh node along with a movement mechanism for scanning along a different coordinate. The product under test is mounted on a stand that can be moved and mounted opposite the corresponding optical head. The device allows you to determine the size of the laser spot, enclosed within the information square, and to determine the size of the hospitals, the distribution of energy illumination in hospitals and the angular distribution of the modulated laser radiation in two coordinates in the form of direction-finding characteristics. Moreover, the first optical head performs parameter control at the final position of the components of the pancreatic system, and the second at the initial position. The third optical head monitors the magnitude of the mismatch of the propagation axis of the healthcare facility to the axis of the information channel, i.e. evaluates the magnitude of the mismatch of the axis of distribution of health facilities to the axis of the information channel during the movement of the components of the pancreatic system. The results are processed manually by processing the waveform recorded on the loop oscilloscope.
Недостатками данного устройства являются невысокая точность и невысокое быстродействие из-за проведения измерений и обработки результатов вручную.The disadvantages of this device are the low accuracy and low speed due to measurements and processing the results manually.
Наиболее близким является устройство для контроля параметров лазерного излучения [4], содержащее оптически связанные фокусирующую систему, в фокальной плоскости которой установлен блок калиброванных диафрагм, снабженный механизмом перемещения, осуществляющим смену диафрагм, и фотоприемное устройство, выполненное в виде оптической головки с четырехсегментным фотоприемником, причем оптическая головка снабжена устройством наведения в пространстве, при этом блок калиброванных диафрагм жестко связан с корпусом оптической головки, выходы четырехсегментного фотоприемника соединены через усилитель соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с контроллером, реализованным на базе микроЭВМ, первый выход которого соединен с регистрирующим прибором, блок управления, вход которого соединен со вторым выходом контроллера, а первый, второй, третий выходы блока управления соединены соответственно с первым и вторым входами устройства наведения в пространстве и с механизмом перемещения.The closest is a device for monitoring the parameters of laser radiation [4], containing an optically coupled focusing system, in the focal plane of which a calibrated diaphragm block is installed, equipped with a movement mechanism for changing diaphragms, and a photodetector made in the form of an optical head with a four-segment photodetector, and the optical head is equipped with a guidance device in space, while the block of calibrated diaphragms is rigidly connected to the body of the optical head, The four-segment photodetector is connected through an amplifier to the first, second, third and fourth inputs of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to a controller based on a microcomputer, the first output of which is connected to a recording device, the control unit, the input of which is connected to the second output of the controller and the first, second, third outputs of the control unit are connected respectively with the first and second inputs of the guidance device in space and with the movement mechanism.
Данное устройство обеспечивает измерение диаметра лазерного пучка, а также его мощности или энергии. Недостатком устройства является недостаточно высокая точность и узкий диапазон измерения параметров лазерного излучения из-за ограниченного количества калиброванных диафрагм и фиксированного фокусного расстояния фокусирующей системы. Кроме того, устройство не позволяет производить измерение параметров модулированного лазерного излучения. В частности, устройство не позволяет проводить измерение распределения энергетической освещенности ЛПУ по двум координатам Y и Z, измерение пеленгационной характеристики по двум координатам Y и Z при различных положениях компонентов панкреатической системы, а также определять величину рассогласования оси распространения ЛПУ к оси информационного канала в процессе движения компонентов панкреатической системы.This device provides a measurement of the diameter of the laser beam, as well as its power or energy. The disadvantage of this device is the lack of accuracy and a narrow range of measurement of laser radiation parameters due to the limited number of calibrated apertures and a fixed focal length of the focusing system. In addition, the device does not allow measurement of modulated laser radiation. In particular, the device does not allow the measurement of the distribution of energy illumination of hospitals at two coordinates Y and Z, the measurement of direction-finding characteristics at two coordinates Y and Z at different positions of the components of the pancreatic system, and also to determine the amount of mismatch between the axis of propagation of the hospital and the axis of the information channel during movement components of the pancreatic system.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, повышение точности измерений и повышение быстродействия контроля параметров ЛПУ.The objective of the invention is to expand the functionality of the device, improving the accuracy of measurements and improving the speed of monitoring the parameters of medical facilities.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для контроля параметров ЛПУ информационного канала, включающем оптически связанные фокусирующую систему, в фокальной плоскости которой установлен блок калиброванных диафрагм, снабженный первым механизмом перемещения, и фотоприемное устройство (ФПУ), выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого соединен с первым входом контроллера, блок управления (БУ), первый вход которого соединен с первым выходом контроллера, второй выход контроллера подключен к входу регистрирующего блока, первый, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с первым входом первого механизма перемещения, с первым и вторым входами устройства наведения в пространстве, в отличие от прототипа, введен блок выделения команд (БВК), первый вход которого соединен с выходом ФПУ, первый и второй выходы БВК соединены соответственно со вторым и третьим входами АЦП, четвертый вход АЦП соединен с третьим выходом контроллера, фокусирующая система выполнена с переменным значением фокусного расстояния и с постоянным положением фокальной плоскости и содержит телеобъектив и оптическую систему, снабженную вторым механизмом перемещения, вход которого соединен с четвертым выходом БУ, а выход - со вторым входом контроллера, первый механизм перемещения выполнен в виде двухкоординатного сканирующего устройства, второй вход которого соединен с пятым выходом БУ, первый и второй выходы первого механизма перемещения соединены соответственно с третьим и четвертым входами контроллера, фокусирующая система с блоком калиброванных диафрагм, ФПУ и БВК выполнены в виде единой оптической головки, снабженной устройством наведения в пространстве, первый и второй выходы которого соединены соответственно с пятым и шестым входами контроллера, седьмой вход которого соединен с шестым выходом БУ, седьмой выход которого соединен с входом ФПУ и со вторым входом БВК, в качестве регистрирующего блока использован персональный компьютер с монитором, выход персонального компьютера соединен с восьмым входом контроллера.This object is achieved by the fact that in the device for monitoring the parameters of the medical facilities of the information channel, which includes an optically coupled focusing system, in the focal plane of which there is a calibrated diaphragm block equipped with a first movement mechanism, and a photodetector (FPU), the output of which is connected to the first input of an analog a digital converter (ADC), the output of which is connected to the first input of the controller, a control unit (CU), the first input of which is connected to the first output of the controller, the second output of the control Lera is connected to the input of the recording unit, the first, second and third outputs of the control unit are connected respectively with the first input of the first movement mechanism, with the first and second inputs of the guidance device in space, in contrast to the prototype, a command allocation unit (IAC) is introduced, the first input of which connected to the output of the FPU, the first and second outputs of the IAC are connected respectively to the second and third inputs of the ADC, the fourth input of the ADC is connected to the third output of the controller, the focusing system is made with a variable focal value the state and with a constant position of the focal plane and contains a telephoto lens and an optical system equipped with a second movement mechanism, the input of which is connected to the fourth output of the control unit, and the output - with the second input of the controller, the first movement mechanism is made in the form of a two-coordinate scanning device, the second input of which is connected to the fifth output of the control unit, the first and second outputs of the first movement mechanism are connected respectively to the third and fourth inputs of the controller, a focusing system with a block of calibrated diaphragms AGM, FPU and BVK are made in the form of a single optical head equipped with a guidance device in space, the first and second outputs of which are connected respectively to the fifth and sixth inputs of the controller, the seventh input of which is connected to the sixth output of the control unit, the seventh output of which is connected to the input of the FPU and the second input of the IAC, a personal computer with a monitor is used as the recording unit, the output of the personal computer is connected to the eighth input of the controller.
Фокусирующая система выполнена с переменным значением фокусного расстояния и с постоянным положением фокальной плоскости и содержит телеобъектив и оптическую систему, снабженную вторым механизмом перемещения, что позволяет расширить диапазон и повысить точность измерения параметров лазерного излучения, а также обеспечить измерение параметров модулированного лазерного излучения при различных положениях компонентов панкреатической системы информационного канала.The focusing system is made with a variable focal length and a constant position of the focal plane and contains a telephoto lens and an optical system equipped with a second movement mechanism, which allows to expand the range and improve the accuracy of measurement of laser radiation parameters, as well as to provide measurement of modulated laser radiation at different positions of the components pancreatic information channel system.
Выполнение фокусирующей системы с переменным значением фокусного расстояния и с постоянным положением фокальной плоскости, в которой расположен блок калиброванных диафрагм, снабженный двухкоординатным сканирующим устройством, позволяет осуществлять сканирование потока модулированного лазерного излучения по двум координатам при различных положениях компонентов панкреатической системы информационного канала. Введение в устройство БВК обеспечивает время-импульсную обработку сигнала, поступающего из ФПУ, с получением сигналов в виде напряжений по двум координатам и пропорциональных командам управления. Сигнал с ФПУ и сигнал по каждой из координат, обработанный в БВК, передается для последующей обработки в электронно-логический блок, состоящий из АЦП, контроллера и блока управления, для выполнения обработки полученной информации в виде цифрового кода, обеспечивающего совместные работы с персональным компьютером в режимах измерения и регистрации результатов, позволяет расширить функциональные возможности по сравнению с прототипом и проводить измерения следующих параметров: распределение энергетической освещенности по информационному полю, определение информационного центра ЛПУ, зависимость команды управления от величины смещения от информационного центра ЛПУ, т.е. пеленгационной характеристики, определение величины рассогласования оси распространения ЛПУ к оси информационного канала в процессе движения компонентов панкреатической системы, т.е. закон смещения координат информационного центра ЛПУ за все время движения компонентов панкреатической системы.The implementation of the focusing system with a variable value of the focal length and with a constant position of the focal plane in which the calibrated aperture block is located, equipped with a two-coordinate scanning device, allows scanning the modulated laser radiation flux in two coordinates at different positions of the components of the pancreatic information channel system. The introduction of the BVK device provides time-pulse processing of the signal coming from the FPU, with the receipt of signals in the form of voltages in two coordinates and proportional to the control commands. The signal from the FPU and the signal for each of the coordinates processed in the BVK is transmitted for subsequent processing to the electronic logic unit, consisting of an ADC, a controller, and a control unit, for processing the received information in the form of a digital code that ensures joint work with a personal computer in modes of measuring and recording results, allows you to expand the functionality compared to the prototype and measure the following parameters: the distribution of energy illumination for information y field definition information center LPU, dependency control command from a shift amount from the information center LPU, i.e. direction-finding characteristics, determining the magnitude of the mismatch of the axis of the distribution of health facilities to the axis of the information channel during the movement of the components of the pancreatic system, i.e. the law of the displacement of the coordinates of the health center information center for the entire time the components of the pancreatic system move.
Наличие контроллера, работающего в режиме микропроцессора, с обратными электрическими связями с исполнительными механизмами обеспечивает постоянное согласование уровней сигналов в соответствии с заданной циклограммой работы всех исполнительных механизмов устройства с выявлением динамических ошибок и их постоянной корректировкой в процессе измерений, что позволяет повысить точность измерений за счет режима самоконтроля устройства.The presence of a controller operating in microprocessor mode with electrical feedback with actuators ensures constant matching of signal levels in accordance with a given sequence of operation of all actuators of the device with the detection of dynamic errors and their constant correction during measurement, which improves the accuracy of measurements due to the mode self-monitoring device.
Выполнение регистрирующего блока в виде персонального компьютера обеспечивает быструю обработку полученной информации, расчет характеристик ЛПУ с выдачей информации в удобном для оператора виде.The execution of the recording unit in the form of a personal computer provides quick processing of the received information, the calculation of the characteristics of hospitals with the issuance of information in a form convenient for the operator.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства для контроля параметров ЛПУ информационного канала, на фиг.2 представлена оптическая головка с устройством наведения в пространстве, на фиг.3 представлена конструкция двухкоординатного сканирующего устройства, на фиг.4 представлены графики распределения освещенности по ЛПУ и пеленгационная характеристика Кy, Kz при сканировании по направлениям Y и Z, на фиг.5 представлены графики величины рассогласования оси распространения ЛПУ к оси информационного канала.Figure 1 shows a block diagram of a device for monitoring the parameters of an information channel medical facility, figure 2 shows an optical head with a pointing device in space, figure 3 shows the design of a two-coordinate scanning device, figure 4 shows graphs of the distribution of illumination over the medical center and direction-finding characteristic of K y , K z when scanning in the directions of Y and Z, figure 5 presents graphs of the magnitude of the mismatch of the axis of propagation of medical facilities to the axis of the information channel.
Устройство для контроля параметров ЛПУ информационного канала (см. фиг.1) содержит оптическую головку 1, а также аналого-цифровой преобразователь 2, выход которого соединен с первым входом контроллера 3, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом блока управления 4 и регистрирующим блоком 5, выполненным в виде персонального компьютера 6 с монитором 7. Оптическая головка 1 состоит из оптически связанных фокусирующей системы, выполненной с переменным значением фокусных расстояний и с постоянным положением фокальной плоскости и включающей в себя телеобъектив 8 и оптическую систему 9, снабженную вторым механизмом перемещения 10, установленного в фокальной плоскости фокусирующей системы блока калиброванных диафрагм 11, снабженного первым механизмом перемещения, выполненным в виде двухкоординатного сканирующего устройства 12, а также фотоприемного устройства 13, выход которого соединен с БВК 14 и с первым входом АЦП 2, а первый и второй выходы БВК 14 соединены соответственно со вторым и третьим входами АЦП 2. Вход второго механизма перемещения 10 соединен с четвертым выходом БУ 4, а выход - со вторым входом контроллера 3. Первый и второй входы двухкоординатного сканирующего устройства 12 соединены соответственно с первым и пятым выходами БУ 4, а первый и второй выходы - соответственно с третьим и четвертым входами контроллера 3. Седьмой выход БУ 4 соединен с входом ФПУ 13 и вторым входом БВК 14, шестой выход БУ 4 соединен с седьмым входом контроллера 3, третий выход которого соединен с четвертым входом АЦП 2.A device for monitoring the parameters of the medical facility information channel (see Fig. 1) contains an
Оптическая головка 1 снабжена устройством наведения в пространстве 15, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами БУ 4, а первый и второй выходы - соответственно с пятым и шестым входами контроллера 3, восьмой вход которого подключен к персональному компьютеру 6. На фиг.1 также показан контролируемый информационный канал 16, подключенный к восьмому выходу и второму входу БУ.The
Короткофокусный режим обеспечивается телеобъективом 8, а длиннофокусный режим обеспечивается введением в фокусирующую систему посредством второго механизма перемещений 10 оптической системы 9, которая выполнена из системы четырех отклоняющих зеркал и телескопической системы, при этом фокальная плоскость для различных фокусных расстояний остается постоянной.The short-focus mode is provided by the telephoto lens 8, and the long-focus mode is provided by introducing into the focusing system by the
Второй механизм перемещения (см. фиг.2) состоит из прямоугольного основания 17, снабженного валиками 18, оси которых параллельны оптической оси оптической головки 1. На основании 17 неподвижно установлена оптическая система 9. Валики 18 расположены в опорах, неподвижно закрепленных в корпусе оптической головки 1. Опоры выполнены в виде подшипников (на фиг.2 не показаны). Основание 17 имеет возможность поворота вокруг осей валиков 18. Поворот осуществляется с помощью двигателя 19. Управление вводом и выводом оптической системы 9 в оптический тракт осуществляется в автоматическом режиме путем формирования электрического сигнала для поворота по команде с персонального компьютера 6 через контроллер 3 и БУ 4. Два конечных положения оптической системы 9 (введенное в оптический тракт и выведенное из него) фиксируются микропереключателями, расположенными на основании 17, с передачей информации на контроллер 3 с отображением информации на персональном компьютере 6. Такая система обеспечивает дискретный режим изменения фокусного расстояния.The second movement mechanism (see FIG. 2) consists of a
Оптическая система 9 может быть выполнена в виде панкреатической системы, которая постоянно установлена за телескопическим объективом 8, и посредством второго механизма перемещения 10, осуществляющего перемещение оптических компонентов панкреатической системы, обеспечивает непрерывное изменение фокусного расстояния фокусирующей системы без изменения положения ее фокальной плоскости.The
Блок калиброванных диафрагм 11 (см. фиг.3) предназначен для выделения заданных проверяемых участков ЛПУ, расположен в фокальной плоскости фокусирующей системы и может быть выполнен в виде сетки 20 с калиброванными отверстиями, которых может быть не менее одного, и сопряженного с ней узла выбора отверстий. Сетка 20 представляет собой стеклянную подложку, в центральной части которой методом фотолитографии выполнены два перекрестия в виде взаимно перпендикулярных непересекающихся штрихов 21, в центре перекрестий которых выполнены калиброванные отверстия 22, 23 различного диаметра. Выбор отверстия требуемого диаметра осуществляется узлом выбора отверстий (на фиг.3 не показан), который может быть выполнен в виде шторки с отверстием, диаметр которого больше наибольшего диаметра калиброванного отверстия на сетке. Выбор калиброванного отверстия осуществляется совмещением центра отверстия шторки с центром выбранного калиброванного отверстия сетки путем линейного перемещения шторки в направляющих в одну либо другую сторону, открывая и фиксируя требуемое отверстие сетки. Перемещение шторки может осуществляться в ручном режиме.The block of calibrated diaphragms 11 (see figure 3) is designed to highlight the specified test areas of the medical facility, located in the focal plane of the focusing system and can be made in the form of a grid 20 with calibrated holes, of which there can be at least one, and an associated selection node holes. The grid 20 is a glass substrate, in the central part of which two crosshairs are made by the method of photolithography in the form of mutually
Размеры точечных калиброванных отверстий выбираются в зависимости от контролируемых параметров ЛПУ информационного канала и в зависимости от мощности светового потока из условия соблюдения линейности характеристики чувствительности ФПУ. Калиброванное отверстие с большим диаметром может использоваться для измерения пеленгационной характеристики по двум координатам Y и Z при различных положениях компонентов панкреатической системы информационного канала, а отверстие меньшего диаметра может использоваться для определения величины рассогласования оси распространения ЛПУ к оси информационного канала в процессе движения компонентов панкреатической системы для разного размера ЛПУ.The sizes of the calibrated point holes are selected depending on the controlled parameters of the information processing facility information channel and depending on the luminous flux power from the condition that linearity of the sensitivity characteristic of the FPU is observed. A calibrated hole with a large diameter can be used to measure the direction-finding characteristic along two coordinates Y and Z at different positions of the components of the pancreatic system of the information channel, and a hole of a smaller diameter can be used to determine the size of the mismatch between the axis of the MPI and the axis of the information channel during the movement of the components of the pancreatic system for different sizes of healthcare facilities.
Блок калиброванных диафрагм 11 снабжен первым механизмом перемещения, который выполнен в виде двухкоординатного сканирующего устройства 12 (см. фиг.3). Двухкоординатное сканирующее устройство 12 имеет две направляющие 24 и 25, выполненные в виде плоских пластин с прямоугольным пазом, расположенных под прямым углом друг к другу с образованием прямоугольного окна, в котором установлена подвижная площадка 26, сжимающая направляющие к общей плоскости с возможностью их скольжения друг относительно друга и имеющая возможность перемещения в пазах пластин, два регулировочных узла в виде передачи винт-гайка, винты которых выполнены на валах 27 и 28, которые установлены в корпусе оптической головки 1 с возможностью вращения, а гайки 29 и 30 закреплены на соответствующих направляющих 24 и 25 и установлены с возможностью перемещения вдоль осей винтов. Валы 27 и 28 регулировочных узлов расположены на опорах с подшипниками качения 31 и 32, которые закреплены в корпусе оптической головки 1. Валы 27, 28 расположены взаимно перпендикулярно. Двухкоординатное сканирующее устройство 12 обеспечивает перемещение сетки 20 с калиброванными отверстиями 22, 23, закрепленной внутри подвижной площадки 26, в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси оптической головки 1 по двум взаимно перпендикулярным направлениям (вдоль оси Y и оси Z). Валы 27, 28 приводятся в движение посредством шаговых двигателей ДШИ-200-1 (на фиг.3 не показаны) по электрическим сигналам, инициируемым по команде с персонального компьютера 6 через контроллер 3 и БУ 4. Каждая направляющая 24 и 25 снабжена датчиком положения (на фиг.3 не показаны), который содержит шкалу, закрепленную на направляющих и сопряженную с оптронной парой, и два микропереключателя для фиксации конечных положений, закрепленных в корпусе оптической головки 1. Датчик положения, имеющий связь с контроллером, производит контроль положения блока калиброванных диафрагм в центральном положении по наличию сигнала с оптронной пары, а также для конечных положений зон сканирования по наличию сигнала с каждого из микропереключателей и одновременно сигнала с оптронной пары по каждой из координат в отдельности. Сканирование изображения ЛПУ осуществляется в одной плоскости: попеременно в горизонтальном (вдоль оси Y) и вертикальном (вдоль оси Z) направлениях. Каждое такое сканирование по каждой из координат осуществляется с шагом 5 мкм.Block calibrated diaphragms 11 is equipped with a first movement mechanism, which is made in the form of a two-coordinate scanning device 12 (see figure 3). The two-
Механизм наведения в пространстве 15 предназначен для углового совмещения, т.е. обеспечения параллельности оси оптической головки 1 и оси информационного канала 16 при работе устройства в режиме прицеливания путем линейного перемещения по горизонту (ось Y), линейного перемещения по вертикали (ось Z) задней части оптической головки относительно передней части оптической головки, которая установлена с возможностью углового поворота по отношению к оси информационного канала 16.The guidance mechanism in
Механизм наведения в пространстве 15 может быть выполнен в виде двух опор (см. фиг.2): задней опоры 33, которая представляет собой котировочный узел, размещенный в задней части оптической головки 1, и передней опоры 34, расположенной в передней части оптической головки 1, которая обеспечивает необходимые степени свободы при перемещении задней части оптической головки 1 для выполнения углового заклона по отношению к оси информационного канала 16. Каждая из опор имеет цилиндрические направляющие, выполненные в виде центрирующих поясков 35 и 36, в которых установлена оптическая головка 1. Центрирующий поясок 36 передней опоры 34 имеет две горизонтальные полуоси 37 и 38, которые установлены в проушинах П-образного кронштейна 39 с возможностью вращения вокруг этих полуосей 37, 38. П-образный кронштейн 39 закреплен на вертикально ориентированной оси 40, установленной с возможностью вращения в цилиндрической направляющей передней опоры 34 механизма наведения в пространстве 15. Нижняя часть центрирующего пояска 35 задней опоры 33 имеет форму каретки 41. Каретка 41 размещена в направляющих 42 типа ласточкин хвост, жестко закрепленных на основании 43, нижняя часть которого имеет вертикально ориентированную ось 44, на которой закреплена гайка. Ось 44 установлена в цилиндрической направляющей 45 задней опоры 33 механизма наведения в пространстве 15.The guidance mechanism in
Линейное перемещение задней части оптической головки 1 по горизонту (вдоль оси Y) осуществляется перемещением каретки 41 посредством передачи винт-гайка, причем гайка неподвижно закреплена на каретке 41 и перемещается вместе с ней, а винт установлен в опорах, закрепленных в основании 43, с возможностью вращения (на фиг.2 винт и гайка не показаны). Вращение винта осуществляется с помощью шагового двигателя 46, в качестве которого используется шаговый двигатель марки ДШИ-200-3.A linear movement of the rear of the
Линейное перемещение задней части оптической головки 1 по вертикали (вдоль оси Z) осуществляется посредством перемещения оси 44 задней опоры 33 с помощью передачи винт-гайка (на фиг.2 не показаны), кинематически связанной с шаговым двигателем 47 марки ДШИ-200-3, который совершает линейное перемещение задней части оптической головки 1 вдоль оси Z, при этом гайка неподвижно закреплена на оси 44 задней опоры 33, а профиль винта закреплен в опорах качения, закрепленных в задней опоре 33, и кинематически связан с шаговым двигателем 47.The linear movement of the rear part of the
Необходимые степени свободы для линейных перемещений оптической головки 1 вдоль указанных направлений обеспечивает механизм передней опоры 34: при линейном перемещении задней части оптической головки 1 вдоль оси Y оптическая головка 1 разворачивается вокруг вертикально ориентированной оси 40 передней опоры 34; при линейном перемещении задней части оптической головки 1 вдоль оси Z оптическая головка 1 разворачивается вокруг горизонтальных полуосей 37 и 38.The necessary degrees of freedom for linear displacements of the
Непосредственное управление шаговыми двигателями 46, 47 механизма наведения в пространстве 15 осуществляется по команде с персонального компьютера 6 в полуавтоматическом режиме через контроллер 3 и блок управления 4. Конечные положения перемещения каретки 41 по горизонту и вертикали контролируются микропереключателями с передачей информации на контроллер 3 и персональный компьютер 6.Direct control of the
Для ориентации сетки 20 блока калиброванных диафрагм 11 в пространстве относительно горизонта имеется возможность разворота в ручном режиме оптической головки 1 вокруг ее оптической оси (ось X) в цилиндрических направляющих в виде центрирующих поясков 35 и 36 передней 34 и задней 33 опор, совместная ось которых совпадает с оптической осью оптической головки.To orient the grid 20 of the block of calibrated diaphragms 11 in space relative to the horizon, it is possible to manually rotate the
Фотоприемное устройство 13 представляет собой фотоприемник на основе фотодиода типа ФД141К и усилителя. ФПУ 13 предназначено для приема светового потока, прошедшего через точечную калиброванную диафрагму, в заданных точках сечения лазерного пучка и последовательного преобразования его в аналоговый электрический сигнал в виде напряжения U, соответствующего уровню освещенности точки ЛПУ.The
Блок выделения команд (БВК) 14 осуществляет времяимпульсную селекцию электрических импульсов с целью их декодирования с получением значений команд управления в виде аналогового сигнала со значениями напряжений Uy и Uz, соответствующих смещению центра точечной калиброванной диафрагмы относительно информационного центра ЛПУ при сканировании по направлениям Y и Z. В качестве ФПУ с БВК применен серийно выпускаемый узел марки 9Н244.The block selection commands (BVK) 14 performs time-pulse selection of electrical pulses with the aim of decoding them to obtain the values of the control commands in the form of an analog signal with voltage values U y and U z corresponding to the displacement of the center of the point calibrated diaphragm relative to the information center of the medical facility when scanning in the Y directions and Z. As a FPU with BVK, a commercially available 9N244 brand unit was used.
Аналогово-цифровой преобразователь 2 предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифровой и реализован в виде платы четырехканального десятиразрядного АЦП на основе микросхемы 1113ПВ1А. Для обеспечения устойчивой и стабильной работы на плате имеется схема автосброса.Analog-to-
Контроллер 3 предназначен для управления процессом тестирования и проверки параметров информационного канала 16 и выполнен в виде платы на базе микроконтроллера КР1830ВЕ31, программа которого находится в электрически перепрограммируемом постоянном запоминающем устройстве и содержит алгоритмы тестов. Используемый тип памяти запоминающего устройства позволяет в дальнейшем корректировать алгоритмы тестов.
БУ 4 предназначен для согласования уровней сигналов, формируемых контроллером 3 и передаваемых на исполнительные механизмы оптической головки 1, и реализован в виде усилителей на полупроводниковых транзисторах, а также включает в себя комплексный источник питания исполнительных механизмов оптической головки 1, реализованный в виде DC/DC преобразователя.BU 4 is designed to match the levels of signals generated by the
Персональный компьютер 6 осуществляет следующие функции:The personal computer 6 performs the following functions:
- самотестирование устройства для контроля параметров ЛПУ информационного канала;- self-testing of the device for monitoring the parameters of the medical facilities of the information channel;
- обеспечение работы устройства в режиме постоянного диалога с оператором;- ensuring the operation of the device in constant dialogue with the operator;
- управление информационным каналом, оптической головкой и устройством наведения в пространстве;- control of the information channel, the optical head and the guidance device in space;
обработку полученной информации, расчет параметров ЛПУ информационного канала;processing the information received, calculating the parameters of the medical facilities of the information channel;
- воспроизведение информации в удобном для оператора виде: числовом, графическом на мониторе или принтере;- reproduction of information in a form convenient for the operator: numerical, graphic on a monitor or printer;
- сохранение информации о параметрах ЛПУ тестируемого информационного канала в базе данных.- saving information about the parameters of the medical facilities of the tested information channel in the database.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Тестируемый информационный канал 16 размещают на кронштейне перед входным зрачком устройства и подключают к восьмому выходу и второму входу БУ 4.The tested
При подаче напряжения питания на БУ 4 происходит включение всех блоков заявляемого устройства и тестируемого информационного канала 16 по разрешающей команде с контроллера 3 при условии, что напряжение питания находится в пределах заданных значений. Устройство работает в соответствии с программой, установленной в персональном компьютере 6, в которой реализованы следующие режимы проверки: режим самотестирования оборудования всего заявляемого устройства, режим прицеливания, режим измерения и регистрации. Выполнение режимов инициируется по команде с персонального компьютера 6 через контроллер 3.When a supply voltage is supplied to the control unit 4, all units of the inventive device and the tested
В режиме самотестирования контроллер 3 проводит проверку в виде тестов, характеризующих правильность обмена данных между персональным компьютером 6 и контроллером 3 с оценкой работоспособности и выявлением динамических ошибок в соответствии с заданной циклограммой работы следующих исполнительных механизмов: второго механизма перемещений 10, двухкоординатного сканирующего устройства 12 и устройства наведения в пространстве 15, проводит проверку работоспособности ФПУ 13 с БВК 14. Условием успешного проведения проверки работоспособности ФПУ 13 с БВК 14 является равенство сигналов, подаваемых на вход ФПУ 13 и снимаемых с выходов БВК 14, в пределах допускаемых отклонений величин. Правильность работы второго механизма перемещений 10 заключается в контроле достижения конечных положений по состоянию микропереключателей в соответствии с заданным интервалом времени по вводу и выводу оптической системы 9 из оптического тракта фокусирующей системы оптической головки 1. Правильность работы устройства наведения в пространстве 15 заключается в контроле достижения конечных положений за определенное время по состоянию микропереключателей с передачей информации в контроллер, определении диапазона перемещения по каждому из направлений Y и Z с последующей установкой каретки 41 механизма наведения в пространстве 15 в среднее положение по горизонту и вертикали. Правильность работы двухкоординатного механизма сканирования 12 заключается в совмещении центра отверстия блока калиброванных диафрагм 11 с оптической осью фокусирующей системы по срабатыванию оптронной пары, а также достижении блоком калиброванных диафрагм 11 заданных крайних положений зон сканирования по срабатыванию оптронной пары и микропереключателей по каждой из координат в отдельности. Результаты выполнения тестов отображаются на экране монитора 7 персонального компьютера 6 для предоставления пользователю.In the self-test mode, the
В режиме прицеливания устройство работает следующим образом.In aiming mode, the device operates as follows.
Модулированный пучок излучения проходит через оптическую головку 1 с формированием изображения ЛПУ в плоскости сетки 20 блока калиброванных диафрагм 11, точечное отверстие которого выделяет световой поток, который попадает на ФПУ 13 и преобразуется в электрический сигнал в виде напряжения U, отражающего интенсивность прошедшего светового потока и пропорционального освещенности Е точки ЛПУ, далее этот сигнал одновременно поступает в АЦП 2 для дальнейшей обработки и в БВК 14 для преобразования в значения команд в виде напряжений Uy, Uz. АЦП 2 производит преобразование этих напряжений Uy, Uz в соответствующие цифровые коды Кy, Kz, которые контроллер 3 передает в персональный компьютер 6 с последующим отображением на экране монитора 7 в виде числовых значений. Если значения кодов Ку, Kz отличны от нуля, то управляющей командой с персонального компьютера 6 в полуавтоматическом режиме через контроллер 3 БУ 4 приводит в движение устройство наведения в пространстве 15, которое осуществляет угловой разворот оси оптической головки 1 за счет линейного перемещения задней части оптической головки вдоль осей Y и Z относительно передней опоры, добиваясь нулевых значений Кy=0, Kz=0, являющихся информационным центром ЛПУ. Таким образом, режим прицеливания обеспечивает совмещение информационного центра ЛПУ с центром выбранного точечного отверстия блока калиброванных диафрагм 11.The modulated radiation beam passes through the
При успешном завершении самотестирования и режима прицеливания заявляемое устройство готово для проведения режима измерения и регистрации параметров ЛПУ контролируемого информационного канала.Upon successful completion of the self-test and aiming mode, the claimed device is ready for measurement mode and recording parameters of medical facilities of the controlled information channel.
Измерение и регистрация параметров ЛПУ производятся при начальном и при конечном положениях компонентов панкратической системы тестируемого информационного канала. Изображение ЛПУ, соответствующее начальному положению компонентов панкреатической системы, формируется в фокальной плоскости фокусирующей системы с помощью телеобъектива 8, при этом оптическая система 9 выведена из оптического тракта. Изображение ЛПУ, соответствующее конечному положению компонентов панкреатической системы, формируется в фокальной плоскости фокусирующей системы с помощью телеобъектива 8 и оптической системы 9, которая вводится в оптический тракт вторым механизмом перемещения 10 по управляющей команде, поступающей с БУ 4. При этом размеры изображений для начального и конечного положений компонентов панкреатической системы информационного канала формируются одинаковыми, причем положение фокальной плоскости остается неизменным и совпадает с плоскостью сетки 20 блока калиброванных диафрагм 11. Двухкоординатное сканирующее устройство 12 по управляющей команде с БУ 4 осуществляет последовательное сканирование точечным отверстием сетки блока калиброванных диафрагм 11 в фокальной плоскости фокусирующей системы изображения ЛПУ по двум независимым направлениям Y и Z с определенным шагом дискретизации. Сканирование осуществляется из крайне левой или крайне правой границы поля сканирования, имеющего форму квадрата по координате Y при Z=Z0, и из крайне верхней (или крайне нижней) границы сканирования по координате Z при Y=Y0. Сканирование также может осуществляться под любым углом к осям Y, Z через точку со значениями Y0, Z0, причем если скорости сканирования по каждой из координат являются равными, то сканирование осуществляется под углом 45° к осям Y и Z. При этом получают последовательность оптических сигналов, соответствующих значениям освещенностей в заданных точках ЛПУ при сканировании по направлениям Y и Z. При каждом таком сканировании ФПУ 13 преобразует оптические сигналы в электрические сигналы в виде напряжений U с амплитудой, пропорционально зависящей от интенсивности светового потока, прошедшего через точечную диафрагму и отражающей распределение освещенности в ЛПУ при сканировании вдоль направлений Y и Z. Эта последовательность полученных с помощью ФПУ 13 значений амплитуд напряжений U, соответствующих распределению освещенности в ЛПУ вдоль указанных направлений (вдоль оси Y и вдоль оси Z или под углом 45° к осям Y и Z) с определенным шагом дискретизации, в соответствии с программой измерений поступает для последующей обработки на персональный компьютер 6. В заявляемом устройстве шаг дискретизации для каждой из координат составляет 5 мкм.Measurement and registration of parameters of medical facilities are carried out at the initial and final positions of the components of the pancratic system of the tested information channel. The image of the medical care facility corresponding to the initial position of the components of the pancreatic system is formed in the focal plane of the focusing system using a telephoto lens 8, while the
Распределение освещенности Е по ЛПУ получают на графике. Величину освещенности Е в (Вт· м2) в заданных точках ЛПУ рассчитывают по формуле:The distribution of illumination E for healthcare facilities is obtained on the graph. The magnitude of the illumination E in (W · m 2 ) at given points of the MPI is calculated by the formula:
Измеренные напряжения U связаны прямо пропорциональной зависимостью со значениями распределения освещенности Е по ЛПУ:The measured voltages U are connected by a directly proportional relationship with the values of the distribution of illumination E in the MPL:
E=kU, (2)E = kU, (2)
где - коэффициент пропорциональности;Where - coefficient of proportionality;
τ - коэффициент светопропускания фокусирующей системы;τ is the transmittance of the focusing system;
U - напряжение на выходе ФПУ, В;U is the voltage at the output of the FPU, V;
V - вольтваттная характеристика ФПУ, В/Вт;V - volt-watt characteristic of FPU, V / W;
S - площадь точечной диафрагмы, мм;S is the area of the point aperture, mm;
L - дальность, соответствующая положению ЛПУ в пространстве изображений, м;L is the range corresponding to the position of the healthcare facility in the image space, m;
f - фокусное расстояние фокусирующей системы, м.f is the focal length of the focusing system, m
Значения S, f, τ определяются при метрологической аттестации оптической головки, значение V определяется по паспортным данным ФПУ.The values of S, f, τ are determined during metrological certification of the optical head, the value of V is determined by the passport data of the FPU.
Для получения истинных размеров ЛПУ на соответствующей дальности в пространстве изображений используется масштабный коэффициент β , определяемый отношением L/f и отражающий линейное увеличение изображения ЛПУ, создаваемого фокусирующей системой в ее фокальной плоскости. В основе работы заявляемого устройства лежит формирование изображения ЛПУ при работе информационного канала 16 в плоскости сетки блока калиброванных диафрагм 11 оптической головки 1. Заявляемое устройство позволяет осуществлять контроль параметров изображения ЛПУ с имитацией двух реальных дальностей L1, L2, соответствующих начальному и конечному положениям компонентов панкреатической системы контролируемого информационного канала, что обеспечивается оптической головкой с двумя значениями фокусных расстояний f1, f2, причем f1 соответствует фокусному расстоянию оптической головки без оптической системы 9, a f2 - с введенной оптической системой 9. Размеры изображения ЛПУ формируются одинаковыми для обеих дальностей L1, L2. При этом отношения L1/f1=L2/f2=β =const, где β -масштабный коэффициент фокусирующей системы. Оптическая головка 1 имеет два значения коэффициента светопропускания τ 1, τ 2, соответствующих короткофокусному режиму без оптической системы 9 и длиннофокусному - с введенной оптической системой 9. Значения τ 1, τ 2 определяются при метрологической аттестации заявляемого устройства, которые вводятся в персональный компьютер для выполнения расчетов коэффициента пропорциональности k для двух режимов работы фокусирующей системы - короткофокусного и длиннофокусного. Формула для определения коэффициента пропорциональности приобретает вид:To obtain the true dimensions of the healthcare facility at the appropriate range in the image space, a scale factor β is used, determined by the L / f ratio and reflecting the linear increase in the healthcare facility image created by the focusing system in its focal plane. The basis of the operation of the claimed device is the image formation of the medical facility during operation of the
Персональный компьютер 6, используя программу математического обеспечения по формуле (1) и по полученным значениям амплитуд напряжений U, производит расчет значений Е по ЛПУ с получением последовательности значений Еi с регистрацией на экране монитора в виде графической записи осциллограмм распределения освещенности по ЛПУ при сканировании по направлениям Y и Z соответственно.The personal computer 6, using the mathematical software according to the formula (1) and the obtained values of the voltage amplitudes U, calculates the values of E according to the medical device with obtaining a sequence of values of E i with registration on the monitor screen in the form of a graphical record of the oscillograms of the distribution of illumination according to the medical device when scanning according to directions Y and Z, respectively.
Аналоговый сигнал в виде напряжения U, полученный из модулированного пучка излучения, поступает из ФПУ 13 также и в БВК 14 для последующей обработки. БВК обрабатывает полученный сигнал U в точках нахождения ЛПУ в координаты в виде значений напряжений Uy, Uz, при сканировании по соответствующим направлениям Y, Z, отражающих линейное смещение положения точечной диафрагмы по отношению к координатам информационного центра ЛПУ Кy=0 и Кz=0 и координатам центра поля сканирования Y0, Zo. Координаты информационного центра ЛПУ Кy=0, Kz=0 и центра поля сканирования Yo, Zo, в котором установлена калиброванная диафрагма, предварительно в режиме прицеливания совмещаются и образуют единый центр. АЦП преобразовывает эти значения Uy, Uz в значения цифрового кода Кy, Kz. Таким образом на выходе АЦП получают последовательность значений Кy и Kz, соответствующих значениям координат ЛПУ при сканировании вдоль координат Y и Z соответственно. На экране монитора 7 поочередно отображаются кривые распределения: Kz при сканировании вдоль оси Z (Фиг.4) и Ку при сканировании вдоль оси Y (Фиг.4), которые являются пеленгационными характеристиками, соответствующими данному способу модуляции по двум взаимно перпендикулярным направлениям Y и Z.An analog signal in the form of voltage U, obtained from a modulated radiation beam, comes from
Проводят серию измерений ЛПУ для начального и конечного положений компонентов панкреатической системы информационного канала, соответствующих короткофокусному режиму работы оптической головки с фокусом f1 и длиннофокусному режиму работы оптической головки 1 с фокусом f2, и получают в автоматическом режиме на мониторе усредненные значения распределения освещенностей с получением реальных кривых распределения освещенности в изображении ЛПУ для начального и конечного положений в отдельности при сканировании вдоль направлений Y и Z (см. фиг.4). Анализируют осциллограммы кривых распределения освещенности Е в ЛПУ и за его пределами и кривые пеленгационных характеристик Ку, Kz при сканировании по каждому из направлений Y и Z.A series of measurements is carried out for the initial and final positions of the components of the pancreatic system of the information channel corresponding to the short-focus mode of operation of the optical head with focus f 1 and the long-focus mode of operation of the
Приведенные совместно на фиг.4 графики распределения освещенности и пеленгационные характеристики по каждой из координат иллюстрируют возможность точного определения параметров ЛПУ: по графику пеленгационной характеристики Ку, Kz определяют размеры линейной и полной зон этих характеристик по каждой из координат. Кривые распределения освещенности и пеленгационной характеристик по каждой из координат являются взаимозависимыми, кривые пеленгационных характеристик отражают размер ЛПУ, а энергетическая кривая отражает распределение освещенности в этом ЛПУ. Определяют величины освещенностей Е в заданных точках ЛПУ, величину освещенности в информационном центре ЛПУ Е0, величины освещенностей по краям линейной зоны E1, величины освещенностей за пределами ЛПУ Е2 в соответствии с фиг.4. Таким образом, каждой точке пеленгационной характеристики ЛПУ со значениями Кyi, Kzi соответствует своя точка освещенности со значением Еi.Shown together in figure 4, the graphs of the distribution of illumination and direction-finding characteristics for each of the coordinates illustrate the ability to accurately determine the parameters of medical facilities: according to the graph of the direction-finding characteristics of K y , K z determine the dimensions of the linear and full zones of these characteristics for each of the coordinates. The distribution curves of illumination and direction-finding characteristics for each coordinate are interdependent, the curves of direction-finding characteristics reflect the size of healthcare facilities, and the energy curve reflects the distribution of illumination in this healthcare facilities. The illumination values E at predetermined points of the healthcare facility, the illumination value in the information center of the healthcare facility E 0 , the illuminance values at the edges of the linear zone E 1 , the illuminance values outside the healthcare facility E 2 in accordance with FIG. 4 are determined. Thus, each point of the direction-finding characteristic of medical facilities with values of K yi , K zi corresponds to its own point of illumination with a value of E i .
Анализ приведенных на графике осциллограмм распределения освещенности Е и пеленгационных характеристик Кy и Kz по каждой из координат позволяет определить реальные значения размеров радиусов характерных зон в изображении ЛПУ. Для проведения реальных измерений радиусов характерных зон ЛПУ проводят градуировку осей Y, Z, используя масштабный коэффициент β =L/f, с получением на графике, приведенном на фиг.4, вдоль оси абсцисс реальных значений rу, rz в соответствии с формулой, в метрах:The analysis of the graphs of the oscillograms of the distribution of illumination E and direction-finding characteristics of K y and K z for each of the coordinates allows us to determine the real values of the sizes of the radii of the characteristic zones in the image of the health facility. To carry out real measurements of the radii of the characteristic zones of medical facilities, the Y, Z axes are calibrated using the scale factor β = L / f to obtain the real values of r y , r z along the abscissa in accordance with the formula, in meters:
Характерные зоны ЛПУ обозначены на графике как радиусы линейной и полной зон. Сложение соответственно абсолютных значений радиусов линейной и полной зон ЛПУ дает возможность определить соответственно диаметр линейной и полной зон ЛПУ. На основании измерений имеем значения которые соответствуют начальному и конечному положениям компонентов панкреатической системы информационного канала, что позволяет определить энергетическую рас ходимость [5] ЛПУ для разного масштаба изображений ЛПУ по следующей формуле, в радианах:The characteristic zones of medical facilities are indicated on the graph as the radii of the linear and complete zones. The addition of the absolute values of the radii of the linear and complete zones of medical facilities makes it possible to determine the diameter of the linear and complete zones of healthcare facilities. Based on the measurements, we have the values which correspond to the initial and final positions of the components of the pancreatic system of the information channel, which allows us to determine the energy divergence [5] of medical facilities for different scale images of medical facilities according to the following formula, in radians:
Проводят сравнительный анализ реальных кривых усредненного распределения освещенности по ЛПУ, кривых пеленгационных характеристик контролируемого изделия с соответствующими эталонными кривыми и выделением характерных признаков подобия, а именно: энергетической освещенности в центре поля, на краях линейной зоны, за пределами ЛПУ, а также линейных размеров ЛПУ.A comparative analysis of the real curves of the averaged distribution of illumination over healthcare facilities, the direction-finding characteristics of the controlled product with the corresponding reference curves and the identification of characteristic signs of similarity, namely, the energy illuminance in the center of the field, at the edges of the linear zone, outside the healthcare facility, as well as the linear dimensions of the healthcare facility are carried out.
Далее, используя графики пеленгационных характеристик (см.фиг.4), определяют угловые коэффициенты γ у, γ z линейного участка пеленгационной характеристики (Ку=γ y· Y и Кz=γ z· Z), которые указывают на линейную зависимость значений Ку и Kz от величины смещения относительно информационного центра ЛПУ по двум направлениям Y и Z, рассчитывая по следующим формулам:Further, using the graphs of direction-finding characteristics (see Fig. 4), the angular coefficients γ y , γ z of the linear portion of the direction-finding characteristic (K y = γ y · Y and K z = γ z · Z) are determined, which indicate a linear dependence of the values K y and K z from the magnitude of the displacement relative to the information center of the healthcare facility in two directions Y and Z, calculated by the following formulas:
Угловые коэффициенты γ у, γ z линейного участка пеленгационной характеристики Ку, Kz также можно определить как сред нематематическое ожидание по следующим формулам:The angular coefficients γ y , γ z of the linear portion of the direction-finding characteristic of K y , K z can also be defined as the average expectation by the following formulas:
где Kyi, Yi и Kzi, Zi - координаты i точки реальной пеленгационной характеристики вдоль соответствующих осей Y и Z; n - количество проводимых измерений (например, n=16).where K yi , Y i and K zi , Z i are the coordinates i of the point of the real bearing characteristic along the corresponding axes Y and Z; n is the number of measurements taken (for example, n = 16).
Проводят сравнительный анализ полученных значений угловых коэффициентов линейности пеленгационных характеристик контролируемого информационного канала с эталонными и делают вывод о соответствии параметров модулированного лазерного излучения по каждой из координат.A comparative analysis of the obtained values of the angular coefficients of linearity of the direction-finding characteristics of the monitored information channel with the reference is carried out and a conclusion is made on the correspondence of the parameters of the modulated laser radiation in each of the coordinates.
Далее определяют динамическое изменение величины смещения оси распространения ЛПУ к оси информационного канала в реальном масштабе времени по величинам Ку, Kz на всей траектории движения компонентов панкреатической системы, при этом оптическая система 9 выведена из оптического тракта. Для этого посредством устройства наведения в пространстве 15 точечную диафрагму, установленную в центре поля сканирования с координатами Y0, Z0, совмещают с точными координатами информационного центра ЛПУ до получения значений Ку=0, Kz=0, фиксируют это положение и делают запись осциллограммы смещения информационного центра ЛПУ по изменению значений Ку, Kz при движении компонентов панкреатической системы из начального в конечное положение, получают закономерность динамического изменения величины смещения оси ЛПУ по двум координатам (т.е. смещение координат информационного центра ЛПУ) относительно оси информационного канала в реальном масштабе времени (см. фиг.5). Полученную последовательность значений Ку, Kz, характеризующих изменение величины смещения оси распространения ЛПУ относительно оси информационного канала, обрабатывают в персональном компьютере, используя аппарат математического обеспечения, производят вычисление величины рассогласования , , оси распространения ЛПУ к оси информационного канала по следующей формуле:Next, determine the dynamic change in the magnitude of the displacement of the axis of propagation of the MPC to the axis of the information channel in real time on the values of K y , K z along the entire trajectory of the components of the pancreatic system, while the
где - абсолютное значение команды управления на краю линейной зоны для начального положения подвижных компонентов панкреатической системы,Where - the absolute value of the control command at the edge of the linear zone for the initial position of the moving components of the pancreatic system,
Ку(z) - текущее значение команды управления,K y (z) is the current value of the control command,
- абсолютное значение размера радиуса линейной зоны для начального положения подвижных компонентов панкреатической системы. - the absolute value of the size of the radius of the linear zone for the initial position of the moving components of the pancreatic system.
Вышеперечисленные величины Ку(z) получают из последовательности значений при смещении оси распространения ЛПУ по каждой координате в отдельности, а величины и - измерены на графиках кривых пеленгационных характеристик Ку, Кz. Затем по значениям α y, α z, рассчитанным в соответствии с формулой (8), компьютер производит вычисление величины рассогласования оси распространения информационного центра ЛПУ к оси информационного канала по следующей формуле:The above values of K y (z) are obtained from a sequence of values when the propagation axis of the MPI is shifted along each coordinate individually, and the values and - measured on the graphs of the curves of direction-finding characteristics of K y K z . Then, using the values of α y , α z calculated in accordance with formula (8), the computer calculates the size of the mismatch of the propagation axis of the information center of the health facility to the axis of the information channel using the following formula:
Персональный компьютер, используя программу математического обеспечения, по формуле (8), (9) производит расчет значений α y(z) и α с регистрацией на экране монитора в виде графической записи величины рассогласования оси распространения ЛПУ к оси информационного канала в зависимости от времени t, с.A personal computer, using the software, by the formula (8), (9) calculates the values of α y (z) and α with registration on the monitor screen in the form of a graphical record of the mismatch of the axis of propagation of medical facilities to the axis of the information channel depending on time t , from.
Все вышеперечисленные параметры и характеристики ЛПУ, измеренные для информационного канала, сравниваются с аналогичными параметрами ЛПУ информационного канала эталонного изделия с выявлением признаков подобия, что тождественно определению параметров информационного канала. Таким образом, исследование характеристик и параметров ЛПУ контролируемого изделия позволяет судить о параметрах и характеристиках самого информационного канала.All of the above parameters and characteristics of healthcare facilities measured for the information channel are compared with similar parameters of healthcare facilities of the information channel of the reference product with identification of similarity signs, which is identical to determining the parameters of the information channel. Thus, the study of the characteristics and parameters of the medical facilities of the controlled product allows us to judge the parameters and characteristics of the information channel itself.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает не только возможность высокоточного контроля размеров ЛПУ информационного канала в начальном и конечном положениях компонентов панкреатической системы, а также обеспечивает контроль следующих параметров: изменение положения информационного центра ЛПУ при перемещении компонентов панкреатической системы, оценку величины угла наклона оси пучка излучения к оси информационного канала, т.е. определение величины рассогласования оси распространения ЛПУ на выходе информационного канала относительно его оптической оси.Thus, the claimed device provides not only the possibility of high-precision control of the dimensions of the medical facilities of the information channel in the initial and final positions of the components of the pancreatic system, but also provides the following parameters: changing the position of the information center of the medical facilities when moving the components of the pancreatic system, estimating the angle of inclination of the axis of the radiation beam axis of the information channel, i.e. determination of the magnitude of the mismatch of the propagation axis of the healthcare facility at the output of the information channel relative to its optical axis.
Источники информацииSources of information
1. Прицел прибор наведения 1К13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1572.00.00.000ТО, ЦКБ “Пеленг”, 1987 г.1. Sight guidance device 1K13. Technical description and operating instructions 1572.00.00.000TO, Central Design Bureau "Peleng", 1987
2. Патент RU 2108531, МПК F 41 G 7/00, 11/00. Прицел прибор наведения, опубл. 10.04.1998 г., бюл. №10.2. Patent RU 2108531, IPC F 41 G 7/00, 11/00. Sight guidance device, publ. 04/10/1998, bull. No. 10.
3. Изделие ППН-Д СОЖ. Технические условия 7032.00.00.000ТУ, ОАО “Пеленг”, 1999 г., глава 3.3. Product PPN-D SOZH. Specifications 7032.00.00.000TU, OJSC "Peleng", 1999,
4. Патент RU 2091729, МПК G 01 J 1/04. Устройство для определения энергетической расходимости лазерного пучка, опубл. 27.09.1997 г. - прототип.4. Patent RU 2091729, IPC G 01
5. ГОСТ 26086-84 Методы измерения диаметра пучка и энергетической расходимости лазерного излучения. - М.: Издательство стандартов, 1985, с.2-8.5. GOST 26086-84 Methods for measuring the beam diameter and energy divergence of laser radiation. - M .: Publishing house of standards, 1985, p.2-8.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BY20020232 | 2002-08-09 | ||
BYU20020232 | 2002-08-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003122992A RU2003122992A (en) | 2005-01-27 |
RU2248534C1 true RU2248534C1 (en) | 2005-03-20 |
Family
ID=35138654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003122992/28A RU2248534C1 (en) | 2002-08-09 | 2003-07-21 | Device for testing parameters of information channel control laser field |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2248534C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106525231A (en) * | 2016-10-28 | 2017-03-22 | 中国科学技术大学 | Multi-photon coincidence counter based on programmable logic device |
-
2003
- 2003-07-21 RU RU2003122992/28A patent/RU2248534C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106525231A (en) * | 2016-10-28 | 2017-03-22 | 中国科学技术大学 | Multi-photon coincidence counter based on programmable logic device |
CN106525231B (en) * | 2016-10-28 | 2018-03-06 | 中国科学技术大学 | A kind of multi-photon coincidence counting device based on PLD |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003122992A (en) | 2005-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9007573B2 (en) | Robotic surveying instrument and method for an automated collimation telescope and surveying instrument with and objective goal | |
US7782449B2 (en) | Method and apparatus for analyzing an optical device | |
CN200986436Y (en) | Device for detecting location deviation of visual laser beam | |
CN105890875B (en) | A kind of projection objective performance testing device and method based on mask plate | |
CN103499433B (en) | Distortion calibration method for f-theta optical system | |
CN111811496B (en) | Oblique non-contact three-dimensional linear velocity and double-shaft dynamic angle measuring system and method | |
CN112985775B (en) | Light spot tracker optical axis calibration device based on precise angle measurement | |
JP3435019B2 (en) | Lens characteristic measuring device and lens characteristic measuring method | |
CN111580072A (en) | Surveying instrument and method of calibrating a surveying instrument | |
CN207439442U (en) | A kind of laser pick-off emission element commissioning device | |
CN111707450B (en) | Device and method for detecting position relation between optical lens focal plane and mechanical mounting surface | |
US4429993A (en) | Method and apparatus for testing the correspondence of line of sight with target line | |
US5506675A (en) | Laser target designator tester for measuring static and dynamic error | |
CN214747819U (en) | Multifunctional photoelectric detection collimator and theodolite verification system | |
RU2248534C1 (en) | Device for testing parameters of information channel control laser field | |
CN203606107U (en) | Calibration device for distortion of f-theta optical system | |
CN210664473U (en) | Room squareness measuring tool | |
JPH0323856B2 (en) | ||
Leonov et al. | Hardware and software system for measuring the quality characteristics of infrared optical systems | |
Hofherr et al. | Active retroreflector to measure the rotational orientation in conjunction with a laser tracker | |
CN111073960B (en) | Debugging method and device for laser beam expander of sequencer | |
JPH1194700A (en) | Measuring device and method for lens | |
Williams | A pupil-scan aberration analyser | |
JPH1068602A (en) | Shape measuring apparatus | |
JP2007303850A (en) | Light wave range finder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160722 |