УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к области сельского хозяйства и может быть использована для лазерной обработки вегетирующих растений, а также растений в культуре in vitro непосредственно на стеллажах биотехнологических помещений.
Известны устройства для лазерного сканирования растительных объектов [1-4], состоящие из лазера и двухкоординатного сканера на двух двигателях, в котором развертка по одной координате, например, горизонтальной производится с помощью вращающегося зеркала или призмы, а развертка по другой координате, например, вертикальной, производиться на базе вращающегося, качающегося или вибрирующего зеркала или призмы. Недостатком таких устройств является техническая сложность и громоздкость исполнения, ненадежность конструкции, необходимость постоянного технического обслуживания устройства, так как требуется регулярная юстировка системы оптико-механических элементов и очистки их от пыли. Помимо этого, регулировка частоты и амплитуды сканирования является сложной технической проблемой, так как требует перенастройки всех узлов устройства - и оптических и механических и электрических при взаимной синхронизации работы двух двигателей узлов развертки по горизонтали и вертикали.
Известны устройства лазерного сканирования растений [5, 6], состоящие из лазера и двухкоординатного сканера на одном двигателе и одном зеркале, в котором развертка зеркала по двум координатам производиться с помощью специального привода. Тем не менее, данные устройства отличаются сложным техническим исполнением, громоздкостью и трудоемкостью изготовления. Жесткая кинематическая связь двухкоординатного привода не позволяет осуществлять перенастройку параметров сканирующего устройства при использовании сканера для лазерного облучения различных растительных объектов.
Цель заявляемой полезной модели - упрощение конструкции лазерного сканирующего устройства и упрощение его эксплуатации, а также расширение границ настройки параметров сканирования.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для лазерного сканирования растительных объектов, включающее лазер с блоком питания, двухкоординатный сканер с узлами развертки по горизонтальной и вертикальной координатам, дополнительно вводится блок управления, в качестве лазера используется полупроводниковый лазерный модуль, в качестве угла развертки по горизонтальной координате используется цилиндрическая линза, в качестве узла развертки по вертикальной координате используется реверсивный низкооборотный двигатель постоянного тока, на валу которого закреплена цилиндрическая обойма с лазерным модулем, а блок управления вырабатывает в противофазе импульсы с возможностью регулирования амплитуды, периода, длительности импульса и общей длительности их подачи на клеммы двигателя, при этом амплитуда импульсов задает скорость сканирования, полярность - направление сканирования, период и длительность импульсов - сектор и угол сканирования по вертикальной координате.
Структурно-функциональная схема устройства лазерного сканирования растительных объектов представлена на фигуре 1. Устройство содержит: полупроводниковый лазерный модуль 5 с цилиндрической линзой 4 на выходной апертуре модуля, блок питания лазерного модуля 9; цилиндрическую оправку 6, реверсивный низкооборотный двигатель постоянного тока 8, блок управления 10. Блок управления генерирует в противофазе две последовательности импульсов, которые подаются на клеммы Кл1 и Кл2 двигателя 8.
Устройство работает следующим образом. Лазерный модуль 5 устанавливается в цилиндрической оправке 6, которая закреплена на валу 7 низкооборотного двигателя 8. На выходной апертуре лазерного модуля установлена цилиндрическая линза 4, которая отъюстирована таким образом, чтобы лазерный пучок 3 разворачивался в горизонтальную линию 1 и пересекал примерный геометрический центр облучаемых растительных объектов 2. При включении устройства с блока управления 10 подается команда на включение блока питания лазерного модуля 9 и с периодичностью Т генерируется в противофазе две последовательности импульсов U1 и U2, которые подаются на клеммы двигателя. В тот момент, когда на клемме Кл1 будет напряжение положительной полярности, а на клемме двигателя Кл2 - нулевой (первый полупериод Т1), вал двигателя будет вращаться по часовой стрелке, в результате чего лазерная линия будет двигаться вниз по вертикальной плоскости. Когда на клемме Кл1 будет напряжение нулевой полярности, а на клемме двигателя Кл2 - нулевой, (второй полупериод Т2), вал двигателя будет вращаться против часовой стрелки, в результате чего лазерная линия будет двигаться вверх по вертикальной плоскости. Скорость движения линии вверх-вниз будет определяться напряжением питания двигателя, которая равна амплитуде импульсов. Длительность движения линии вниз (или вверх) определяется длительностью импульса полупериода Т1 (или Т2 соответственно). Таким образом, длительность импульса задает границы и угол сканирования лазерного пучка (линии) в вертикальной плоскости.
Такая конструкция отличается простотой изготовления и эксплуатационной надежностью. Параметры сканирования легко регулируются в широком диапазоне, поскольку для этого достаточно управлять параметрами электрических импульсов, не затрагивая механические или оптические узлы. Устройство отличается простотой эксплуатации и технического обслуживания, низкой металлоемкостью и компактными габаритами, что позволяет использовать его в самых различных технологических схемах облучения различных растительных объектов - семян, рассады, тепличных вегетирующих растений и т.д. и т.п.
Литература:
1. А.С. СССР №957452 А01С 7/00, A01G 7/04. Устройство для стимулирования роста растений.
2. А..С. СССР №1649498 G02B 27/48. Устройство для лазерного сканирования
3. Патент РФ №2328847 А01С 1/00/ Устройство лазерной обработки семян перед посевом.
4. Патент РФ №2321032 G02B 6/12, H01L 27/00 А01С 1/06. Сканирующее устройство управления лучом лазера для предпосевной обработки семян.
5. Патент РФ №2202869. Устройство для лазерной обработки семян и растений. А01С 1/00, A01G 7/04. Опубликовано 27.04.2003. Бюл. №12, С. 6.
6. Полезная модель РФ №75530. Устройство для лазерной обработки семян и растений. А01С 1/00, A01G 7 / Авторы: П.С. Журба, Е.П. Журба, Т.П. Журба. - Заявка №2008112421 от 31.03.2008. - Опубл. 20.08.2008.