Tikslesniam lazerio spindulio valdymui – unikalus mokslininkų atradimas

Lapkričio 23, 2016
Lietuva – pasaulyje gerai žinoma kaip lazerių gamintoja. Norint juos pritaikyti pramoniniuose įrengimuose (pjaustymui, virinimui, skenavimui ir pan.) reikia itin tiksliai valdyti lazerio spindulio kryptį. Šiam tikslui Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) ir Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkų grupė sukūrė unikalius lazerio spindulio valdymo įrenginius panaudodami pjezoelektrines sistemas, kurios gali pakeisti šiuo metu naudojamas elektromechanines pavaras ir praplėsti lazerių panaudojimo galimybes.
 
„Pagrindiniai parametrai, nulemiantys lazerio spindulio reflektoriaus/deflektoriaus kokybę, yra greitas veikimas, laisvės laipsnių skaičius ir erdvinė skyra t. y. mažiausias posūkio kampas, kurį galima atlikti. Šie parametrai ypač aktualūs nanotechnologijose, kur, pavyzdžiui, tiksliai pozicionavus impulsinio lazerio spindulį paveikiama medžiagos atominė struktūra ir taip sukuriamos naujos medžiagų savybės – vandenį sugerianti medžiaga tampa vandeniui atsparia medžiaga ar pan., – pasakojo projekto vadovas, VGTU Informacinių sistemų katedros vedėjas prof. dr. Dalius Mažeika. Pasak jo, nuo lazerio spindulio valdymo priklauso ir matavimo bei technologinių įrengimų funkcinės galimybės, jų charakteristikos.
 
Dviejų universitetų mokslininkų kolektyvui, kurį sudarė prof. D. Mažeika ir prof. G. Kulvietis iš VGTU bei prof. R. Bansevičius, prof. V. Jūrėnas ir doktorantas V. Bakanauskas iš KTU, pavyko sukurti mažų gabaritų, aukštos skyros 2D skaitytuvą-deflektorių ir unikalų vos kelių milimetrų lazerio deflektorių spausdintoje plokštėje. Šiais miniatiūriniais įtaisais galima efektyviai valdyti lazerio spindulį erdvėje, o tai labai praplečia lazerių panaudojimo funkcines galimybes. Šie mokslininkų atradimai – Lietuvos mokslo tarybos finansuojamo projekto „Didelės skyros pjezoelektrinės lazerio spindulio valdymo erdvėje sistemos sukūrimas ir tyrimas (PiezoDeflect, MIP 045/2014)“ rezultatas.
 
„Pastaruoju metu ypatingas dėmesys skiriamas skaiduliniams ir lazeriniais diodais kaupinamiems kietojo kūno lazeriams. Pigūs lazerinių sistemų sprendimai atveria naujas lazerių taikymo galimybes hematologijoje, DNR tyrimuose, mikroskopijoje. Tokie lazeriai gali atlikti daug technologinių operacijų gaminant integrines schemas, spausdinto montažo plokštes ar plokščiuosius ekranus“, – akcentavo D. Mažeika.
 
Projekto vykdymo metu buvo sukurti kelių modifkacijų itin didelės skyros vieno ir dviejų laisvumo laipsnių deflektorių prototipai, apimantys platų veidrodžio gabaritų diapazoną, taip pat lazerio reflektoriai/skaitytuvai nano ir pikopalydovams.
 
Vykdant projektą taip pat buvo siekiama, kad sukurtų deflektorių kaina būtų mažesnė, nes rinkoje egzistuoja gaminių grupės, kur produkto kaina yra pagrindinis veiksnys. Mokslininkų grupei pavyko sukurti nebrangius vieno ir dviejų laisvumo laipsnių deflektorius/skaitytuvus, kainuojančius vos 1 eurą. Tokius deflektorius galima naudoti paprastuose plataus vartojimo įtaisuose, kuriuose valdoma lazerio spindulio kryptis.
 
Reikia pažymėti, kad lazerio deflektoriai yra sudėtinga mechatroninė sistema, kurią sudaro mechaniniai mazgai, pjezopavaros, elektroninės valdymo ir informacinės sistemos, todėl projekto vykdymo metu buvo sukurti teoriniai dinaminių sistemų modeliai, atlikti jų tyrimai, optimizuoti deflektorių parametrai, sukurti deflektorių valdymo algoritmai. Taip pat buvo suformuluota, ištirta ir realizuota aktyvios kinematinės poros su daugeliu laisvės laipsnių koncepcija bei sukurta apibendrinta III klasės aktyvios kinematinės poros su pjezoelektriniais keitikliais teorija, atliktas matematinis modeliavimas bei išsamūs eksperimentai. Projekto metu taip pat buvo sukurtas naujas ultragarsinių virpesių koncentratorių tipas t.y. „bėgančios bangos virpesių bangolaidis“, kuris panaudotas greitaeigiam pjezoelektriniam deflektoriui sukurti.
 
Deflektoriams dirbant ekstremaliomis sąlygomis (didelė vibracija, temperatūros pokyčiai, perkrovimai, aplinkos užterštumas) svarbu užtikrinti jų patikimumą, nes išorinai veiksniai įtakoja deflektorių virpesių amplitudes, todėl jie praranda savo funkcionalumą. Projekto vykdymo metu buvo atliekami tyrimai susiję su deflektorių savidiagnostika bei saviremontu. Sistemų savidiagnostikai sukurtas algoritmas, kuris realizuojamas panaudojant tiesioginį pjezoelektrinį efektą. Apdorojus gautą signalą ir nustačius sistemos gedimą, pjezoelektriniame keitiklyje sužadinami papildomi žemesnio arba aukštesnio virpesiai, kurie leidžia aptikti naują tinkamą sistemos darbinį dažnį ir stabilizuoti deflektoriaus darbą.
 
Projekto metu taip pat buvo sukurtas naujas ultragarsinių virpesių koncentratorių tipas – „bėgančios bangos virpesių bangolaidis“, kuris panaudotas greitaeigiam pjezoelektriniam deflektoriui sukurti. Sukurtos pjezodeflektorių konstrukcijos buvo patentuotos LR valstybiniame patentų biure. 

Galerija

Panašios naujienos

Nauja daktaro disertacija
Nauja daktaro disertacija
VILNIUS TECH didžiuojasi savo doktorantų disertacijomis, todėl VILNIUS TECH Biblioteka kviečia sekti skelbiamas naujas apgintas disertacijas. Šiandien pristatoma disertacija „Dvigubos transformacijos poveikio žemės ūkio veiklos rezultatams vertinimo modelis tvarumo kontekste“ („Twin transition impact assessment model for agricultural performance in the context of sustainability“), kurią parengė doktorantė Kristina Šermukšnytė-Alešiūnienė. Disertacija rengta 2020–2026 metais Vilniaus Gedimino technikos universitete, vadovė – dr. Rasa Melnikienė. Disertacija ginama viešame Ekonomikos mokslo krypties disertacijos gynimo tarybos posėdyje 2026 m. rugsėjo 22 d. 10 val. Vilniaus Gedimino technikos universiteto Aula Doctoralis posėdžių salėje. Žemės ūkio dviguba transformacija, jungianti skaitmeninę ir žaliąją pertvarkas, yra viena pagrindinių Europos Sąjungos strategijos krypčių, siekiant kurti tvaresnį, atsparesnį ir konkurencingesnį žemės ūkio sektorių. Disertacijoje sprendžiama problema, kaip įvertinti skaitmeninės ir žaliosios pertvarkų poveikį žemės ūkio veiklos rezultatams tvarumo kontekste. Disertacijos tikslas – sukurti ir empiriškai pagrįsti dvigubos transformacijos poveikio vertinimo modelį. Modelis integruoja tris vertinimo lygmenis: ūkio, bioekonomikos ir vertės grandinės, ir nacionalinį bei regioninį kontekstą. Struktūrinės asimetrijos ir įgalinantys mechanizmai įtraukiami kaip veiksniai, veikiantys visus tris vertinimo lygmenis. Tyrime taikyta mišri metodika, jungianti mokslinės literatūros analizę, konceptualią sintezę, atvejo analizę, struktūrintų apklausų analizę, lyginamąją analizę, koreliacinę ir regresinę analizę, jautrumo analizę, pusiau struktūrintus interviu, dokumentų analizę ir empirinių rezultatų sintezę. Empirinį pagrindą sudaro penki tarpusavyje susiję tyrimai, apimantys smulkių ūkių skaitmenizaciją, skaitmeninių technologijų diegimą tvariame žemės ūkyje ir bioekonomikoje, dvigubą transformaciją Lietuvoje ir Rumunijoje, maisto tiekimo grandinių skaitmenizaciją bei struktūrines asimetrijas Lietuvos bioekonomikos transformacijoje. Empiriniai rezultatai rodo, kad dviguba transformacija gerina žemės ūkio veiklos rezultatus tada, kai skaitmeniniai ir žalieji sprendimai yra integruojami ūkio, vertės grandinės bei regioniniu ir nacionaliniu lygmenimis. Skaitmenizacija prisideda prie darbo efektyvumo, planavimo, ryšių su vartotojais, investicinių sprendimų, nuostolių mažinimo, atsekamumo, produkto kokybės ir tiekimo grandinės matomumo, kartu sudarydama prielaidas išteklių, atsinaujinančiosios energijos ir vandens naudojimo efektyvumui, emisijų mažinimui, anglies sekvestracijai ir atsparumui klimato kaitai. Tačiau šie rezultatai priklauso nuo infrastruktūros, investicinių pajėgumų, politikos paramos, skaitmeninių įgūdžių ir institucinio pasirengimo. Tyrime taip pat buvo atskleistos struktūrinės asimetrijos: didesnis investicijų intensyvumas savaime neužtikrina geresnių ekonominių rezultatų, o skaitmeninių technologijų diegimas gali vystytis atskirai nuo ekologinės gamybos orientacijos. Disertacijoje daroma išvada, kad skaitmeninė ir žalioji pertvarkos gali pagerinti žemės ūkio veiklos rezultatus ir tvarumą, tačiau tik tada, kai jos yra integruotos, pritaikytos konkrečiam kontekstui ir palaikomos įgalinančiais mechanizmais. Naujas pasiūlytas modelis suteikia mokslinį ir praktinį pagrindą vertinti žemės ūkio veiklos rezultatus dvigubos transformacijos sąlygomis. Mokslo darbą galite rasti VILNIUS TECH Virtualiojoje bibliotekoje.
Plačiau
Kai festivalis tampa auditorija: KIF studentų praktika „Šiaulių naktyse XVI“
Kai festivalis tampa auditorija: KIF studentų praktika „Šiaulių naktyse XVI“
Kaip pasiruošti darbui renginyje, kuriame vienu metu reikia valdyti techniką, stebėti vaizdą, rūpintis garsu ir reaguoti į netikėtas situacijas? VILNIUS TECH Kūrybinių industrijų fakulteto (KIF) studentams atsakymų į šiuos klausimus teko ieškoti ne auditorijoje, o realiame festivalyje – „Šiaulių naktyse XVI“. Paskutinėmis vasaros dienomis KIF Renginių inžinerijos studentai prisijungė prie festivalio „Šiaulių naktys XVI“ komandos. Čia teorines žinias pakeitė realios užduotys, konkretūs terminai ir atsakomybė už rezultatą, kurį iš karto mato bei girdi renginio žiūrovai. Studentams tai tapo galimybe iš arti pamatyti, kiek skirtingų procesų slypi už sklandžiai vykstančio renginio – nuo technikos paruošimo, kamerų ir garso iki transliacijų bei operatyvių sprendimų renginiui jau prasidėjus. Praktika, kurioje nėra dviejų vienodų užduočių Festivalio metu studentų veiklos nuolat keitėsi. Vienu metu reikėjo filmuoti reportažą miesto erdvėse, kitu – stebėti vaizdą prie pulto, tikrinti technikos nustatymus, įrašyti transliaciją ar kartu su komanda perkelti įrangą į kitą renginio vietą. Tokia praktika leidžia suprasti ir vieną svarbiausių renginių inžinerijos principų – garsas, šviesa ir vaizdas nėra atskiros sritys, veikiančios nepriklausomai viena nuo kitos. Gyvame renginyje jos turi veikti kaip viena sistema. Čia svarbios tampa ne tik techninės žinios. Studentams tenka mokytis ilgą laiką išlaikyti dėmesį, greitai reaguoti į pasikeitusią situaciją, pastebėti svarbiausią momentą, dirbti komandoje ir priimti sprendimus tada, kai ilgoms diskusijoms tiesiog nėra laiko. Festivalio aplinka taip pat parodo, kad profesionalumas reiškia gebėjimą matyti ne tik savo užduotį, bet ir bendrą rezultatą. Jei vienoje vietoje prireikia papildomos pagalbos, komandos nariai turi gebėti persiorientuoti ir prisidėti ten, kur tuo metu jų labiausiai reikia. Nuo profesionalų patirties – iki savarankiškų sprendimų Studentams festivalio metu padėjo scenos techninių sprendimų profesionalai – VILNIUS TECH KIF lektorius ir festivalio įkūrėjas Remigijus Ruokis bei jo kolega Tomas Laugalis. Jų patirtis padėjo studentams geriau suprasti techninių sprendimų logiką ir renginio užkulisiuose vykstančius procesus. Vis dėlto reali praktika reiškė ir tai, kad po paaiškinimų ateidavo momentas, kai sprendimą reikėdavo priimti savarankiškai – stebėti situaciją, įvertinti aplinkybes ir prisiimti atsakomybę už savo darbo rezultatą. „Šiaulių naktyse XVI“ praktinės patirties sėmėsi Renginių inžinerijos programos studentai Ignas Jonkus, Augustė Drublionytė, Erika Petrauskaitė, Julija Šikulova ir Simas Burinskas. Prie festivalio komandos taip pat prisijungė viena iš savanorių vadovių, Medijų kūrybos ir skaitmeninių technologijų (MKST) pirmakursė Saulė Kaikarytė kartu su  Simona Janavičiūte. Skirtingų sričių ir institucijų atstovai festivalyje tapo viena komanda, kurios bendras tikslas – užtikrinti, kad renginys žiūrovui vyktų sklandžiai. Kai studijų žinias patikrina realus renginys Praktinės patirtys realiuose renginiuose yra svarbi Renginių inžinerijos studijų dalis. Jos leidžia universitete įgytas žinias išbandyti aplinkoje, kurioje sprendimų rezultatai tampa matomi iš karto. Auditorijoje galima analizuoti techninius sprendimus, mokytis dirbti su įranga ir modeliuoti įvairias situacijas. Festivalyje atsiranda papildomas veiksnys – realybė. Keičiasi aplinkybės, spaudžia laikas, vienu metu dirba daugybė žmonių, o renginys negali sustoti vien todėl, kad iškilo techninė problema. Būtent tokiose situacijose studentai ugdo ne tik profesines kompetencijas, bet ir atsakomybę, savarankiškumą, gebėjimą bendradarbiauti bei greitai spręsti problemas. Po vasaros praktikos studentai grįžta į universiteto auditorijas jau turėdami kitokį atskaitos tašką. Teorinį sprendimą galima vertinti ne tik pagal tai, kaip jis atrodo užduotyje, bet ir pagal daug paprastesnį kriterijų – ar jis veiktų realiame renginyje? „Šiaulių naktys XVI“ dar kartą parodė, kad renginių inžinerijos mokomasi ne tik prie pultų universiteto laboratorijose. Kartais geriausia auditorija yra festivalis, o svarbiausias įvertinimas – sklandžiai prasidėjęs renginys, kurio užkulisiuose studentas jau yra ne stebėtojas, o komandos dalis.
Plačiau