💆 🧑🏾‍🤝‍🧑🏾 📇 旋转过程中通过激光辐射进行处理的光纤安装误差补偿系统 🐃 👜 🖕🏾

第一节相关性

当前，曲张静脉的血管内激光凝结（EVLK）是一种现代有效的曲张静脉治疗方法。用于静脉曲张激光凝结的医疗设备的组成包括具有径向辐射输出（图1）的纤维仪器（纤维），辐射通过该仪器直接影响生物组织。治疗的有效性和安全性取决于此工具的配置和处理质量。

图1导光纤维的可能起伏：a）-工件模型，b）加工后工件的放大图

为了通过激光辐射进行处理，将光纤安装在专用车床的凸轮盒中。安装过程包括打底和紧固。已安装工件的实际位置与要求的位置存在一定偏差-安装错误：

\开始{eqnarray}
\三角\ varepsilon_y＆=＆f（\三角\varepsilon_，\三角\varepsilon_），
\结束{eqnarray}
--

D e l t a v a r e p s i l o n_{b}

$\ Delta \ varepsilon_b$ -基础误差，毫米；
--

D e l t a v a r e p s i l o n_{z}

$\ Delta \ varepsilon_z$ -固定误差，毫米。

在批量生产过程中，已加工的光纤无需对齐即可安装。在通常情况下，纤维的几何轴线与料筒的旋转轴线不一致，这在工件旋转期间导致跳动L。

当固定不同直径的加工纤维时的跳动测量的实验数据表明，其值可以达到250μm，这不允许用激光辐射对纤维进行加工以具有足够的实用性。由于人员的复杂度高，耗时且主观的主观评估很高，因此消除通过调整卡盘钳口产生的跳动是不可接受的，因为机器操作者足以消除跳动。因此，提出了紧迫的任务：开发一种原理，该原理为纤维加工期间的跳动提供补偿。

第2章安装说明

用于光纤激光加工的机器是一个电动工作台，提供光纤在三个纵向轴X，Y，K上的运动以及在轴向E和W上的旋转（图2）。

图 2-安装图的说明图

沿X，Y，K轴的运动由蒸汽齿轮电动机沿E和W轴（电动机）提供。该电动机是由本地控制器驱动器（Toshiba TB6600HG）控制的步进电动机。驱动器输入信号是两个TTL电平信号，提供步进电机的方向和旋转速度。旋转速度由矩形脉冲的重复率设定。 X，Y，K轴中的每个轴的发动机输出轴都牢固地连接到变速箱，变速箱在输入端的旋转运动类型改变为其输出端的平移。沿X，Y，K轴的移动在两侧都受到端部传感器的限制。每个轴上的位置控制系统均处于打开状态。表中列出了轴驱动器的技术参数。 1。
标签 1-轴驱动器的技术参数

处理对象是直径为330μm的光纤，该光纤固定在夹紧装置-料筒中（图2）。盒提供光纤的固定和旋转。

加工工具是波长为11微米的CO2激光器。

第三节节拍补偿

3.1问题陈述

夹紧工件时-机械卡盘中的纤维，其中心

O_{z}

$O_z$ 相对于墨粉盒中心的偏移量-L-点

O_{k}

$O_k$ （坐标系的中心）。此偏移量对每个灯具都有不同的含义。旋转图4a时，光纤的中心

O_{z}

$O_z$ 描述半径为L的圆-跳动量。任务是减少心跳量。

图 4-旋转过程中药筒轴线与固定光纤的相对位置：a）将样品固定在药筒中时的跳动量； b）发动机一步将滤芯旋转45度； c）对药筒轴线的位置进行修正修正； g）药筒的轴线相对于光纤的固定轴线的运动，并补偿了发动机的每一步。

3.2建议解决方案的原理

考虑光纤在平面中的运动

X O_{k} Y

$XO_kY$ 当它绕墨盒的轴线旋转时-点

O_{k}

$O_k$ 。

假设在初始时间，工件的轴是一个点

O_{Z}

$O_Z$ 激光束位于X轴上并具有坐标（L，0），激光束在点A处撞击光纤表面（图4a）。

为了清楚起见，以一定角度旋转墨盒

45^{0}

$45 ^ 0$ 在发动机的一个步骤中（图4b）。在这种情况下：

-点

O_{Z}

$O_Z$ 获取坐标

（ X_{1} ， Y_{1} ）

$（X_1，Y_1）$ ;
-跳动值L在X和Y轴上的投影将取值

D e l t a L_{X 1} = X_{1}

$\ Delta L_ {X1} = X_1$ ，

D e l t a L_{Y 1} = Y_{1}

$\ Delta L_ {Y1} = Y_1$ ;
-激光束沿光纤表面移动到B点。

当旋转光纤以补偿跳动量时，我们将需要返回点坐标

O_{Z}

$O_Z$ 到坐标（L，0）的起始位置。为此，需要通过投影尺寸对沿着图4c的X和Y轴的盒点的位置进行校正校正。

D e l t a L_{X 1}

$\ Delta L_ {X1}$ ，

D e l t a L_{Y 1}

$\ Delta L_ {Y1}$ 。这些校正校正是通过X，Y轴的步进电机进行的。

O_{Z}

$O_Z$ 将再次具有原始坐标（L，0），并且激光束将撞击光纤表面的C点。

在随后的旋转过程中，将需要盒轴进行新的校正运动。在这种情况下

O_{k}

$O_k$ 墨盒的轴将绕圆2移动（图4d）。圆2的半径的值等于跳动的L的量。通过该问题的解决方案，光纤的轴线相对于其轴线处于相对固定状态，并且卡盘的轴线围绕圆周移动，因此我们将考虑光纤在平面中的旋转

X^{/} O_{З} Y^{/}

$X ^ /O_Y^ /$ 相对于点

O_{Z}

$O_Z$ 为此移动坐标系（图4d）。

3.3拟议解决方案的数学论证

考虑的跳动补偿原理假设存在已知的校正运动值

D e l t a L_{X 1 + 1}

$\ Delta L_ {X1 + 1}$ ，

D e l t a L_{Y 1 + 1}

$\ Delta L_ {Y1 + 1}$ 导光板旋转期间，步进电机每（i + 1）步的墨粉盒（跳动增量）。为了确定它们，我们考虑图5。

图 5-光纤在逆时针方向（正方向）相对于盒轴的旋转过程中的投影值

在步进电机的下一个步骤中，由于跳动L，旋转轴E会收到增量：

坐标在哪里

X_{i} ， X_{i + 1} ， Y_{i} ， Y_{i + 1}

$X_i，X_ {i + 1}，Y_i，Y_ {i + 1}$ 由位移几何确定（图5）：

增量变化的图形视图

D e l t a L_{X_{i + 1}} ， D e l t a L_{Y_{i + 1}}

$\ Delta L_ {X_ {i + 1}}，\ Delta L_ {Y_ {i + 1}}$ 对于每个i步，在逆时针旋转时（E = 4中的步分数），跳动为50μm，如图6所示。

图 6-当殴打50微米时，当光纤逆时针旋转360度（沿着E = 4的步分数）时，由殴打引起的发动机沿X和Y轴每一步的投影值（位移）的变化。

在没有补偿的情况下，数值积分为相应的初始条件下的表达式

D e l t a L_{X_{i + 1}} ， D e l t a L_{Y_{i + 1}}

$\ Delta L_ {X_ {i + 1}}，\ Delta L_ {Y_ {i + 1}}$ 将在图7的轴上给出当前投影

图 7-当当拍打L = 50μm时，当光纤逆时针旋转360度（E = 4中的步数分数）时，由于拍打，发动机沿X和Y轴每一步的位移的当前投影。

在旋转过程中，随着跳动量的累积超过控制动作的幅度，必须对其进行补偿。这反映了以下情况：

在哪里

L_{S t e p X}

$L_ {StepX}$ -引擎一步在X轴上的线性位移值：

L_{S t e p Y}

$L_ {StepY}$ -在发动机一步中沿Y轴的线性位移量。
可以修改条件（4），以获得较小的跳动补偿误差。

在存在补偿脉冲的情况下，总位移

s u m D e l t a L_{X_{i + 1}}

$\ sum {\ Delta L_ {X_ {i + 1}}}$ ，

s u m D e l t a L_{Y_{i + 1}}

$\ sum {\ Delta L_ {Y_ {i + 1}}}$ 减少-图8。

图 8-更改位移量

s u m D e l t a L_{X_{i + 1}}

$\ sum {\ Delta L_ {X_ {i + 1}}}$ 在补偿跳动的同时沿E轴旋转时沿X轴沿X轴移动。跳动L = 50μm，初始角度

E_{0}

$E_0$ = 0。

3.4有效性评估

开启时拍频补偿过程的一般图片，L = 50μm

360^{0}

$360 ^ 0$ 提出的原理在图5中给出。 9。

a）

b）
图 9-光纤每旋转一圈补偿跳动L = 50μm时沿轴的位移值：a）X轴，b）Y轴

建议通过等于补偿过程中沿轴的最大位移与表2跳动值之比的系数来评估拍频补偿的效率。

标签 2-节拍补偿效率

估计的最大偏移量

s u m D e l t a L_{X_{i + 1}}

$\ sum {\ Delta L_ {X_ {i + 1}}}$ ，

s u m D e l t a L_{Y_{i + 1}}

$\ sum {\ Delta L_ {Y_ {i + 1}}}$ 对于所显示的拍频值和具有拍频补偿原理的设备的实际操作，表明可以使用具有足够实用精度的激光辐射对光纤施加浮雕。

应该注意的是，当用激光辐射处理光纤以补偿偏心时，光纤相对于其轴线旋转一圈的时间将取决于偏心量，并且每次处理都不同。例如，以50微米的跳动，完成一整圈的时间：

-无跳动补偿：400毫秒；
-具有节拍补偿：560毫秒。

调整激光辐射的功率时必须考虑到这一事实。

第4节跳动的确定

为了实现所提出的拍子补偿原理，必须知道它的值-L。建议确定视频监视系统（图1中的摄像机1）的拍子量。在图。 10.示意性地示出了来自摄像机的视频表格。

图 10-固定光纤在监视器屏幕上的任意位置

要确定跳动值，必须按指示的顺序执行以下步骤：

旋转光纤（E轴）使其最大程度地接近屏幕上的标记（图11a）；
沿X轴的坐标移动光纤，直到其与标记对齐（图11b）；
旋转纤维 $180 ^ 0$ （图11c）；
记住行进距离R（计算步进电机的运动脉冲数），使纤维沿着X轴的坐标运动以与标记对齐。 11克；
计算跳动值L = R / 2。

图 11-确定光纤跳动量的阶段

第五节结论

拟议的跳动补偿原理已在National Instruments LabVIEW软件平台上实施，已经过测试，实施并显示了其有效性（图12）。

图 12-程序的前面板

旋转过程中通过激光辐射进行处理的光纤安装误差补偿系统