Танковые системы регистрации лазерного излучения

Помеховое воздействие на системы наведения управляемого вооружения впервые появилось в оснащении танков в 80-е годы и получили наименование комплекса оптико-электронного противодействия (КОЭП). В авангарде стояли израильская ARPAM, советская «Штора» и польская (!) «Bobravka». Техника первого поколения регистрировала одиночный лазерный импульс как признак дальнометрирования, а вот серию импульсов воспринимала уже как работу целеуказателя для наведения полуактивной головки самонаведения атакующей ракеты. В качестве сенсоров применяли кремниевые фотодиоды со спектральным диапазоном 0,6-1,1 мкм, причем селекция была настроена на выделение импульсов короче 200 мкс. Подобная аппаратура был относительно проста и дешева, поэтому получила широкое применение в мировой танковой технике. Наиболее совершенные образцы, RL1 от компании TRT и R111 от Marconi, имели дополнительный ночной канал регистрации непрерывного инфракрасного излучения вражеских активных приборов ночного видения. От такого хайтека со временем отказались – было много ложных срабатываний, а также сказалось появление пассивного ночного видения и тепловизоров. Пытались инженеры сделать всеракурсные системы обнаружения лазерной подсветки – фирма Fotona предложила единый прибор LIRD с приемным сектором в 360 0 по азимуту.

Аналогичную технику разработали в конторах Marconi и Goodrich Corporation под наименованиями, соответственно, Type 453 и AN/VVR-3. Эта схема не прижилась по причине неизбежного попадания выступающих частей танка в приемный сектор аппаратуры, что приводили либо к появлению «слепых» зон, либо к переотражению луча и искажению сигнала. Поэтому сенсоры просто разместили по периметру бронетехники, тем самым обеспечив круговой обзор. Такую схему воплотили в серии английская HELIO с комплектом сенсорных головок LWD-2, израильтяне с LWS-2 в системе ARPAM, советские инженеры с ТШУ-1-11 и ТШУ-1-1 в знаменитой «Шторе» и шведы из Saab Electronic Defence Systems c сенсорами LWS300 в активной защите LEDS-100.

Требования к разрешающей способности аппаратуры регистрации лазерного излучения зависят от назначения комплексов. Если необходимо точно навести силовой лазерный излучатель для создания помех (китайский JD-3 на танке «Объект 99» и американский комплекс Stingray), то разрешение требуется порядка одной-двух угловых минут. Менее строго к разрешению (до 3…4 0 ) подходят в системах, когда необходимо развернуть орудие на направление лазерного подсвета – это реализовано в КОЭП «Штора», «Varta», LEDS-100. И уже совсем низкое разрешение допустимо для постановки дымовых завес перед сектором предполагаемого пуска ракеты – до 20 0 (польская Bobravka и английская Cerberus). На данный момент регистрация лазерного излучения стал обязательным требованием ко всем КОЭП, используемых на танках, но управляемое вооружение перешло на качественно другой принцип наведения, что поставило перед инженерами новые вопросы.

Таким должны стать лазерная помеховая станция BRILLIANT (Beamrider Laser Localization Imaging and Neutralization Tracker), разрабатываемая в Канаде институтом DRDS Valcartier, а также наработки Marconi и BAE Systema Avionics. Но уже есть и серийные образцы – универсальные индикаторы 300Mg и AN/VVR3 оснащены отдельным каналом определения командно-лучевых систем. Правда, это пока только заверения разработчиков.

Настоящую опасность несет программа модернизации танков Abrams SEP и SEP2, в соответствии с которыми бронемашины оснащают тепловизионным прицелом GPS, в котором дальномер имеет лазер на углекислом газе с «инфракрасной» длиной волны 10,6 мкм. То есть на данный момент абсолютно большинство танков в мире не способны будут распознать облучения дальномером этого танка, так как они «заточены» под длину волны лазера в 1,06 и 1,54 мкм. А в США модернизировали уже более 2 тыс. своих Abrams таким образом. Скоро и целеуказатели перейдут на углекислотный лазер! Неожиданно отличились поляки, поставив на свой PT-91 приемную головку SSC-1 Obra от фирмы PCO, способную различать лазерное излучение в диапазоне 0,6…11 мкм. Всем остальным сейчас снова придется возвращать на броню инфракрасные фотоприемники (как это ранее делали Marconi и Goodrich Corporation) на основе тройных соединений кадмия, ртути и теллура, способные распознавать лазеры инфракрасного диапазона. Для этого будут сооружены системы их электрические охлаждения, а в будущем, возможно, все инфракрасные каналы КОЭП переведут на неохлаждаемые микроболометры. И это все при сохранении кругового обзора, а также традиционных каналов для лазеров с длиной волны в 1,06 и 1,54 мкм. В любом случае инженеры от оборонной промышленности сидеть сложа руки не будут.

Источник

Как собрать станок ЧПУ с углекислотным лазером (CO2)

В этой инструкции студент из Германии с ником Vulcaman расскажет и покажет нам, как можно построить собственный станок ЧПУ с углекислотным лазером, менее чем за 1000 евро.

Как нам говорит Википедия: Углекислотный лазер, лазер на углекислом газе (CO2-лазер) — один из первых типов газовых лазеров. На начало XXI века — один из самых мощных лазеров с непрерывным излучением с КПД, достигающим 20 %.

Углекислотный лазер используется для гравировки резины и пластика, резки органического стекла и металлов, сварки металлов, в том числе металлов с очень высокой теплопроводностью, таких как алюминий и латунь.

Для получения точных результатов нужен жесткий X / Y-порт. Мастер использовал линейные направляющие MGN9, которые устанавливались на алюминиевые профили. Трансмиссия осуществляется с помощью ремней GT2 10 мм.
— Линейная направляющая MGN9 350 мм — 2 шт;
— Линейный рельс 650 мм MGN9 1 шт;
— Линейная направляющая MGN9 Н — 5 шт;
— Ремень GT2-10мм 10 м;
— Шкив GT2 20 зубьев Ширина 10 мм Диаметр 5 мм — 1- шт;
— Шкив GT2 без зуба Ширина 10 мм Диаметр 5 мм — 10 шт;
— Шкив 20T 10 мм GT2 — 3 шт;
— Пневматический амортизатор 20N Gasspring — 2 шт;
— Держатель стержня SK12 — 8 шт;
— Подшипник линейный LMK12UU — 4 шт;
— Линейный стержень D12мм x 117 мм — 4 шт;
— Стержень с резьбой M5 100 мм — 2 шт;
Мастер использовал лазерный источник мощностью 40 Вт. Длина трубки 40 Вт составляет всего 700 мм, поэтому она идеально впишется в корпус 810?500 мм. Для фокусирующей линзы вам понадобится тип 12 мм. Крепление лазера также имеет встроенную пневмоподушку.
— Лазерная трубка CO2 40 Вт 700 мм;
— 3?20 мм зеркало + 1?12 мм линза + держатель;
Электроника станка основана на плате Cohension3D Mini.
— Блок питания для лазера 40 Вт;
— Электропитание 250 Вт / 48 В;
— Источник питания 24 В / 24 Вт;
— Силовой контактор 24 В;
— Реле PILZ PNOZ X1 — 2 шт;
— Бесконтактный переключатель PILZ PSEN 1.1p-20;
— DIN рейка;
— Драйвер мотора DM556 5,6A — 3 шт;
— Плата контроллера Cohension 3DMini 32Bit;
— Аварийный выключатель;
— OV5648 USB модуль камеры 1080p 120 градусов;
— Распределительный шкаф;
— Шаговый двигатель 40 мм NEMA17 2,0 A;

Шаг первый: технические характеристики и история создания станка
Три года назад студент купил свой первый лазер CO2, K40. Эта машина не совсем оправдала его ожиданий. Он был ограничен в размере гравировки, механические компоненты не очень хорошо сделаны, и работать с таким лазером было небезопасно.

Тогда он решил сделать свой собственный CO2-лазер, обладающий профессиональными возможностями, безопасностью и простотой в эксплуатации. Однако лазер должен иметь такую же площадь основания, что и K40, с учетом установки его в мастерскую площадью 8 м².
От идеи до рабочего станка у него ушло четыре месяца.

Дизайн станка R-LASER 6020 с открытым исходным кодом. Таким образом, можно получите все файлы САПР, необходимые для его изготовления бесплатно, исключая коммерческое использование.

Мастер предупреждает: опасно работать с CO2-лазером и сетевым напряжением.

Технические характеристики R-LASER 6020:
— Источник лазера CO2 мощностью 40 Вт
— Рабочая зона: 600×230 мм
— Скорость гравировки: 1000 мм / с
— Регулируемый Z-образный стол
— Поддержка камеры
— Поддержка программного обеспечения Lightburn
— промышленный дизайн

Все критически важные детали, такие как X / Y-портал и все компоненты лазера, были сделаны из алюминия. Детали фрезерованы из листового металла толщиной 4 мм / 6 мм.

Для корпуса он использовал алюминий-дибонд, потому что он полностью блокирует лазер CO2. Даже сфокусированный луч не может прорезать этот материал.

Большинство деталей были вырезаны из алюминия-дибонда толщиной 3 мм окрашенного в белый цвет.
Две боковые панели корпуса были вырезаны из 6 мм листа.

Окно верхней двери выполнено из оргстекла толщиной 6 мм.
Он попытался свести к минимуму использование деталей, напечатанных на 3D-принтере, а где печать была необходима, она выполнялась нитью PLA.

Все файлы для печати, резки можно скачать здесь.

В качестве программного обеспечения используется Lightburn, который будет поддерживать плату Cohension3D Mini Board и многие другие. Это программное обеспечение имеет все функции, необходимые для продуктивной работы с лазерным резаком. Скачать его можно здесь.

Шаг третий: изготовление рамы
Основная рама изготовлена из алюминиевых профилей. Все крепления шаговых двигателей были вырезаны из алюминия толщиной 4 мм, чтобы обеспечить жесткое соединение между рамой и двигателями, даже когда двигатели нагреваются.

Шаг пятый: ось Z
В качестве рабочего стола мастер использует алюминиевую пластину Honeycomp 10 мм. Пластина устанавливается на алюминиевую пластину толщиной 4 мм.

Линейные подшипники LMK12UU прикреплены к алюминиевой пластине толщиной 4 мм.

Электронику станка можно разделить на разные группы:
1. Цепи безопасности
В цепи есть два реле безопасности PILZ X1. Одно реле используется для аварийного выключения. Если нажать аварийный выключатель, силовой контактор отключит основное напряжение. Другое реле безопасности используется для верхней крышки и отключает лазер, когда дверь открыта.

2. Распределение электроэнергии
Для распределения питания требуемых напряжений для лазера (230 В переменного тока, 24 В постоянного тока, 48 В постоянного тока) были установлены DIN-рейки и клеммные колодки.

3. Драйвер двигателя
Для шаговых двигателей NEMA17 мастер использовал драйверы DM556 5,6A 48V. Благодаря высокому напряжению 48 В удалось достичь высоких скоростей до 1000 мм / с.

4. Источники питания
В качестве источников питания он использовал 48 В 250 Вт для двигателей NEMA17 и стандартный источник питания 40 Вт для лазерной трубки CO2. Напряжение 24 В для платы Cohension3D также генерируется источником питания для CO2-лазера.

5. Cohension3D Mini
В качестве основного контроллера применяется плата Cohension3D Mini от старого лазера K40. Эта плата поддерживает Smoothieware как микропрограммное обеспечение и все функции Lightburn. В дополнение к основному контроллеру мастер также создал специальный контроллер для оси Z.

Файл для изготовления платы можно скачать здесь.
Детали для платы:

Количество Описание Имя на плате

10x Резистор 1к 0805 R1-R10
3x Резистор 150 Ом 0805 R11-, R12, R13
3x Светодиод Красный 0805 D1, D2, D3
3x AO3400 N-канальный полевой МОП-транзистор Q1, Q2, Q3
2x Конденсатор 100 нФ 0805 C1, C2
1x SN74HC08 ДИП-14 U2
1x SN74HC32 ДИП-14 U3
1x Понижающий модуль (настроен на 5 В) U1
1x STM32F103C8T6 BP1
10x Клеммная колодка 2P 5,08 мм J2-J11
1x 3-позиционный DIP-переключатель SW1

Шаг четырнадцатый: программирование
Для программирования понадобится программатор ST-Link.
1. Загрузите «Утилиту STM32 ST-LINK»:
можно скачать программное обеспечение здесь
2. Установите и откройте «Утилиту STM32 ST-LINK»
3. Теперь откройте файл Z-Controller.hex в утилите ST-Link: После этого нужно подключить STM32 «BluePill» к ST-Link-V2. После подключения нажать кнопку «Подключиться к кнопке traget».

Наконец нажмите «Загрузить». Теперь STM32 можно прошить..
Schematic.pdf

Шаг четырнадцатый: камера
Чтобы включить одну из самых крутых функций Lightburn, нужно будет установить камеру и настроить ее, как написано здесь. Тогда можно нанести на карту гравировальное поле с его изображением, и согласовать работу с лазером.

Камера установлена в прорези окна. USB-кабель от камеры прикреплен к алюминиевым профилям верхней дверцы.

Источник