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

„Atrask VILNIUS TECH“ konkursas baigėsi, tačiau skaitmeninių ženkliukų galimybės plečiasi (skelbiami konkurso nugalėtojai)
„Atrask VILNIUS TECH“ konkursas baigėsi, tačiau skaitmeninių ženkliukų galimybės plečiasi (skelbiami konkurso nugalėtojai)
Pirmąją rugsėjo savaitę vykęs konkursas „Atrask VILNIUS TECH“ padėjo studentams susipažinti su VILNIUS TECH skaitmeninių ženkliukų sistema – prie jos prisijungė beveik 800 naujų dalyvių, o 10 iš jų laimėjo VILNIUS TECH prizus. Konkurso metu studentai atrakino 8 skaitmeninių ženkliukų programas ir atrado daugiau nei 200 universiteto siūlomų popaskaitinių veiklų. Tačiau konkursas – tik pradžia: skaitmeninius ženkliukus galima rinkti visų studijų metu, o jų sertifikatus panaudoti pristatant savo gebėjimus ir ruošiantis karjerai. „Integracinės savaitės metu vykę susitikimai patvirtino, kad studentai jau nuo pirmo kurso domisi, kaip pasiruošti karjerai – parengti gerą CV, labiau pasitikėti savimi darbo pokalbyje ir panaudoti skaitmeninius ženkliukus bei jų sertifikatus prisistatant darbdaviui“, – sako doc. dr. Ingrida Leščauskienė, VILNIUS TECH skaitmeninių ženkliukų sistemos vadovė. Šiemet studentams pristatoma ir nauja pasirengimo karjerai skaitmeninių ženkliukų programa „DISCOVER. GRAVITY“, sukurta tarptautinio „Erasmus+“ projekto „YOUTH 360“ rėmuose. Dalyvaudami joje aprašytose veiklose, studentai galės gauti skaitmeninius ženkliukus už dalyvavimą profesionalų vedamuose online karjeros seminaruose, GRAVITY karjeros dienoje ir kitose pasirengimo karjerai veiklose. Atrask VILNIUS TECH“ konkursą laimėjo: Lukas Stankūnas (Statybos fakultetas). Ernas Erlikas (Elektronikos fakultetas). Liepa Gustaitė (Mechanikos fakultetas). Sofiya Eitminovich (Fundamentinių mokslų fakultetas). Yehor Kumeiko (Mechanikos fakultetas). Aironas Šalkauskas (Statybos fakultetas). Kotryna Simaitytė (Mechanikos fakultetas). Rytis Stankevičius (Elektronikos fakultetas). Ugnius Tilvikas (Mechanikos fakultetas). Ieva Vilimaitė (Antano Gustaičio aviacijos institutas). Nugalėtojai bus apdovanoti VILNIUS TECH marškinėliais bei puodeliais. Prizus atsiimti galima rugsėjo 8–9  d. Saulėtekio al 11, Centrinių rūmų 3 aukšte, nuo 9.30–15.00 val.
Plačiau
Naujas VILNIUS TECH elektroninis leidinys
Naujas VILNIUS TECH elektroninis leidinys
Pristatome naują VILNIUS TECH elektroninį leidinį „Mechanizmų ir mašinų teorija. Praktinė laboratorinių darbų knyga“. Leidinio autoriai  – Mechanikos fakulteto Mechatronikos, robotikos ir skaitmeninės gamybos katedros prof. dr. Vytautas Turla, doc. dr. Igor Iljin, doc. dr. Nikolaj Šešok, doc. dr. Rimantas Stonkus ir dr. Sigitas Petkevičius. Ši nauja praktinė laboratorinių darbų knyga skirta pirmosios studijų pakopos studentams, studijuojantiems mechanikos inžinerijos studijų krypties programas Vilniaus Gedimino technikos universitete. Leidinyje pristatomi mechanizmų ir mašinų teorijos laboratoriniai darbai. Aptariami teoriniai pagrindai – nuo pagrindinių sąvokų iki mechanizmų sandaros, jų veikimo tyrimo, vertinimo ir tinkamumo nustatymo. Mechanizmų konstrukcijos iliustruotos brėžiniais ir schemomis, padedančiais geriau suprasti teorinę medžiagą ir mechanizmuose vykstančius procesus. Knyga skirta ne tik teorinėms žinioms gilinti, bet ir praktiniams įgūdžiams ugdyti. Studentų pasirengimas atlikti kiekvieną laboratorinį darbą tikrinamas testais, pateiktais „Moodle“ sistemoje. Leidinys taip pat gali būti naudingas studijuojant kitus mechanikos modulius, inžinieriams-konstruktoriams, naujų įrenginių kūrėjams. Elektroninė knyga  >>>VILNIUS TECH instituciniai vartotojai el. knygas gali skaityti nemokamai prisijungę universiteto kompiuterių tinkle, o iš namų prisijungę prie universiteto  tinklo per VPN. Norint skaityti el. knygas be interneto, reikia įsidiegti IPC Reader offline programėlę ir, būnant prisijungus prie institucinio tinklo, atsisiųsti į skaityklę pageidaujamas knygas. Vėliau jas galėsite skaityti atsijungę nuo interneto. Daugiau VILNIUS TECH išleistų el. knygų rasite ebooks.vilniustech.lt
Plačiau