Méthodologie de compensation de gain pour un balayage sinusoïdales d'un miroir galvanomètre proportionnelle intégrale différentielle de contrôle au moyen de techniques Préaccentuation

L'objectif général de cette procédure est de démontrer une technique permettant de compenser la réduction du gain des miroirs galvanométriques lors du suivi de trajectoire en onde sinusoïdale. Utilisation d'un contrôle proportionnel-intégral-dérivé pour la compensation du flou de mouvement. Cette méthode peut être appliquée dans le domaine du génie optique à des problèmes tels que le suivi de cible, le contrôle de balayage et la compensation du flou de mouvement.

L'avantage principal de cette technique est qu'elle repose sur des paramètres prédéfinis et sur le rapport entre l'entrée et la sortie, et qu'elle ne nécessite pas de modèles supplémentaires de contours actifs ni de matériel complémentaire. Réalisez l'expérience sur un banc optique. Et préparez un miroir galvanométrique à monter sur le banc.

Le miroir doit être placé dans un gabarit sur mesure, afin d'empêcher le miroir et son support de bouger pendant les oscillations. Placer le gabarit et le miroir dans un support optique. Ensuite, fixer le support sur la table optique pour poursuivre.

Commander le miroir à l’aide d’un ordinateur équipé d’une carte A/D D/A. Rallonger les câbles correctement connectés partant de la carte jusqu’au miroir. Connecter ensuite les câbles aux entrées et aux prises de position du miroir galvanométrique.

Sur l'ordinateur, utilisez une interface graphique pour un générateur de fonction sinusoïdale. Programmez l'interface pour effectuer plusieurs essais en faisant varier la fréquence et l'amplitude. Pour cette expérience, utilisez une boucle externe parcourant une plage de fréquences.

Régler la fréquence minimale à 100 hertz. Régler la fréquence maximale à 500 hertz. Augmenter la fréquence par incréments de 100 hertz.

La boucle interne porte sur l'amplitude de tension. Utilisez une tension minimale de 10 millivolts. Pour la tension maximale, utilisez 500 millivolts.

Augmentez la tension de 10 millivolts. Saisissez la durée du signal de trajet en forme d'onde sinusoïdale comme étant de 2000 échantillonnages. Actionnez le miroir à l'aide de l'ordinateur et enregistrez simultanément son signal de position afin de déterminer son angle.

Utilisez un fichier distinct pour enregistrer les données de chaque fréquence et de chaque amplitude de tension. Une fois toutes les données recueillies, tracez l'amplitude de sortie en fonction de l'amplitude d'entrée pour chacune des fréquences. Notez que les données obtenues pour les basses fréquences montrent une amplitude de sortie plus élevée en fonction de l'amplitude d'entrée par rapport aux hautes fréquences.

Ceci démontre la réduction du gain en fonction de la fréquence, que cette technique compense. Excluez le comportement non linéaire et concentrez-vous sur la portion approximativement linéaire des courbes afin d'obtenir les coefficients de préaccentuation. Cette expérience nécessite qu'une image en mouvement soit visible dans le miroir.

Pour y parvenir, utilisez un tapis roulant capable de se déplacer à 30 kilomètres par heure. L'image utilisée pour cette expérience, un motif de texture fine, a été imprimée sur un ruban et appliquée sur le tapis. Passez maintenant à la mise en place des éléments optiques.

Disposer une caméra équipée d'un objectif téléphoto de manière qu'elle puisse utiliser le miroir galvanométrique pour suivre le mouvement du tapis roulant. S'assurer que le miroir galvanométrique est connecté à l'ordinateur de commande avec un logiciel de préaccentuation. Afin de capturer des images de qualité satisfaisante, éclairer le tapis roulant avec une source lumineuse appropriée.

Au laboratoire, réglez la mise au point de l'objectif adaptée à l'affichage sur l'ordinateur. Ensuite, procédez à la synchronisation du miroir et du temps d'exposition de l'appareil photo. Puis, saisissez les paramètres de l'appareil photo pour les images attendues.

Cette image illustre le chronométrage utilisé par le logiciel de déclenchement. En fonction du temps, l'angle du miroir est donné par la courbe sinusoïdale bleue. La fonction triangulaire rouge représente l'angle idéal du miroir pour un balayage en fonction du temps.

Centrez le temps d'exposition lorsque l'angle est à zéro degré et que la rotation s'effectue avec une vitesse angulaire positive. C'est à l'intersection des deux courbes. Configurez le logiciel pour déclencher la caméra avec un retard égal à la moitié du temps d'exposition et pour terminer avec un avance égale à la moitié du temps d'exposition.

À l'aide du logiciel de préaccentuation, saisissez la vitesse du tapis roulant en kilomètres par heure. Ensuite, entrez la distance entre la caméra et le tapis en mètres. Le logiciel calculera la vitesse angulaire requise.

Ensuite, saisissez la fréquence à laquelle le miroir est activé. Le logiciel calcule l'amplitude d'entrée. Utilisez cette amplitude dans le logiciel de préaccentuation.

Une fois tous les paramètres saisis, revenir au tapis roulant. Démarrer le tapis à la vitesse utilisée dans le logiciel afin de créer une image en mouvement. Démarrer le logiciel de commande et commencer l'enregistrement des images provenant de la caméra.

le contrôleur compense l'inertie du miroir galvanométrique afin d'améliorer le flou d'image. Avant la technique de préaccentuation, ceci était le tracé du signal de sortie en fonction du signal d'entrée. Après application de la technique, voici le tracé.

Presque tous les graphiques de sortie se situent sur la droite y égale x. De même, avant la technique de préaccentuation, c'était le graphique du gain en fonction du signal d'entrée. Après application de la technique, presque tous les graphiques d'amplitude se situent sur la droite y égale zéro dB.

Il s'agit d'une image placée sur le tapis roulant, affichée lorsque le tapis est à l'arrêt. La ligne bleue indique l'endroit où le profil à droite a été relevé. Voici la même image lorsque le tapis roulant se déplace à 30 kilomètres par heure et qu'aucune compensation du flou de mouvement n'est activée.

Ici, il y a une compensation du flou de mouvement, mais la préaccentuation est inactive. Dans cette version finale, la compensation du flou de mouvement et la technique de préaccentuation sont toutes deux actives. Elle représente une nette amélioration par rapport aux deux autres options.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en une heure si elle est effectuée correctement. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine du génie optique pour explorer la compensation du flou de mouvement dans le balayage à grande vitesse.