اشتراک گذاری با دوستان
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp

وضعیت: باز

  شماره سند:

  تاریخ انتشار: ۱۴۰۰/۰۶/۱۳

  مهلت ارسال پیشنهاد: ۱۴۰۰/۰۷/۰۸

  فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

 تماس : ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۶۳ – ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۴۳

  ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir/grant

ضرورت مسئله

بی‌شک طراحی و ساخت سامانه‌ها و تجهیزات با فناوری بالا یکی از مهم‌ترین اهداف در مسیر توسعه هر کشور است. محقق شدن این امر نه‌تنها نیاز کشور به واردات این سامانه‌ها را از بین می‌برد و از خروج ارز جلوگیری می‌کند، بلکه می‌تواند سالانه میلیون‌ها دلار سرمایه به داخل کشور وارد نموده و چرخ توسعه و صنعت کشور با سرعت بیشتری به گردش درآورد.

سامانه‌های تداخل‌سنجی مایکلسون مورلی که به دلیل توانایی فوق‌العاده در پردازش کمترین ارتعاشات و ایجاد اثر دوپلر اپتیکی بسیار مورد استقبال قرارگرفته‌اند، نیاز به دانش کافی در حوزه‌های فوتونیک، لیزر، الکترونیک و مکانیک دارد. کاربردهای این نوع سامانه‌های اپتیکی در حوزه‌های طیف‌سنجی، فاصله‌یابی، سرعت سنجی، ارتعاش سنجی، آنالیز پالس‌های فوق کوتاه و غیره بسیار مورد استقبال پژوهشگران در صنایع مختلف فرار گرفته است و می‌توان گفت این تجهیزات، پرکاربردترین سامانه اپتیکی حال حاضر صنعت اپتیک و لیزر است.

در صورت توسعه سامانه موجود، شرکت متقاضی قادر خواهد بود تا بسیاری از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی در زمینه فوتونیک، پزشکی و درمان، بایو زیست، شیمی، طراحی مکانیکی و ارتعاش سنجی و غیره را تجهیز نماید، ضمناً می‌توان نیاز بسیاری از پروژه‌های تحقیقاتی و دفاعی کشور که نیاز به ساخت این نوع سامانه‌های تداخل‌سنجی باکیفیت بالا دارند را برطرف نمود.

در این پروژه در راستای اهداف مذکور و استفاده از سیستم تداخل‌سنجی مایکلسون مورلی، در سامانه‌های پیشرفته طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون‌قرمز، نیاز به طراحی و ساخت ماژول جابجا کننده آیینه اپتیکی بسیار احساس شده است. از طرفی، ساخت این مدل از سامانه همبسته ساز موجب کسب دانش فنی در بخش طراحی مکانیکی در حوزه جابجا گرهای فوق دقیق خواهد شد که در پروژه‌های فاصله‌یابی و لرزه سنجی بسیار کارآمد می‌باشد.

مشروح مسئله تحقیقاتی

در طیف‌سنجی به روش تبدیل فوریه، از چندین نوع تداخل‌سنج‌ برای ایجاد سیگنال تداخلی در محل آشکارساز استفاده می‌شود. یکی از قدیمی‌ترین و شاید پرکاربردترین نوع این سامانه‌ها، تداخل‌سنج مایکلسون است. در سامانه‌های طیف‌سنجی مادون‌قرمز نیاز به طراحی و ساخت یک تداخل‌سنج مایکلسون مورلی با دقت بالا می‌باشد (میزان خطای حرکتی کمتر از 10 میکرو رادیان باشد). تداخل‌سنج مایکلسون مورلی، مدلی از سامانه‌های اپتیکی می‌باشد که قادر است تا فرکانس نور فرودی را جهت آنالیز به سرعتی متناسب با سرعت پاسخگوییِ آشکارساز برساند. به‌طورکلی می‌توان تداخل‌سنج مایکلسون مورلی را طبق شکل زیر به چند بخش کلی معرفی نمود.

شکل 1- چیدمان اپتیکی طیف‌سنج تبدیل فوریه

همان‌طور که در شکل فوق نشان داده شده، تداخل‌سنج مایکلسون شامل دو بازو است. پرتو خروجی از لامپ (منبع نور) ابتدا از یک روزنه دایروی شکل A1 برای از بین بردن نورهای مزاحم محیطی عبور داده می‌شود. سپس نور واگرا شده منبع، توسط عدسی L1 دوباره جمع‌آوری می‌شود تا از یک روزنه دایروی A2 به‌منظور افزایش میزان قدرت تفکیک طیفی عبور داده شود. سپس پرتو از عدسی L2 عبور می‌کند تا پرتوها قبل از ورود به تداخل‌سنج موازی شوند. در یک بازوی تداخل‌سنج آینه ثابت M2 قرارگرفته است. در دیگر بازوی تداخل‌سنج، آینه متحرک M1 قرار دارد که قابلیت حرکت به جلو و عقب را دارد، یک تقسیم‌کننده نور، طوری طراحی‌شده تا نصف شدت نور به آینه M1 و نیم دیگر آن به آینه M2 رسد. پرتوها پس از بازتاب از آینه‌های M1 و M2 و بعد از عبور دوباره از تقسیم‌کننده نور به سمت آشکارساز هدایت می‌شوند. این دو پرتو درنهایت روی آشکارساز با یکدیگر برهم‌نهی کرده و آشکارساز، شدتی را دریافت می‌کند که حاصل از برهم‌نهی این امواج است. درنهایت سیگنال خروجی از آشکارساز برای تجزیه‌وتحلیل به رایانه ارسال می‌شود. باید در نظر داشت که یکی از مهم‌ترین اجزاء سامانه‌های طیف‌سنجی مایکلسون مورلی، جابه‌جاگر می‌باشد که عملکرد آن به‌شدت، دقت سامانه را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

طراحی و ساخت این سامانه‌های طیف‌سنجی مادون‌قرمز اکنون به‌عنوان مهم‌ترین هدف شرکت متقاضی در نظر گرفته شده است. در راستای تکمیل تحقیقات و تسریع در فرایند تولید صنعتی این محصول، تیم مجری تحقیق می‌بایست طراحی و ساخت یک جابجا گر اپتیکی فوق دقیق با کمترین خطای دینامیک لرزشی و چرخشی حین حرکت با طول کورس 10 میلی‌متر را در دستور کار قرار دهد تا خطاهای سیستماتیک را تا کمتر از 1 درصد کاهش بدهد.

شکل 2- نمونه جابه‌جاگر فوق دقیق

گام‌های تحقیق

  • بررسی علمی و ارائه پیشنهاد یا پیشنهادهایی در خصوص مکانیزم حرکت مستقیم‌الخط بدون هیچ‌گونه چرخش اضافی شامل خروج از محور به طرفین چپ و راست، بالا و پایین یا دورانی حول محور حرکت
  • طراحی مفهومی مکانیکی، مبتنی بر پیشنهادهای ارائه‌شده
  • طراحی اجزا مبتنی بر طراحی مفهومی
  • طراحی مدارات کنترل الکترونیکی، مبتنی بر پیشنهادهای ارائه‌شده
  • خرید قطعات تداخل‌سنج
  • ساخت اجزا مکانیکی و الکترونیکی
  • مونتاژ قطعات و اجزا، مکانیکی و اجرای سخت‌افزاری بردهای قدرت، راه‌انداز و کنترلی جابه‌جاگر بر روی چیدمان
  • آزمون اولیه هر یک از نمونه‌های جابه‌جاگرها در سیستم تداخل‌سنج به‌طور مجزا (ازآنجایی‌که چیدمان اپتیکی قطعات خریداری‌شده، نیاز به دانش فنی مختص خود دارد و با توجه به اینکه شرکت دانش‌بنیان متقاضی، دانش فنی این بخش از کار را کسب کرده است؛ پیشنهاددهنده محترم می‌تواند از این قسمت چشم‌پوشی کند؛ یعنی طراحی چیدمان اپتیکی به‌منظور انجام آزمون، توسط متقاضی انجام خواهد گرفت)
  • رفع ایرادات حرکتی
  • مونتاژ نهایی پس از رفع عیوب
  • پیاده‌سازی و آزمایش نمونه جابه‌جاگر طراحی‌شده بر روی یک سامانه تداخل‌سنجی پرتابل و آزمون‌های محیطی و عملکردی در آزمایشگاه و محیط
  • تحویل پروتوتایپ و مدارک طراحی و ساخت
  • ارائه نقشه شماتیک و مونتاژ بردهای قدرت، راه‌انداز و کنترلی جابه‌جاگر در ابعاد حداقلی

خروجی‌های مورد انتظار تحقیق

  • توسعه سیستم جابه‌جاگر اپتیکی جهت استفاده در سامانه تداخل‌سنج مایکلسون مورلی در دامنه طیفی 5 تا 20 میکرومتر

الزامات تحقیق

  • راه‌اندازی سیستم جابه‌جاگر می‌بایست دارای درایوری در اندازه‌ها و توان‌های متناسب با ساختار طیف‌سنج باشد
  • راه‌اندازی الکتریکی و کنترل جابه‌جاگر با سرعت حداکثر 1 سانتی‌متر بر ثانیه و حداقل 1 میلی‌متر بر ثانیه و با شتاب یکنواخت حرکتی
  • حداکثر اندازه 20*15*15 سانتی‌متر
  • حداکثر جرم نهایی سیستم جابه‌جاگر 10 کیلوگرم
  • دارای میزان جابجایی (طول کورس) حداقل 10 میلی‌متر با حفظ حرکت مستقیم‌الخط
  • دارای خطای خروج از محوری (زاویه نسبت به محور) کمتر از 10 میکرو رادیان در دمای کاری بین 15 الی 35
  • دقت بالای %98 درخشندگی یا همان تباین Visibility (که نشان‌دهنده دقت و تکرارپذیری بالای سیستم است)
  • دقت 85 الی 90 درصد تکرارپذیری
  • ارائه طراحی سخت‌افزاری سیستم کنترل ربات به‌نحوی‌که حرکت موتور قابلیت کنترل توسط رایانه را داشته باشد

تجهیزات و زیرساخت‌هایی که متقاضی تحقیق می‌تواند در اختیار مجری قرار دهد

با توجه به دانش فنی موجود در شرکت متقاضی، درصورتی‌که طراحی و نمونه‌سازی سخت‌افزاری اجزاء مکانیکی و الکترونیکی با نیل به اهداف کمی ارائه‌شده انجام شود، شرکت متقاضی می‌تواند با تأمین قطعات اپتیکی بستر موردنظر برای پیاده‌سازی الگوی آزمون و آزمایش را روی نمونه ساخته‌شده پیاده کند؛ بنابراین پیشنهاددهنده می‌تواند انجام این قسمت را از مرحله کاری خود خارج نماید.

راهکارهای غیر جذاب

  • هزینه خرید و تأمین قطعات جابه‌جاگر و یا هر مکانیزه دیگر در زنجیره حرکت بیشتر از 70 میلیون تومان

معیارهای ارزیابی و انتخاب مجری

  • تحصیلات و سوابق گروه تحقیقاتی و تناسب آن با مسئله
  • رویکرد فنی گروه تحقیقاتی به مسئله
  • دسترسی به تجهیزات آزمایشگاهی و مواد اولیه و سایر الزامات اجرای تحقیق
  • زمان و هزینه اجرای تحقیق

تسهیم مالکیت فکری

  • مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم نخواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در اجلاس‌ها مجاز نخواهد بود.
  • مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری تماماً متعلق به شرکت متقاضی بوده و مجری صرفاً حق‌الزحمه اجرای پروژه تحقیقاتی را دریافت خواهد کرد.

روش ارسال پیشنهاد

پروپوزال‌ها صرفاً باید در چارچوب موردنظر صندوق نوآوری و شکوفایی، تدوین و حداکثر تا تاریخ 8 مهرماه 1400 در سامانه غزال به آدرس https://ghazal.inif.ir/grant ارسال شوند. پروپوزال‌هایی که در چارچوبی غیرازآن، یا به روش‌های دیگر به دست صندوق برسند، وارد فرایند ارزیابی نخواهند شد.