автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.18, диссертация на тему:Разработка методов и средств повышения точности лазерной визуализации изображения

Но- Наименование раздела/подраздела Номер мер раз- стра дела нины

Введение.

1 Принципы лазерной регистрации информации. Обзор существующих разработок сканирующих устройств.(.

1.1 .Принципиальные схемы оптико-механических сканирующих устройств.г.-.

1.2. Обзор разработок сканирующих устройств лазерной визуализации изображения.:.

1.2.1. Элементы сканирующих устройств.

1.2.2. Схемы сканирующих устройств.

1.3. Лазерный регистратор изображения на широкоформатный носитель.;.

2 Методы визуализации изображения' и^сигналов.

2.1. Лазерная визуализация полутонового изображения.

2.2. Задача визуализации акустических сигналов средствами компьютерной графики.

2.3 Лазерная регистрация изображения на киноплёнку.

2.4. Перспективы создания системы визуализации изображения лазерным термосублимационным способом.

2.4.1. Метод получения изображения термосублимационным способом. Носители./,.,.

2.4.2. Экспериментальное обоснование возможности сублимационного переноса красителя лазерным способом.

3 Исследование динамической точности высокоскоростного ротора сканирующего устройства.

3.1. Исследование изгибных колебаний полигонального зеркала на упругом валу.

3.2. Расчёт динамической точности вращающегося ротора сканирующего устройства.

3.3. Выводы по результатам исследования динамической точности полигонального зеркала.

4 Анализ деформированного состояния вращающегося полигонального зеркала сканирующего устройства.

4.1. Применение метода конечных элементов для решения осесимметричной задачи вращающегося полигонального зеркала сканирующего устройства.

4.2. Исследование напряжённо-деформированного состояния пирамидального полигонального зеркала.

4.3. Выводы по результатам исследования напряжённо-деформированного состояния пирамидального полигонального зеркала сканирующего устройства.

5 Разработка сканирующего устройства лазерной записи на широкоформатный носитель.

5.1. Теоретические и экспериментальные исследования опор с газовой смазкой для сканера широкоформатной записи.

5.1.1. Определение моментов аэродинамического сопротивления призматического полигонального зеркала сканера широкоформатной записи.

5.2. Анализ напряжённого состояния призматического полигонального зеркала сканера широкоформатной записи.

5.3. Выводы по результатам исследования напряжённо-деформированного состояния призматического полигонального зеркала сканирующего устройства.

Выводы.

Совершенствование технологических процессов преобразования информации является актуальной задачей научно-технического прогресса. Регистрация информации является заключительным этапом технологического процесса преобразования информации.

Усилия многих научных коллективов направлены на разработку новых методов и средств регистрации информации. Одним из перспективных способов является лазерная запись изображения.

С помощью лазерной записи может быть реализована регистрация изображения компьютерной графики, регистрация оптического изображения, в том числе и киноизображения с помощью акустооптических модуляторов и лазеров как на светочувствительный материал, так и на бумагу и полимер, регистрацию акустооптических сигналов для решения задачи визуализации акустических полей. Энергетические свойства лазерного пучка дают возможность осуществлять терморегистрацию изображения сублимационными красителями и производить рельефную термопластическую запись.

Наиболее сложной научно-технической задачей является осуществление развёртки записывающего пятна сфокусированного лазерного пучка, модулированного сигналами регистрируемого изображения. •

Высокие качественные характеристики записи обеспечит оптико-механический сканер строчной и кадровой развёртки.

Для этого следует решить одну из наиболее важных научно-технических проблем: повышение динамической точности оптико-механических сканеров строчной развёртки систем лазерной визуализации изображения.

Достаточно высокое качество изображения , получаемое с помощью лазерных записывающих устройств (ЛЗУ) постоянно привлекает внимание специалистов в области телевизионной техники [1], полиграфии [2], факсимильной аппаратуры [3] и кинематографа [4]. . ~

Потенциальные возможности ЛЗУ были продемонстрированы в ряде экспериментальных систем в полиграфической технике и в экспериментальных разработках по записи лазерным методом киноизображения [4].

Анализ современных публикаций на тему лазерной регистрации информации показывает все возрастающее внимание к этой проблеме в последнее время в связи с широким распространением вычислительной техники, компьютерной графики и других технических средств обработки информации. Высокая концентрация энергии в сфокусированном пятне лазерного излучения дает возможность построения принципиально новых систем регистрации информации в визуальной и цифровой форме в отличие от классического способа записи на светочувствительный материал, также на нетрадиционные носители информации ( бумагу, полимер, жидкокристаллический электронный слайд, так называемую " цифровую " бумагу накопителей информации, металл, ткань и др. ).

Получает актуальность разработка таких средств регистрации информации как лазерный регистратор штрихкодовой информации, лазерный видеопринтер компьютерной графики и полутонового изображения, рабочая станция банковских систем по нанесению индивидуальных реквизитов и защитной информации кредитных карточек с помощью лазерной техники и компьютерной графики, лазерная технология нанесения рисунков на ткань при создании новых образцов тканей методами художественного компьютерного моделирования. :

С помощью лазерной регистрации перспективным представляется разработка систем отображения информации путем записи изображения лазерным способом на жидкокристаллический транспарант (пространственно-временной модулятор света) с последующей проекцией изображения на экран, создание активных матричных экранов с лазерной адресацией, разработка систем лазерного впечатывания синтезированного изображения на носитель с оптическим изображением.

На основе синтеза и преобразования изображения с помощью ЭВМ и лазерной техники создаётся новая технология фильмопроизводства. В её основе лежит регистрация изображения без применения ; ' светочувствительных серебросодержащих слоев, что представляет несомненный экономический интерес.

Техника регистрации информации на широкоформатный носитель лазерным методом, отработанная в полиграфической промышленности, дает основу для создания лазерного регистратора информации универсального применения.

Общей основой лазерных регистрирующих устройств являются устройства развертки, модулятор оптического пучка, компьютер с высококачественной графикой и модулями ввода и вывода изображения, лазер, обладающий соответствующими энергетическими характеристиками.

К числу проблем, с которыми сталкиваются разработчики лазерных регистрирующих устройств относятся: выбор экономичных лазерных источников света, поиск наиболее рационального способа модуляции излучения видеосигналом, проблема устранения ошибок развертки. Разработка оптических систем, позволяющих осуществлять запись на плоское поле, также является весьма актуальной задачей в связи с созданием устройств регистрации информации для получения твердой копии цветного изображения компьютерной графики и видеоизображения.

Известна схема лазерного регистратора информации [6] на широкоформатный носитель с записью на образующей цилиндрического барабана строки длиной 228,6 мм с максимальным числом элементов изображения в одной строке 36800 . Лазерный регистратор дает новое средство для получения высококачественного изображения на документе 216x280 мм классическим способом записи на светочувствительный материал. Такая запись будет содержать 2.2Е+8 элементов изображения (пикселов). Технология лазерного регистратора может применяться для спектрозональной записи изображения при съемке земной поверхности из космоса, и для других видов записи изображения.

Экспериментальные исследования, проведенные в Московском научно-исследовательском институте органических продуктов и красителей и Санкт-Петербургском институте кино и телевидения по переводу и синтезу изображения сублимационными красителями на различных носителях, показывают, что с помощью лазера и сублимационных красителей, имеющих в качестве связующего полимер, может регистрироваться изображение на полимере и бумаге без химико-технологической обработки.

Рассматриваемое применение лазеров имеет самостоятельное значение и его более точно следовало бы назвать использованием средств квантовой электроники для обработки информации. Применение лазерной техники и технологии открывает большие возможности в области научного и производственного применения нового вида технических систем, органически сочетающих в себе возможности телевизионной техники, средств вычислительной техники и цифровой обработки информации, для техники зрелищных предприятий. Такие системы используемые для разработки новой технологии фильмопроизводства, получили общее название электронного кинематографа. Использование ЭВМ в фильмопроизводстве дает существенный экономический эффект как за счет оперативного решения организационных, производственных и экономических задач, так и за счет решения многих технических и творческих задач в процессах съемки и монтажа: развитие и совершенствование методов комбинированной съемки, использование технологии машинной графики для мультипликационных работ. Программные средства компьютерной графики обеспечивают широкие возможности трансформирования регистрируемой информации (обеспечение масштабирования частей изображения, подобия, симметрии, зеркального отображения, поворота изображения, внесения текстовой информации и т.п.), применения спецэффектов.

Задача визуализации изображения является одной из наиболее актуальной в современной информационной среде кинематографа и телевидения.

Компьютерная графика, как область информационной технологии, позволяет решать многие задачи преобразования изображения, актуальные прежде всего для кинематографа. Сюда относится задача сохранения и реставрации кинофильмов. Технологический процесс при этом строим по схеме: оцифровывание киноизображения; покадровый ввод в компьютер массива оцифрованных данных киноизображения; ; преобразование изображения с помощью программных средств растровой графики; сохранение реставрированного изображения в файле на магнитном или оптическом носителе; регистрация изображения на лазерных дисках для архивного хранения; регистрация изображения на киноплёнке с целью визуализации.

Задача реставрации и сохранения кинодокументов не имеет для своего решения лучших средств, чем программные средства компьютерной графики.

Киноизображения архивных материалов фильмофонда имеют на хранимых архивных копиях дефекты, которые могут быть устранены при обработке оцифрованного изображения средствами компьютерной графики. Программные средства растровой графики содержат опции, позволяющие производить ретуширование электронным способом, устранение царапин, использовать типовые программы-фильтры для редактирования яркости разных кадров одного плана с целью уменьшения дефекта мерцания изображения при проекции старых фильмов, эффекты изменения контрастности, цветовой коррекции, разнообразные эффекты художественной обработки изображения. Регистрация отредактированного в компьютере и сохранённого на магнитном носителе изображения является важнейшим звеном информационной технологии. Покадровый вывод киноизображения возможно осуществить с помощью лазерных записывающих устройств. Управление пучком лазерного излучения при записи изображения осуществляется оптико-механическими сканерами. Лазерные устройства записи позволяют осуществить также и визуализацию других сигналов и процессов, представленных в цифровой форме для преобразования в компьютере, например, визуализацию акустических сигналов.

Компьютерная обработка изображения, оцифрованного оптического (введенного в компьютер фотографического изображения или видеоизображения) или синтезированного графического изображения, дает массу новых эффектов преобразования, повышающих выразительные творческие возможности. В графических пакетах обработки введенного в компьютер растрового изображения существует возможность применения различных "фильтров", придающих какой-либо художественный эффект исходному изображению, различные виды стилизации. Кроме того, вывод изображения на другие носители, получение твердой копии, пересылка файла, содержащего изображение, предусматривает временное сжатие (компрессию) изображения для последующего восстановления в некомпрессированном виде на другом устройстве или в другой аудиовизуальной системе.

Возникает вопрос, как оценить, насколько "испорчено" оптическое изображение компьютерной обработкой. Квалиметрия изображения, так же как и квалиметрия аудиовизуальной продукции вообще, основывается на методах теории информации (информационные критерии) и методах психофизики (субъективные критерии). Информационные критерии используют понятия энтропии [1], разрешения, цветопередачи.

Квалиметрия изображения может быть достигнута исключительно с выходом на методы психофизики.Только при наличии интегрального критерия [5] возможно сравнение разных действующих и проектируемых систем, исходного и преобразованного изображения. Одной из составных частей квалиметрической оценки преобразования изображения является задача повышения точности развёртки при лазерной визуализации изображения.

Целью данной диссертационной работы является разработка методов и средств повышения динамической точности оптико-механических сканеров строчной развёртки систем лазерной визуализации изображения.

Динамическая точность систем развёртки лазерной визуализации изображения оценивается величиной смещения строки растра записываемого изображения, формируемой бегущим пятном лазерного излучения, вследствие вибраций, динамических искажений формы отражающей поверхности граней полигонального зеркала, возникающих при его вращении дополнительно к неизбежным статическим технологическим погрешностям формы при его изготовлении, а также вследствие изменения плоскости вращения ротора сканирующего устройства вследствие изгибных колебаний полигонального зеркала на упругом валу оптико-механического сканера.

Точность растра по положению записывающего пятна лазерного излучения при регистрации изображения на плёнке, термочувствительном материале или другом носителе определяется точностью вращения зеркальной призмы оптикомеханического сканера строчной развёртки, точностью исполнения граней полигонального зеркала, точностью вращения сканера кадровой развёртки или точностью позиционирования носителя при кадровой развёртке за счёт движения носителя.

Одна строка регистрируемого изображения формируется поворотом одной грани вращающейся призмы оптико-механического сканера строчной развёртки системы лазерной регистрации изображения.

Большой поток информации при регистрации оцифрованного изображения обусловливает высокие скорости вращения зеркальной призмы оптико-механического сканера. При записи изображения в стандарте телевизионного вещания в реальном масштабе времени реализуется информационный поток, соответствующий чередованию элементов изображения 768x576x25=11 млн. пикселов/с, что потребует частоты вращения ротора оптико-механического сканера с 24-гранным зеркальным барабаном в 600 об/с, т.е. 36000 об/мин.

При меньшем числе граней полигонального зеркала оптико-механцческой развёртки скорости его вращения возрастают. Для осуществления оптико-механической развёртки телевизионного изображения высокой чёткости потребуются скорости вращения 81000 об/мин и более. *

Оптические детали, выполненные на основе традиционной технологии стекла и кварца, не выдерживают таких больших динамических нагрузок. Для целей лазерной записи изображения в реальном масштабе времени конструкция оптико-механического сканера со стеклянным полигональным зеркалом оказывается нереализуемой.

В связи с этим разработана конструкция оптико-механического сканера с полигональным зеркалом, выполненным из металлического сплава по технологии металлооптики. Для уменьшения веса изделия конструкция привода оптико-механического сканера выполнена с полым полигональным зеркалом.

Целью данной диссертационной работы является повышение точности оптико-механического сканера строчной развёртки лазерной записи изображения в условиях больших динамических нагрузок, возникающих при записи изображения в реальном масштабе времени.

В результате теоретических исследований, выполненных в диссертационной работе, показано, что динамические деформации вращающегося зеркала и амплитуда вынужденных колебаний ротора оптико-механического сканера строчной развёртки в условиях динамических нагрузок от реальной несбалансированности устройства, превышают предельно достижимые минимальные технологические погрешности изготовления полигонального зеркала как оптической детали.

В работе предложен способ повышения динамической точности проектируемых устройств оптико-механической развёртки за счёт предварительного анализа напряжённо-деформированного состояния вариантов конструкции на основе метода конечных элементов и выбора варианта, дающего наименьшие динамические погрешности для заданных условий записи изображения оптико-механическим сканером с вращающимся полигональным зеркалом.

Впервые показано, что при вращении полигонального зеркала возникает поворот плоскости грани по углу пирамидальности и выпучивание материала отражающих граней. Даны рекомендации по выбору расположения рабочей зоны лазерного пучка на отражающей грани и определению эффективной длины отражающей поверхности, исходя из заданного допуска неплоскостности отражающей грани.

На основе проведённого анализа напряжённо-деформированного состояния вращающегося полигонального зеркала даны рекомендации по конструктивному исполнению полигонального зеркала с полостью, обеспечивающему устранение или уменьшение поворота плоскости отражающей грани в динамических условиях в поле центробежных сил при вращении зеркала. Даны рекомендации введения дисковой перемычки в конструкции полигонального зеркала с полостью в зависимости от расположения рабочей зоны лазерного пучка на отражающей грани.

Разработана методика использования программных средств компьютерной графики для задач визуализации сигналов на примере создания поверхности параметров акустического сигнала.

Предложена и практически реализована конструкция привода оптико-механического сканера на подшипниках с газовой смазкой для записи изображения на широкоформатный носитель, дающая уменьшение уровня виброактивности опор и повышение точности формирования растра записываемого изображения по сравнению с конструкциями сканеров на шарикоподшипниковых опорах.

Предложена и практически опробована технологическая оснастка полировки, доводки и контроля полигонального зеркала металлооптической технологии.

Проведены экспериментальные исследования термосублимационного перевода изображения с помощью лазера.

Разработаны и экспериментально проверены программные средства управления механической развёрткой в экспериментальной установке термосублимационного перевода изображения.

Предложена схема экспериментальной технологической установки для записи изображения по цветоделённым сигналам путём переноса сублимационного красителя с плашки промежуточного носителя на полимер, бумагу или полимер содержащую бумагу сканирующим записывающим пятном лазера, модулированного по интенсивности теплового излучения сигналом записываемого изображения.

Автор выносит на защиту:

1. Методику визуализации акустического сигнала средствами компьютерной графики путём построения трёхмерной модели пространства параметров.

2. Результаты исследования динамической точности оптико-механического сканера строчной развёртки с вращающимся полигональным зеркалом на основе анализа собственных колебаний зеркала по динамической модели изгибных колебаний вращающегося ротора, позволившие установить значения критических скоростей привода оптико-механического сканера, когда частоты вращения совпадают с частотами собственных изгибных колебаний ротора.

3. Рекомендации по проектированию привода оптико-механического сканера с пирамидальным полигональным зеркалом и рекомендации по выбору конструктивных параметров устройства на основе анализа вынужденных колебаний зеркала.

4. Результаты исследования напряжённо-деформированного состояния вращающегося пирамидального полигонального зеркала на основе метода конечных элеметов, позволившие определить искажения плоскости отражающих граней и выработать рекомендации по выбору рабочей зоны лазерного пучка.

5. Результаты теоретического анализа деформаций вращающегося призматического полигонального зеркала с внутренней полостью применением метода конечных элеметов, позволившие установить характер динамической неплоскостности отражающих граней колоколообразной конструкции зеркала и выработать рекомендации по управлению видом деформацйи за счет введения дисковой перемычки в конструкцию зеркала при проектировани приводов оптико-механических сканеров.

6. Способ повышения динамической точности сканера лазерной визуализации изображения применением в качестве опор привода подшипников с газовой смазкой с газостатическим запуском и газодинамической работой.

7. Предложенный способ записи изображения по цветоделённым сигналам путём переноса сублимационного красителя с плашки промежуточного носителя на основной носитель бегущим пятном лазера теплового излучения, модулированного цветоделённым сигналом записываемого изображения.

12

Достоверность основных положений диссертации, выносимых на защиту, подтверждена экспериментальными исследованиями, проведёнными в Санкт-Петербургском институте кино и телвидения, и проведённой пробной лазерной записью на широкоформатный носитель, выполненной в АО "Ленполиграфмаш" на головной партии сканеров, изготовленных с использованием конструктивных разработок автора для сканера широкоформатной записи.

Материалы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры акустики и кафедры прецизионных технологий и сертификации киновидеотехники Санкт-Петербургского института кино и телевидения, результаты выполненных исследований представлены: докладом на научно-практическом семинаре "ИНФОРМАЦИОННО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЛИЧНОСТИ И ОБЩЕСТВА" в Санкт-Петербургском институте информатики и автоматизации Российской Академии Наук, С.-Петербург 26-27 ноября 1997г., докладом на заседании секции начертательной геометрии и автоматизированного проектирования Дома Учёных им. A.M. Горького в марте 1997г., двумя докладами на научно-технической конференции с международным участием "ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ-98" в Балтийском Государственном Техническом Университете, С.-Петербург 18-19 мая 1998г.

Конструктивные разработки автора по сканеру для записи на широкоформатный носитель с использованием опор с газовой смазкой практически имеют внедрение на опытном производстве АО "Ленполиграфмаш".

выводы

Проведённые исследования, направленные на разработку методов и »едств повышения точности лазерной визуализации изображения, >зволяют сделать следующие основные выводы:

1. Разработана методика визуализации акустического сигнала в форме шерхности параметров путём векторного моделирования трёхмерного юстранства "амплигуда-частота-время" по спектральным кривым ютотного анализа исследуемого сигнала средствами компьютерной графики.

Созданная трехмерная модель акустического сигнала дает наглядное )едставление об амплитудно-частотных характеристиках распространяемого ука. Пики поверхности соответствуют максимумам интенсивности, впадины I визуализированной поверхности - синим областям минимумов ггенсивности спектральной формы представления сигнала, ысокочастотная область имеет низкие, гребни, т.-е. малую интенсивность -□гнала, затухающую с течением времени - если проследить по оси времени вижение на нас), то высокочастотная (правая) область ниспадает. Наиболее щьно выражена среднечастотная область: гребни средних частот на левой шовине поверхности тянутся вдоль оси времени, практически не затухая. Разработанная методика визуализации акустического сигнала открывает ирокис возможности анализа процесса распространения; звука и вуализации акустического поля д ля задач архитектурной .акустики и других шменений метода визуализации для идентификации источника звукового гнала.

2. Разработана расчётная модель, описывающая динамику полигонального ркала оптико-механического сканера системы регистрации изображения, к механической системы в виде диска, закреплённого на упругом ащающемся валу ротора сканирующего устройства; получены [фференциальные уравнения движения, описывающие круговые изгибные лебания зеркала с упругим вращающимся валом.

3. Решением частотного уравнения системы дифферсшщальных авнений круговых изгибных колебаний расчётной механической модели анера получены аналитические зависимости для определения критических оростей вращающегося зеркала сканирующего устройства в зависимости от нструктивных параметров устройства; для реальной конструкции анирующего устройства с наиболее употребительными параметрами массы моментов инерции зеркала (М= 0,36 кг, С= 220 кг*мм2, А= 110 кг*мм2) лучены значения критических скоростей устройства г^ = 265 ООО об/мин; 32 500 об/мин; пк" = 52 500 об/мин; из чего следует, что критические орости обратной прецессии близки к рабочей скорости вращения = 40 000 об/мин) полигонального зеркала реальных конструкций оптико-;ханического сканера.

Разработаны рекомендации по выбору схемы привода проектируемых нирующих устройств и назначению конструктивных параметров, при орых значения критических скоростей и рабочей частоты вращения шода будут разнесены в разные частотные области. 4. Для оценки динамической точности вращающегося полигонального кала сканирующего устройства рассмотрены вынужденные колебания opa сканирующего устройства путём решений дифференциальных внений расчётной модели при нагружениях круговым вектором тробежных сил, обусловленных остаточной несбалансированностью игонального зеркала вместе с валом в опорах. При указанных наиболее пространённых массово-инерционных параметрах сканирующего ройства рассчитана амплитуда вынужденной вибрации полигонального кала: дополнительно к существующим технологическим статическим решностям устройства добавлятся динамическая погрешность щающегося зеркала, выражающаяся радиальным биением 2Д'0 = 0,3 мкм и размахом колебаний зеркала вокруг узловой линии вии, перпендикулярной оси вращения вала) на величину уд= 25'0= ,98*10-5 рад= 8 угловых секунд.

Таким образом показано, что динамическая нестабильность плоскости шения полигонального зеркала сканирующего устройства составляет штельную величину, сопоставимую или даже превышающую дологические погрешности изготовления граней зеркального барабана, что яется существенной погрешностью устройства и должно быть учтено при юре конструктивных параметров устройства. 5. В целях уменьшения динамических погрешностей сканирующего эойства строчной развертки рекомендуется при разработке привода шрующего устройства применять конструкцию с креплением игонального зеркала не на консоли, а между опорами. Это дает штелъный выигрыш в уменьшении радиального биения и в снижении амических погрешностей нестабильности плоскости вращения игонального зеркала.

6. Предложен способ повышения динамической точности ектируемых устройств оптико-механической развёртки за счёт цварителъного анализа напряжённо-деформированного состояния аантов конструкции на основе метода конечных элементов и выбора яанта, дающего наименьшие динамические погрешности для заданных эвий записи изображения оптико-механическим сканером с вращающимся игональным зеркалом. олученный на основании расчётов по методу конечных элементов график смещений точек поверхности исследуемого тела наглядно показывает амические деформации вращающегося пирамидального полигонального сала под действием центробежных сил. На отражающих поверхностях заней зеркального барабана происходит выпучивание материала в верхней эловине сечения отражающей грани. Вопреки установившемуся редставлению, что в данном случае нагружения центробежными силами элыпую деформацию получит более тонкая часть как более слабая (левая на ясунке) и, следовательно, сечение отражающей грани будет в динамике эворачиваться по часовой стрелке, по данным расчётов картина возникает рямо противоположная. Перемещения точек сечения отражающей грани «совы, что поворот отражающей грани происходит против часовой стрелки: ри частоте вращения 40 ООО об/мин происходит поворот грани на 23,5 жшой секунды, при частоте вращения 81000 об/мин происходит поворот >ани на 96,5 угловых секунд. Дано объяснение этому из анализа условий агружения: правая, более масссивная часть под действием центробежных, ш вращения испытывает значительно большие нагрузки, первые показано, что при вращении полигонального зеркала возникает зворот плоскости грани по углу пирамидальности и что неискажённая тоскость отражающей грани составляет 0,55 . 0,66 общей длины грани, аны рекомендации по выбору расположения рабочей зоны лазерного пучка 1 отражающей грани и определению эффективной длины отражающей зверхности, исходя из заданного допуска неплоскостности отражающей >ани.

7. Из анализа напряжений во вращающемся пирамидальном зеркале с утренней полостью выработаны конструктивно-технологические жомендации по проектированию привода оптико-механического сканера ' рочной развёртки с пирамидальным зеркалом:

1). опорным торцем зеркала, поджимаемым к буртику ротора, должно быть гныиее основание конуса, а не торец цилиндрической части со стороны шынего основания конуса, как у исследуемой конструкции;

2). с целью уменьшения динамических искажений плоскости отражающей 1ани внутреннюю кольцевую полость следует размещать таким образом, обы статический момент сечения относительно точки пересечения О оси [мметрии полости с осью вращения ротора был равен нулю - полость в этом [учае должна быть смещена от большего основания конуса в сторону шиндрической части полигонального зеркала. . "

3). для уменьшения динамических искажений плоскости отражающей ани конструкцию пирамидального зеркала рекомендуется выполнять с меньшего диаметра, чем посадочная поверхность зеркала.

8. Исследования динамической точности разработанного лазерного гистратора на широкоформатный носитель, в результате которых выполнен I основе метода конечных элементов анализ напряжённого состояния »изматического полигонального зеркала, показали, что максимальное ремещение центра отражающей грани наблюдается у верхней торцевой юскости зеркала колоколообразной конструкции и составляет величину 266 мкм при частоте вращения зеркала 1500 об/мин. Такие перемещения

108 ловых точек вызывает поворот сечения на 1,2 угловой секунды по углу грамидальности зеркала.

С целью поиска средств повышения динамической точности сканирования i углу пирамидальности конструкция модифицирована таким образом, что верхнем основании призмы введена дополнительная дисковая перемычка величину 1/3 наружного радиуса зеркала, так что максимальное ремещение отражающей грани наблюдается в среднем сечении зеркала, при ом в модифицированной конструкции зеркала практически отсутствует ворот плоскости отражающей грани в рабочей зоне по углу [рамидальности.

Развертывающее устройство на газовых опорах позволило в 4 раза изить погрешности построения изображения по сравнению с ранее именяемым развертывающим устройством на шарикоподшипниках, что зволило не только повысить качество построения изображения, но и рейти к печати цветных иллюстраций.

9. Предложена методика кинематического расчёта проектируемых иводов оптико-механических сканеров лазерной визуализации изображения и сигналов в реальном масштабе времени, позволяющая оценить размеры и :сло граней проектируемого полигонального зеркала сканера, исходя из цанного углового разрешения по положению системы автоматического гулирования привода строчной развёртки и заданного информационного тока.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ публикаций на тему лазерной регистрации информации показывает все возрастающее внимание к этой проблеме в последнее время в связи с широким распространением вычислительной техники, компьютерной графики и других технических средств обработки информации. Высокая концентрация энергии в сфокусированном пятне лазерного излучения дает возможность построения принципиально новых систем регистрации информации в визуальной и цифровой форме в отличие от классического метода записи на светочувствительный материал, также на нетрадиционные носители информации (бумагу, полимер, жидкокристаллический электронный слайд, так называемую' " цифровую " бумагу накопителей информации, металл, ткань и др.). Получает актуальность разработка средств регистрации ; ; информации на различные виды носителей с целью защиты информации и архивирования. . , '

Техника регистрации информации на широкоформатный носитель лазерным методом, отработанная в полиграфической промышленности, дает основу для создания лазерного регистратора информации универсального применения в технике зрелищных предприятий . •

Общей основой лазерных регистрирующих устройств являются : устройства развертки, модулятор оптического пучка, компьютер с высококачественной графикой и модулями ввода и вывода изображения, лазер, обладающий соответствующими энергетическими характеристиками.

К числу проблем, с которыми сталкиваются разработчики лазерных регистрирующих устройств относятся: выбор экономичных лазерных источников света, поиск наиболее рационального способа модуляции излучения видеосигналом, проблема устранения ошибок развертки. Разработка оптических систем, позволяющих осуществлять запись на плоское поле, также является весьма актуальной задачей в связи с созданием устройств регистрации информации для получения твердой копии компьютерной графики.

Технология лазерного регистратора даёт возможность шкхеспектральной записи изображения, а телеке другие виды записи изображения.

Лазерная визуализация изображения особенно актуальна для решения научно-технической проблемы сохранения фильмофонда России. Возможности компьютерной графики по реставрированию киноизображения фильмофонда и представления его в цифровой форме для перевода на другие типы носителей в целях архивирования и просмотровой визуализации могут быть реализованы при наличии средств вывода изображения после его обработки на различные виды носителей.

1. Иосифов В.Е. Тенденции развития техники лазерных устройств записи изображения. Техника кино и телевидения. М. Машиностроение, 1983, № 4.

2. МачулкаГ.А. Лазеры в печати. М.Машиностроение, 1989. 224 с.

3. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. М.:Наука, 1982. 552 с.

4. Антипин М.В., Голод И.С., Кныш В.А., Коновалов В.А., Косарский Ю.С., Макаров О.П. Метод и аппаратура для перевода изображения с магнитной ленты на кинопленку с помощью лазеров. Техника кино и телевидения. М.: 1982, № 11,с.З-9.

5. Коломенский H.H. Новый интегродиффереициальный критерий оценки качества изображения и звука кинематографических и кинотелевизионных систем. Техника кино и телевидения, 1992, №5, с. 25- 28.

6. Дроздович В.Н. Газодинамические подшипники. Л.: Машиностроение, 1976.10. п/р Пельпора Д.С. Гироскопические системы. Часть 3: Элементы гироскопических приборов. М.: Высшая школа, 1972.

7. Ривкин С.С. Теория гироскопических устройств. Часть 1. Л.: Судпромгиз, 1962.

8. Ишлинский А.Ю. Механика специальных гироскопических систем. Изд. АН УкрССР. Киев, 1952. 431 с.

9. Лысюк Л.Ф., Преображенский И.А., Торочков В.Ю. Термовизионные системы . Техника кино и телевидения ,1984, № 2, с. 21-22.

10. Волосов Д.С. Фотографическая оптика . М.: Наука, 1971.

11. Гребенников О.Ф. Основы записи и воспроизведения изображения. -М.: Искусство, 1982.

12. Коломенский H.H., Кулаков А.К., Есипенко И.Н. Пареметрическая надёжность и диагностика кяновидеоаппартуры. Л.: ЛИКИ, 1990.

13. Кривицкая Р.Я.,Семенов В.М. Цифровые методы в устройствах записи цветных ТВ изображений на кинопленку.

14. Техника кино и телевидения, 1984, № 11, с. 31-35.

15. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. 5е изд. М.: Наука, 1978, 736 с.

16. Казанцев Е.Л., Табачников Ю.Б. Опорные узлы и их влияние на динамические характеристики шпинделей при внутреннем шлифовании. ВНИИПП. Труды института. 2(66). М., 1971.

17. Беляев H.A. Сопротивление материалов. М., Гостехиздат, 1954.1.l

18. Диментберг P.M. Изгибные колебания вращающихся валов. Изд. АН СССР. M., 1959.

19. Панфилов Е.А. Некоторые особенности вибрации и уравновешивания высокоскоростных роторов. В кн. : Уравновешивание машин и приборов. Под ред. В. А. Щепетильникова. М.: "Машиностроение", 1965.

20. Пинегин C.B., Орлов A.B., Табачников Ю.Б. Прецизионные опоры качения и опоры с газовой смазкой. Справочник.1. М.: Машиностроение, 1989.

21. Эльясберг М.Е. Расчет механизмов подачи металлорежущих станков на плавность и чувствительность перемещений (о разрывных колебаниях при трении). "Станки и инструменты", 1951, № 11, 12.

22. Ну В.Э. Малые перемещения в станках. М., Машгиз, 1961.

23. Брокли К., Ко П. Квазигармонические колебания, вызванные силами трения. "Проблемы трения и смазки", 1970, № 4.

24. Ю.П. Щевьев, М.В. Коновалов. Виртуальные представления акустических сигналов. Тезисы докладов научно-практического семинара

25. Информационно-психологические проблемы безопасности личности и общества", С.-Петербург 26-27 ноября 1997, С.-Пб., Î997, с.41-42. !

26. К.Ф. Гласман. Видеокомпрессия. 625. Информационно-технический журнал. М7,1997. С. 60-75.

27. Щевьев Ю.П., Архитектурно-строительная акустика. Л, 1996, 485 с.

28. Щевьев Ю.1Х, Анализ и синтез неоднородных акустических сред. Л, 1984,216 с.

29. Щевьев Ю. П., Коновалов М. В. Метод расчета нерезонансного звукопоглотителя. Сборник трудов научно-технической конференцииiIPОМЫШЛЕНАЯ ЭКОЛОГИЯ-98". С.-Пб., 1998.

30. Коновалов М.В. Анализ влияния вынужденной угловой вибрациивращающегося ротора на динамическую точность сканирующего устройства. Сборник трудов научно-технической конференции "ПРОМЫШЛЕНАЯ ЭКОЛОГИЯ-98". С.-Пб., 1998.

31. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. "Мир", 1975.

32. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчётах. "Судостроение", 1974.

33. Антипин М.В., Полосин JI.JI. О требованиях к параметрам телевизионной системы высокой чёткости для кинематографа.

34. Техника кино и телевидения №1, 1984.\

35. Пинегин С.В., Табачников Ю.Б., Сипенков И.Е. Статические и динамические характеристики газостатических опор. М.: Наука, 1982.

36. Черневский JI.B., Федотов Н.Н., Суворов А.Д. Влияие некруглости дорожек качения колец на точность комплектования и контроля радиального зазора подшипников. ВНИИ1 ill. Труды института. 4(68). М., 1971. с. 19-39.

37. Трачук B.C., Ромашков А.П., Котюк А.Ф. Расчёт предельной скорости вращения зеркальных роторов в зависимости от геометрических факторов и материала ротора. ЖНиПФиК. 27 вып.З. М.,1982.

38. Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. Теория передачи изображений и её приложения. М.: Радио и связь, 1986, - 247с.

39. Шаров B.C. Высокочастотные и сверхвысокоскоростные электрические машины. "Энергия". М., 1973\

40. Антошечкин А.Г., Филиппов А.К. Применение средств электронной и вычислительной техники при обработке изображений в кинематографии. НИКФИ. Кинофототехника: обзорная информация. Вып.5, М., 1983. 42с.

41. Устройство для записи изображеия лазерным лучом. Авт. свид. № 910126. Авторы: Артюшин Л.Ф., Иошин О.И., Овилко О.Г., Москалёв Б.А. Заявка №3218185/18-10 по im.G03B27/46, приор. 15.12.80, опубл.30.06.82 Заявитель: НИКФИ.

42. Способ рельефной записи оптического изображеия. Авт.свид. № 734602 Заявка №2542737/28-12 по rai.G03C16/00, приор. 25.10.77, опубл. 15.05.80 Автор Федулов А.Ф. Заявитель: Институт Автоматики и Электрометрии Сибирского отделения АН СССР.

43. Habermann К. Bericht uber die HDTV-Demonstrationen der Rundfimkorgani-sationen NHK und SBC. Rundfimktechn. Mitt., 1982, 26, N.2, S.86-87.

44. Hayaschi K. Research and Development on High-Definition Television in Japan. JSMPTE, 1981, 90, #3, p.178-186.

45. Jackson R.N., Tan S.L. Hi-fi Televison: Towards the Enhanced Viewing Experience. In: 12-th Int. TV Symposium. Symp. recording systems Sessions, pp.224-228. Montreux, 1981.

46. Shida Т., Masuko H. 70-mm Film Laser Telecine. NHK technical monograph. . Л. ¿У!, pp.57-62.

47. Beiser L. Laser-beam Recorder for Colour Television Film Transfer. JSMPTE, 1971, 80, #9.