منهجية كسب تعويض لمسح خاص بالمنحنى من مرآة الجلفانومتر في النسبي-لا يتجزأ التفاضلية للسيطرة على استخدام تقنيات ما قبل التركيز

الهدف العام من هذا الإجراء هو استعراض تقنية لتعويض انخفاض الكسب لمرايا الجلفانومتر في تتبع مسار الموجة الجيبية، وذلك باستخدام التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي لتعويض ضبابية الحركة. يمكن تطبيق هذه الطريقة في مجال الهندسة البصرية في مشكلات مثل تتبع الأهداف، والتحكم في المسح، وتعويض ضبابية الحركة.

تكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أنها تعتمد على معاملات مُعدة مسبقاً وعلى نسبة المدخلات إلى المخرجات، ولا تتطلب نماذج كنتورية نشطة إضافية أو أجهزة مادية. قم بإجراء التجربة على منصة بصرية، وجهّز مرآة جلفانومتر لتثبيتها على المنصة.

يجب أن تكون المرآة في مثبت مخصص (jig)، لمنع المرآة وجسمها من التحرك أثناء الاهتزازات. ضع المثبت والمرآة في حامل بصري. ثم، قم بتثبيت الحامل على المنضدة البصرية للمتابعة.

تحكم في المرآة باستخدام جهاز كمبيوتر مجهز بلوحة A/D D/A. قم بمد الكابلات المتصلة بشكل صحيح من اللوحة إلى المرآة. وهناك، قم بتوصيل الكابلات بمقابس الإدخال والوضعية الخاصة بمرآة الجلفانومتر.

استخدم واجهة مستخدم رسومية لمولد دالة موجة جيبية عبر جهاز الكمبيوتر. قم ببرمجة الواجهة لإجراء تجارب متعددة مع تغيير التردد والسعة. في هذه التجربة، استخدم حلقة خارجية على نطاق التردد.

اضبط التردد الأدنى على 100 Hertz. اضبط التردد الأقصى على 500 Hertz. قم بزيادة التردد بمقدار 100 Hertz.

تتمثل الحلقة الداخلية في سعة الجهد. استخدم جهداً أدنى قدره 10 millivolts. وبالنسبة للجهد الأقصى، استخدم 500 millivolts.

قم بزيادة الجهد الكهربائي بمقدار 10 millivolts. أدخل مدة إشارة مسار الموجة الجيبية لتكون 2000 samplings. قم بتشغيل المرآة بواسطة الكمبيوتر وسجل إشارة موضعها في الوقت ذاته وقم بتحديد زاويتها.

استخدم ملفاً منفصلاً لحفظ البيانات الخاصة بكل تردد وكل سعة جهد. وبمجرد جمع كافة البيانات، قم برسم سعة المخرج كدالة في سعة المدخل لكل تردد من الترددات. لاحظ أن البيانات الخاصة بالترددات المنخفضة تُظهر سعة مخرج أكبر كدالة في سعة المدخل مقارنة بالترددات العالية.

يوضح هذا الانخفاض في الكسب كدالة في التردد، وهو ما تقوم هذه التقنية بتعويضه. استبعد السلوك غير الخطي وركز على الجزء الخطي تقريبًا من المخططات للحصول على معاملات ما قبل التأكيد. تتطلب هذه التجربة وجود صورة متحركة في مجال رؤية المرآة.

لتحقيق ذلك، استخدم سيرًا ناقلًا يمكنه التحرك بسرعة 30 كيلومتراً في الساعة. لقد تم طباعة صورة هذه التجربة، وهي عبارة عن نمط نسيجي دقيق، على شريط لاصق وثُبِّتت على السير. الآن، انتقل إلى إعداد العناصر البصرية.

قم بتجهيز كاميرا مزودة بعدسة مقربة، بحيث يمكنها استخدام مرآة الجلفانومتر لتتبع حركة سير النقل. تأكد من توصيل مرآة الجلفانومتر بجهاز الكمبيوتر المتحكم المزود ببرنامج التأكيد المسبق (pre-emphasis). ومن أجل التقاط صور جيدة، قم بإضاءة سير النقل باستخدام مصدر ضوء مناسب.

عند المنضدة، اضبط بؤرة العدسة المناسبة لشاشة الكمبيوتر. بعد ذلك، اعمل على مزامنة المرآة ووقت التعريض للكاميرا. ثم أدخل إعدادات الكاميرا الخاصة بالصور المتوقعة.

توضح هذه الصورة التوقيت المستخدم بواسطة برنامج التشغيل. يتم تمثيل زاوية المرآة كدالة للزمن بواسطة المنحنى الجيبي الأزرق. بينما تمثل دالة المثلث الأحمر زاوية المرآة المثالية للمسح كدالة للزمن.

قم بتوسيط وقت التعريض عندما تكون الزاوية عند صفر درجة وتتحرك بسرعة زاوية موجبة. هذه هي النقطة التي يتقاطع عندها المنحنيان. اضبط البرنامج لتشغيل الكاميرا قبل نصف وقت التعريض، وإنهاء التصوير بعد نصف وقت التعريض.

باستخدام برنامج التوكيد المسبق (pre-emphasis)، أدخل سرعة حزام الناقل بالكيلومتر في الساعة. ثم، أدخل المسافة من الكاميرا إلى الحزام بالأمتار. سيقوم البرنامج بحساب السرعة الزاوية المطلوبة.

بعد ذلك، أدخل التردد الذي يتم به تشغيل المرآة. سيقوم البرنامج بحساب سعة الإدخال. استخدم هذه السعة في برنامج التأكيد المسبق (pre-emphasis).

بمجرد إدخال جميع المعلمات، عُد إلى سير النقل. ابدأ بتحريك السير بالسرعة المستخدمة في البرنامج لإنشاء صورة متحركة. قم بتشغيل برنامج التحكم وابدأ في تسجيل الصور من الكاميرا.

يقوم جهاز التحكم بتعويض عطالة مرآة الجلفانومتر لتحسين ضبابية الصورة. قبل استخدام تقنية التأكيد المسبق، كان هذا هو المخطط البياني لإشارة المخرج كدالة في إشارة المدخل. وبعد تطبيق هذه التقنية، يظهر المخطط بهذا الشكل.

تقع معظم مخططات المخرجات على الخط y يساوي x. وبالمثل، قبل استخدام تقنية التأكيد المسبق (pre-emphasis)، كان هذا هو مخطط الكسب كدالة لإشارة الإدخال. وبعد تطبيق هذه التقنية، تقع جميع مخططات السعة تقريبًا على الخط y يساوي 0 dB.

هذه صورة وُضعت على سير ناقل، تظهر عندما يكون السير في حالة سكون. يشير الخط الأزرق إلى الموضع الذي أُخذ منه المقطع العرضي الموضح على اليمين. وهذه هي الصورة ذاتها عندما يتحرك السير الناقل بسرعة 30 كيلومتر في الساعة مع عدم تفعيل تعويض ضبابية الحركة.

هنا، يوجد تعويض لتشويه الحركة، ولكن التشديد المسبق غير نشط. في هذه النسخة النهائية، يكون كل من تعويض تشويه الحركة وتقنية التشديد المسبق نشطين. ويمثل ذلك تحسناً كبيراً مقارنة بالخيارين الآخرين.

بمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن تنفيذها في غضون ساعة واحدة إذا طُبقت بشكل صحيح. وبعد تطويرها، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الهندسة البصرية لاستكشاف تعويض ضبابية الحركة في المسح عالي السرعة.