Optomecatronica in Controlul Miscarii

In utimii ani, tehologia optica s-a incorporat in mecatronica, avand rezultate spectaculoase in sinergia produselor, a masinilor, in sisteme de mare precizie de pozitionare, cu multe functionalitati si caracterizate si prevazute cu multecomponente. Optomecatronica s-a realizat prin interferenta a trei domenii distincte: mecanica, electronica si optica (fig. 1). Din primele doua a rezultat mecatronica, iar cu a treia s-a obtinut optoelectronica. In figura 2 sunt prezentate grafic evolutiile separate ale mecatronicii si a opto-electronicii in intervalul 1920-2000 a caror fuziuni si interferente a condus la nasterea optomecanicii.

Dezvoltarea tehnologiei mecatronice, la inceput, este marcata de aparitia calculatoarelor numerice (ENIAC), realizarea primilor roboti industriali si a robotilor pasitori (1960), aparitia microprocesorului (1970) si a calculatorului personal (PC), a sistemelor microelectronice (MEMS), care au condus la realizarea operatiilor micro si nano manipularilor si la echipamentele de transport personal. Pe de alta parte istoria optomecanicii, care s-a dezvoltat concomitent, a inceput cu holografia, cu realizarea de endoscoape cu fibra optica, cu generatoare laser, a senzorilor de imagine care, in final, au condus la crearea micro-opticii. Functiile si rolurile elementelor mecatronice constau  in urmatoarele domenii tehnologice: detectoare, executie, informare cu reactie inversa, controlul miscarii cu includerea echipamentelor inteligente bazate pe dispozitive electronice evoluate.

Prin integrarea celor doua domenii distincte, mecatronica si optoelectronica, s-a realizat optomecatronica, caracterizata prin urmatoarele aspecte:

1. poseda una sau mai multe functionalitati pentru a indeplini anumite sarcini date;
2. de a produce anumite functionalitati prin combinarea unor module functionale, prin conversia si prelucrarea unor semnale;
3. sistemele optomecatronice sunt compuse din subsisteme ierarhice. Modulele functionale includ: transformarea, manipularea, detectia, controlul, transmisia si afisarea sau reprezentarea grafica a variabilelor fizice obtinute din cele trei domenii( mecanic, electric, optic). Dintre functionalitatile generate de optomecatronica integrata se mentioneaza:

• 1. Controlul iluminatiei. Iluminarea trebuie ajustata in functie de caracteristicile optice si de geometria suprafetelor obiectelor, pentru a se obtine o buna imagine. S-au realizat mai multe tipuri de senzori bazati pe tehnologia optomecatronica pentru masurarea unor marimi si cantitati fizice: deplasari geometrice, forta, presiuni, scopul miscarii, configuratie tridimensionala, forma obiectelor, etc.
• 2. Executie. Sunt utilizate doua tipuri de elemente de executie: a)servomotoare clasice electrice, hidraulice si pneumatice; b)actuatoare care genereaza o miscare pur optica.
• 3. Scanare optica. Aciunea de scanare optica este realizata de oglinzi poligonale, galvanometre, reflectoare acusto-optice, explorator cu fibra optica activa si dispozitive cu platan balansor asociat cu servomecanism asociat cu senzori optici, camere CCDC (charge – cupled device).
• 4. Control optic cu reactie inversa. Informatiile vizuale, optice sunt utilizate in controlul masinilor, procesoarelor, prin intermediul sistemelor automate.
• 5. Dispozitive optice. Stocarea si recuperarea datelor se realizeaza printr-un disc optic rotitor  la care principalele functiuni sunt focalizarea razei si urmarirea conturului. In configuratiile de comutatie optica se utilizeaza oglinzi, actuatori, lentile colimatoare, fibre optice de intrare-iesire, dispozitive digitale cu microoglinzi, care convertesc lumina alba a imaginii color. In aceasta categorie sunt inclusi si senzorii optici. Pentru a recunoaste obiectele se utilizeaza tehnica recunoasterii configuratiei, bazata pe tehnica functiilor de corelatie. Materialul de prelucrare se realizeaza prin integrarea unei surse laser cu un servomecanism mecatronic.

Optomecatronica este susceptibila de a se dezvolta si raspandi in viitor, prin crearea de noi functionalitati, prin cresterea nivelului de inteligenta. Prin intermediul senzorilor, actuatorilor ÅŸi a controlerelor performante se pot obtine informatii privind caracteristicile distribuite. Se prevede o extindere a procesului de miniaturizare, in procesele de microfabricatie: microsenzori si actuatori, astfel ca echipamentele de control ale miscarii, in trecut si chiar in prezent fiind masive, de gabarit mare, prin intermediul optomecatronicii se vor reduce in mod semnificativ ca volum. In esenta, componentele pentru sistemele optomecatronice constau din: camera digitala pentru luat vederi, microscop amplificator atomic, disc de stocare optic, senzori optici pentru bucle de reactie inversa, sistem de ochire actionat optic cu sursa laser ÅŸi colimator, dispozitive cu fibra optica, de monitorizare si de control. In continuare (numarul urmator) se prezinta unele realizari curente publicate in literatura de specialitate.