Name: מתודולוגיה רווח-פיצוי עבור סריקה סינוסי המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ב פרופורציונלי-אינטגרל-דיפרנציאל בקרה באמצעות טכניקות טרום דגש (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 1 s
Description: למד שיטת פיצוי לרווח מופחת במראות גלוונומטר במעקב מסלול סינוסי באמצעות בקרה פרופורציונלית-אינטגרלית-דיפרנציאלית. טכניקה זו משפרת דיוק בסריקה אופטית ללא צורך בחומרה נוספת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

יש המחברים שום תודות.

1. רכישת הנתונים רווחים עבור Mirror גַלוָנוֹמֶטֶר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן במראה גַלוָנוֹמֶטֶר כך הוא התייצב כדי להגן עליו מפני נזק תוך נדנוד. לא רק במראה גַלוָנוֹמֶטֶר, אלא גם את הגוף של המראה גַלוָנוֹמֶטֶר, נע אם לא קבוע במקום באמצעות לנענע מתכת מחוייט עם חור עגול עבור במראה גַלוָנוֹמֶטֶר. תקן לנענע גבי נושאת אופטית וכן ספסל אופטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבריו כבלי BNC מלוח AD / DA דרך בלוק מסוף אל ארובות הקלט ומיקום של נהג סרוו המראה גַלוָנוֹמֶטֶר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תכנית מחוללת פונקצית גל סינוס כמו ממשק משתמש גרפי (GUI) באמצעות ה- SDK של לוח AD / DA עם C ++, אשר מסוגל לקבוע תדירות שרירותית, משרעת, ומשך, כפי שמוצג באיור 3. הערה: מחולל פונקציה מותאמת אישית זו תורם חיתוך העלות הזמנית עבור ניסויים רציפים בשלב 1.5, מאז מתנהל המשפט פעמים רבות. </li<html> &gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את התדירות לערך להשתנות מן 100 הרץ עד 500 הרץ במרווחים 100-הרץ, ולהגדיר את משרעת להשתנות מן 10 mV ל 500 mV ב 10-mV במרווחים של GUI. בסך הכל, 250 שילובים קיימים. כדי לבדוק 250 שילובים, לולאה כפולה יעילה ליישם. הלולאה הראשונה היא לתדרים מ- 100 הרץ עד 500 הרץ, אשר מיושם 50 פעמים. הלולאה השנייה היא עבור אמפליטודות מ 10 mV ל 500 mV, אשר מיושמת עבור 50 פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיף את אות נתיב גל סינוס אל לוח AD / DA עבור 2000 דגימות כמו משך ב GUI. במקביל להקליט את עמדת אות המראה גַלוָנוֹמֶטֶר לקרוא את הערך האנלוגי של לוח AD / DA. ב ++ C קידוד באמצעות ספריה של AD / לוח DA, להשתמש בחוט באותו לכתיבה וקריאה בתכנות. לחשב את הזווית הנוכחית של θ במראה גַלוָנוֹמֶטֶר (מידע בכתב) על ידי המשוואה הזו <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq2.jpg" /> כאשר t הוא הזמן,es / ftp_upload / 55,431 / 55431eq3.jpg&quot;/&gt; הוא משרעת, ƒ הוא תדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את נתוני אותות עמדה כקובץ csv וכוללים את הערך של תדירות אמפליטודה בשם הקובץ שלו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.4 - 1.6 250 חזרות. </li></ol> 2. חישובים כדי להגיע מקדמים טרום דגש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל מסנן חציון עבור קבצי CSV (אותות רשם), כדי למנוע תופעות רעש. גודלו המרחבי של מסנן חציון הוא 5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הסקריפט כדי לחשב את ערך שיא-לשיא (מקביל עם משרעת מוכפלת 2), באמצעות MATLAB עבור כל אחד מקבצי CSV, כפי שמוצג באיור 4 (הגרף מייצג את הנתונים של נתיב גל סינוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגרש את נתוני שיא-לשיא על גרף לקבוע את הליניאריות בכל תדר, ולהגביל את אזור השימוש של משרעת הקלט כאשר המגרשים הם לינארית, כפי שמוצג באיור 5. הערה: חלקו ליניארית של הגרף מייצג רוויה שלהשליטה PID; ומכאן, רצוי להימנע משימוש בהם כדי להבטיח את המגבלה של המפרט של שליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Execute רגרסיה ליניארית עבור נתוני שיא-לשיא בגיליון אלקטרוני כדי לקבל את מקדמי אינטרפולציה ליניארית של כל תדר. בתהליך זה, חמישה סטים של מדרונות מיירטים מתקבלים. הם עולים בקנה אחד עם תדרים מ 100 הרץ ל 500 הרץ בכל הרץ 100. קירוב הקו הישר של 300 הרץ מוצג באיור 5 (א), ואת מקדמי אינטרפולציה ליניארית של כל תדר מוצגים בלוח 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות רגרסיה לינארית מרובה ריבועית, לבצע אינטרפולציה quartic להשיג את מקדמי אינטרפולציה quartic (מקדמי טרום דגש) בגיליון האלקטרוני עבור מקדמי אינטרפולציה ליניארית של כל תדר. המקדמים טרום הדגש מוצגים בלוח 2. הערה: במחקר זה, מקדמי אינטרפולציה ליניארית להשתנות בצורה של quadratiעקומת ג; עם זאת, סוגים אחרים של פונקציות, כגון משוואות ריבועיות מעוקב, מוחלים אם הטעות היא מינימאלית. </li></ol> 3. הגברת אות מקוונת המבוסס על הטכניקה-הדגש קדם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את התוכנה שמחשבת את הערך משרעת קלט המעודכן <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> מהערך משרעת הקלט האידיאלי <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> ואת התדירות ƒ באמצעות המקדמים-דגש מראש. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את המקדמים-דגש מראש כערכים מתמידים בתוכנת C ++. כאשר המכשיר מתעדכן, הערכים הקבועים הללו מתעדכנים גם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתכנת פונקציה <img alt="משוואה 7" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq7.jpg" /> בתוכנת C ++ ולקבל את מקדמי אינטרפולציה ליניארית. החלף אותם עבור i, ב i, c i, i ד,ו- E i מן המשוואה ולוח 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתכנת פונקציה <img alt="משוואת 13" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq13.jpg" /> ב C ++ תוכנה ולקבל ערך משרעת קלט מעודכן <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> כדי להחליף <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> ואת מקדמי אינטרפולציה ליניארית כי התקבלו בשלב 3.1.2. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 1.4 - 1.6 פעמים שרירותיות <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> באמצעות הטכניקה-דגש מראש את GUI.NOTE: כדי למנוע הרוויה של האזור שליטה PID, להגדיר 400 mV עד 200 הרץ, 200 mV עד 300 הרץ, 100 mV עד 400 הרץ, ו 50 mV עד 500 הרץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 2.2 ו העלילה חזור על שלב שיא-לשיא נתונים כגרף להציג שיפור ברווח. </li></ol> ניסוי 4. על compe Motion לטשטשnsation <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן מסוע שיכול לנוע לעבר 30 קילומטר / h באמצעות חגורה שיכול לדבוק דביקים טקסטורות. המסוע מחוייטת מורכב עם מנוע מהירות שליטה, חגורת גומי ברזל, וכן הלאה. זה יכול להיות מוחלף עם מסוע מוכן אשר יכול לשלוט במהירות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדפס דפוס עדין ומרקם גבי קלטת להדפסה ולהדביק אותו על המסוע. הערה: המרקם הודבק מוצג באיור 6. הפסים מתוכנתים באמצעות הספרייה &quot;ofxPDF&quot; ב openFrameworks, ואת הדימוי הצילומי הוא מחברה מדמין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת התקנים אופטיים כגון מצלמה, עדשה, וכן תאורה, כפי שמוצג באיור 2. מניח את מראה גַלוָנוֹמֶטֶר מול העדשה אשר מחוברת למצלמה, ומקום התאורה כדי להאיר את המסוע. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את תדירות המצלמה 333 הרץ, חשיפת זמן 1 ms, ואת מספר הפיקסלים כדי 848 * 960 (רוחב * גובה). </li><html></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנכרן עיתוי הסיבוב של המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ואת זמן החשיפה של המצלמה. בתוך התוכנה, כאשר זווית המראה גַלוָנוֹמֶטֶר מגיעה לתפקיד היכן להתחיל חשיפה, התכנית שולחת הדק תוכנה לתוך המצלמה. התזמון של הדק תוכנה מתואר באיור 7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט את המהירות של t v המסוע (30 ק&quot;מ / שעה) ואת המרחק מן המצלמה אל L המסוע (3.0 מ &#39;) לחשב נדרש r ω המהירות הזוויתית של המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ב GUI כמו באיור 8. r ω מחושב כדלקמן: <img alt="משוואת 18" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq18.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט את תדירות ƒ (330.0 הרץ) ב GUI כמו באיור 8 לחשב משרעת קלט המקורי <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> . לחשבמשוואה 3&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55,431 / 55431eq3.jpg&quot; /&gt; כדלקמן: <img alt="משוואת 19" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq19.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העתקה והדבקה <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> לתוך קוד המקור, וסובב את גַלוָנוֹמֶטֶר עם θ הערך המלא טרום הדגיש לנהג סרוו גַלוָנוֹמֶטֶר כדלקמן: <img alt="משוואה 20" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq20.jpg" /> כאשר t הוא הזמן. איור 7 ממחיש כיצד θ מחושבת מ- A. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התמונות שיא כאשר המסוע נע ב- t v (30 ק&quot;מ / שעה). הערה: איור 9 ממחיש את תנועת המסוע. </li></ol>

<ol><li>Bass, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBass%2C+M+%22Handbook+Of+Optics%22">Handbook Of Optics</a>. 3, 2nd ed, (1995).</li>
<li>Marshall, G. F., Stutz, G. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMarshall%2C+GF+%22Handbook+of+optical+and+laser+scanning%22">Handbook of optical and laser scanning</a>. , CRC Press. (2011).</li>
<li>Aylward, R. P. <a target="_blank" href="http://www.emeraldinsight.com/doi/abs/10.1108/02602280310481968">Advanced galvanometer-based optical scanner design.</a> Sensor Rev. 23 (3), 216-222 (2003).</li>
<li>Duma, V., Rolland, J. P., Group, O., Vlaicu, A., Ave, R. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=1840700">Advancements on galvanometer scanners for high-end applications.</a> Proc SPIE. 8936, Cm 1-12 (2014).</li>
<li>Duma, V. -F., Lee, K., Meemon, P., Rolland, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+investigations+of+the+scanning+functions+of+galvanometer-based+scanners+with+applications+in+OCT%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">Experimental investigations of the scanning functions of galvanometer-based scanners with applications in OCT.</a> Appl Opt. 50 (29), 5735-5749 (2011).</li>
<li>Wang, C., Shumyatsky, P., Zeng, F., Zevallos, M., Alfano, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computer-controlled+optical+scanning+tile+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+opt%22%5BJournal%5D)">Computer-controlled optical scanning tile microscope.</a> Appl opt. 45 (6), 1148-1152 (2006).</li>
<li>Jofre, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+beam+steering+with+full+polarization+control+using+a+galvanometric+optical+scanner+and+polarization+controller%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Exp%22%5BJournal%5D)">Fast beam steering with full polarization control using a galvanometric optical scanner and polarization controller.</a> Opt Exp. 20 (11), 12247-12260 (2012).</li>
<li>Liu, X., Cobb, M. J., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+scanning+all-reflective+optical+delay+line+for+real-time+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+lett%22%5BJournal%5D)">Rapid scanning all-reflective optical delay line for real-time optical coherence tomography.</a> Opt lett. 29 (1), 80-82 (2004).</li>
<li>Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+beam+scanning+by+rotary+mirrors.+II.+Conic-section+scan+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+opt%22%5BJournal%5D)">Laser beam scanning by rotary mirrors. II. Conic-section scan patterns.</a> Appl opt. 34 (28), 6417-6430 (1995).</li>
<li>Duma, V. I. L., Tankam, P. A., Huang, J. I., Won, J. U., Rolland, J. A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+galvanometer+scanning+for+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+opt%22%5BJournal%5D)">Optimization of galvanometer scanning for optical coherence tomography.</a> Appl opt. 54 (17), 5495-5507 (2015).</li>
<li>Hayakawa, T., Watanabe, T., Ishikawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+high-speed+motion+blur+compensation+system+based+on+back-and-forth+motion+control+of+galvanometer+mirror%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Exp%22%5BJournal%5D)">Real-time high-speed motion blur compensation system based on back-and-forth motion control of galvanometer mirror.</a> Opt Exp. 23 (25), 31648-31661 (2015).</li>
<li>Hayakawa, T., Watanabe, T., Senoo, T., Masatoshi, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gain-compensated+sinusoidal+scanning+of+a+galvanometer+mirror+in+proportional-integral-+differential+control+using+the+pre-emphasis+technique+for+motion-blur+compensation%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+opt%22%5BJournal%5D)">Gain-compensated sinusoidal scanning of a galvanometer mirror in proportional-integral- differential control using the pre-emphasis technique for motion-blur compensation.</a> Appl opt. 55 (21), 5640-5646 (2016).</li>
<li>Visioli, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVisioli%2C+R+%22Practical+PID+Control%22">Practical PID Control</a>. , Springer-Verlag London. London. (2006).</li>
<li>Vilanova, R., Visioli, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVilanova%2C+R+%22PID+Control+in+the+Third+Millennium%22">PID Control in the Third Millennium</a>. , Springer-Verlag London. London. (2012).</li>
<li>Ortega, R., Kelly, R. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/4158562/">PID Self-Tuners: Some Theoretical and Practical Aspects.</a> IEEE Transa Ind Electron. 31 (4), 332-338 (1984).</li>
<li>Mnerie, C., Preitl, S., Duma, V. -F. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=1687383">Mathematical model of a galvanometer-based scanner: simulations and experiments.</a> Proc SPIE. 8789, 878915(2013).</li>
<li>Mnerie, C. A., Preitl, S., Duma, V. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/6608952/">Performance Enhancement of Galvanometer Scanners Using Extended Control Structures.</a> 8th IEEE International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics. , 127-130 (2014).</li>
<li>Mnerie, C., Preitl, S., Duma, V. -F. <a target="_blank" href="http://spie.org/Publications/Proceedings/Paper/10.1117/12.2043034">Control architectures of galvanometer-based scanners for an increased precision and a faster response.</a> Proc of SPIE. 8925, 892500(2014).</li>
<li>Farjad-rad, R., Member, S., Yang, C. K., Horowitz, M. A., Lee, T. H. <a target="_blank" href="http://www-smirc.stanford.edu/papers/VLSI98p-ramin.pdf">A 0.4- m CMOS 10-Gb/s 4-PAM Pre-Emphasis Serial Link Transmitter.</a> IEEE J Solid-State Circuits. 34 (5), 580-585 (1999).</li>
<li>Buckwalter, J. F., Meghelli, M., Friedman, D. J., Hajimiri, A. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/1637603/">Phase and amplitude pre-emphasis techniques for low-power serial links.</a> IEEE Journal of Solid-State Circuits. 41 (6), 1391-1398 (2006).</li>
<li>Le, S., Blow, K., Turitsyn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power+pre-emphasis+for+suppression+of+FWM+in+coherent+optical+OFDM+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+exp%22%5BJournal%5D)">Power pre-emphasis for suppression of FWM in coherent optical OFDM transmission.</a> Opt exp. 22 (6), 7238-7248 (2014).</li>
</ol>

החוקרים אין לחשוף.

מאמר זה מציג הליך מסוגל להרחיב את טווח תדרים-גל סינוס להשיג תלול מסלול-דיוק מעקב עם שליטת PID. בגלל ההיענות של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר מוגבל על ידי האינרציה שלה, חשוב להשתמש במראה גַלוָנוֹמֶטֶר כאשר נתיב הבקרה הוא תלול. עם זאת, במחקר זה, אנו מציעים שיטה לשפר את המפרט של שליטה ולאחר מכן להוכיח את השיטה על ידי השגת תוצאות הניסוי. בנוהל שלנו, צעד 2.5 הוא השלב הקריטי ביותר. נקבל את המקדמים טרום דגש מן מקדמי אינטרפולציה לי...

מפעיל שיטות שליטה אופטיות שונים מתאימות ליישומים אופטיים שונים הוצע ופתח 1, 2. מפעילים אופטיים אלה מסוגלים לשלוט על הנתיב האופטי; מראה גַלוָנוֹמֶטֶר במיוחד להציע איזון טוב מבחינת דיוק, מהירות, ניידות, וכן אעלה 3, 4, 5. למעשה, היתרון שמציע את המהירות ודיוק של מראות גַלוָנוֹמֶטֶר הוביל למימוש במגוון יישומים אופטיים, כגון מעקב יעד ציור, שליטת סריקה, ו-הצעה לטשטש פיצוי 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. עם זאת, ב compensati תנועת הטשטוש הקודם שלנועל מערכת, מראה גַלוָנוֹמֶטֶר באמצעות דיפרנציאלי יחסים-אינטגרלי (PID) בקר ספק רווח קטן; ומכאן, היה קשה להשיג תדירות גבוהה יותר, מהירה יותר 11. מצד השני, בקרת PID היא שיטה הנפוצה ביותר לשימוש, כפי שהוא מספק רמה מסוימת של מעקב דיוק 13. מגוון של שיטות הוצע על מנת לתקן את הרווח בשליטת PID. כפתרון טיפוסי, כוונון פרמטר מלא PID מתנהל באופן ידני. עם זאת, זה לוקח זמן ומיומנות מיוחדת לשמור. שיטה מתוחכמת יותר, פונקצית auto-tuning כדי לקבוע את הפרמטרים באופן אוטומטי, הוצעה והוא בשימוש נרחב 14. דיוק המעקב לפעולות במהירות גבוהה משתפר באמצעות פונקציית Auto-tuning כאשר עליות P ערך רווח היחסיות. עם זאת, זה גם מגדיל את זמן ההתכנסות ורעש בטווח במהירות נמוכה. לפיכך, דיוק המעקב שוםt בהכרח השתפר. למרות בקר כוונון עצמי יכול להיות מכוון להגדיר פרמטרים מתאימים לשליטה PID, כוונון עיכוב בשל הצורך להשיג פרמטרים מתאימים; לפיכך, קשה לאמץ שיטה זו ביישומים בזמן אמת 15. בקר PID מורחב 16, 17 ו בקר חזוי מורחב 18 הוצעו על מנת להאריך בקרה כלכלית PID וכדי לשפר את ביצועי המעקב של מראות גַלוָנוֹמֶטֶר עבור מגוון רחב של מסלולי מעקב, כגון גלי משולש, גלי זגזג, ו גלי סינוס. עם זאת, במערכות אלה, מערכת גַלוָנוֹמֶטֶר נחשבה קופסא שחורה, ואילו מודל של מערכת הבקרה נדרש, ומערכת הבקרה לא נחשבה קופסא שחורה. לפיכך, שיטות אלו דורשות כי המודל שלהם עבור כל מראה גַלוָנוֹמֶטֶר להתעדכן. יתר על כן, למרות שאל Mnerie et. תוקף שיטת F שלהםocusing על גל ואת שלב פלט מפורט, המחקר שלהם לא כלל את ההנחתה של הגל כולו. למעשה, במחקר הקודם שלנו 11, הרווח היה נמוך באופן משמעותי כאשר תדר סינוסי היה גבוה, ובכך המציין את הצורך לפצות על הרווח של הגל כולו. במחקר זה, ההליך שלנו לפיצוי רווח עם שליטת PID 12 מבוסס על הטכניקה-הדגש מראש 19, 20, 21 -a שיטה כדי לשפר את האיכות או מהירויות תקשורת בתחום תקשורת הנדסה המאפשרת בניית מערכת ניסיונית באמצעות ציוד קיים. איור 1 מציג את מבנה הזרימה. הטכניקה-הדגש מראש הוא מסוגל להשיג מראש את ערך התפוקה הרצוי ערך קלט, שבו שליטת PID היא לא יעילה, גם אם מראה גַלוָנוֹמֶטֶרוההחשבה נחשבת קופסות שחורות. זה מאפשר להם להרחיב את התדירות ואת הטווח משרעת שבו רווח של 0 dB ניתן להשיג ללא כוונון הפרמטרים המלאים PID. כאשר הרווח מוגבר, מאפייני התגובה המראה גַלוָנוֹמֶטֶר נבדלים בדרך כלל בתדירויות שונות, ולכן, אנחנו צריכים להגביר כל תדר עם מקדמי הגברה. לפיכך, גל סינוס הוא מתאים את הטכניקה טרום דגש, כמו שיש רק בתדר אחד בכל גל סינוס. במחקר זה, כי אנחנו מיישמים פיצוי רווח כדי להשיג פיצוי תנועה-טשטוש, האות המלאה מוגבלת סריקת גל סינוס, ואת האות-גל סינוס מהווה תדר בודד, בניגוד גלים אחרים, כגון גלים משולשים זגזגו. יתר על כן, אות הקלט במראה גַלוָנוֹמֶטֶר מתעדכנת מייד בתוך במחזור הבא בגלל הלולאה הפתוחה לאחר נקבעים מקדמי-הדגש מראש. במילים אחרות, אנחנו צריכים to לדעת רק את יחס קלט לפלט להתייחס הבקר כמו קופסה שחורה, ועל מודלים מפורטים אינה נדרשת. פשטות זו מאפשרת למערכת שלנו להיות מוטבעת בקלות ביישומים. המטרה הכוללת של שיטה זו היא להקים הליך ניסיוני של פיצוי תנועת טשטוש כיישום ידי פיצוי רווח באמצעות הטכניקה-הדגש מראש. התקני חומרה מרובים משמשים הליכים אלה, כגון מראה גַלוָנוֹמֶטֶר, מצלמה, מסוע, תאורה, ועדשה. תוכנות שפותחו משתמשים מרכזיים שנכתבו ב- C ++ גם מהוות חלק מהמערכת. איור 2 מראה סכמטי של הגדרת הניסוי. המראה גַלוָנוֹמֶטֶר מסתובב עם המהירות הזוויתית-פיצוי רווח, ובכך אפשר להעריך את כמות לטשטש מהתמונות.

<table><tbody><tr><td>מראה גלוונומטר</td><td>קיימברידג' טכנולוגיה</td><td>M3s X ציר</td><td></td></tr> מתכת <tr><td>בהתאמה אישית</td><td>ASKK-עם</td><td></td> <td>חור עגול למראה גלוונומטר</td></tr><tr><td>מנשא אופטי</td><td>SIGMAKOKI</td><td>CAA-60L</td><td></td></tr><tr><td>ספסל אופטי</td><td>SIGMAKOKI</td><td>OBT-1500LH</td><td></td></tr><tr><td>אוסילוסקופ</td><td>Tektronix</td><td>MSO 4054</td><td></td></tr><tr><td>AD/DA </td><td>ממשק</td> לוח <td>PCI-361216</td><td></td></tr><tr><td>PC</td><td>DELL</td><td>דיוק T3600</td><td></td></tr><tr><td>גלוונומטר מראה בקר סרוו</td><td>קיימברידג' טכנולוגיה</td><td>מיניסקס</td><td></td></tr><tr><td>עדשת</td><td>ניקון</td><td>AF-S NIKKOR 200 מ"מ f/2G ED VR II&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>מצלמה מהירה</td><td>Mikrotron</td><td>Eosens MC4083</td><td>הופסקה, אך נמכרה כ-MC4087. חיבור הכבלים שונה ממסוע MC4083</td></tr><tr><td></td><td>ASUKA</td> <td>-</td> <td>עם מנוע בקרת מהירות (BX5120A-A תוצרת Oriental Motor), חגורת גומי מברזל (100-F20-800A-J תוצרת NOK), וכן הלאה</td></tr><tr><td>קלטת להדפסה</td><td>A-one</td><td>F20A4-6</td><td></td></tr><tr><td>מרקם צילומי</td><td>Shutterstock, Inc.</td><td>231357754</td><td>לוח אם למחשב מודפס עם מיקרו-מעגל, תקריב</td></tr><tr><td>ממשק</td><td>בלוק מסוף</td><td>TNS-6851B</td><td></td></tr><tr><td>לוח CoaXPress</td><td>AVALDATA</td><td>APX-3664</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>mathworks</td><td>MATLAB R2015a</td><td></td></tr></tbody></table>

מתודולוגיה רווח-פיצוי עבור סריקה סינוסי המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ב פרופורציונלי-אינטגרל-דיפרנציאל בקרה באמצעות טכניקות טרום דגש

Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

מראה גַלוָנוֹמֶטֶר משמשים ליישומים אופטיים כגון מעקב יעד, ציור, ושליטת סריקה בגלל המהירות והדיוק הגבוהה שלהם. עם זאת, התגובה של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר מוגבלת על ידי האינרציה שלה; ומכאן, הרווח של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר מצטמצם כאשר נתיב הבקרה הוא תלול. במחקר זה, אנו מציעים שיטה להאריך את התדר המתאים באמצעות טכניקה-דגש מראש כדי לפצות על ירידה ברווח של מראות גַלוָנוֹמֶטֶר בנתיב גל סינוס מעקב באמצעות שליטה יחסית-אינטגרלי דיפרנציאלי (PID). הטכניקה טרום הדגש מקבלת ערך קלט עבור ערך תפוקה רצוי מראש. ע&quot;פ שיטה זו כדי לשלוט במראה גַלוָנוֹמֶטֶר, הרווח הגולמי של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר בכל תדירות אמפליטודה עבור נתיב גל סינוס מעקב באמצעות בקר PID חושב. איפה מלא PID אינו יעיל, שמירה על רווח של 0 dB כדי לשפר את דיוק מעקב מסלול, אפשרלהרחיב את טווח המהירות שבה רווח של 0 dB ניתן להשיג ללא כוונון הפרמטרים המלאים PID. עם זאת, אם יש תדר אחד בלבד, הגברה אפשרית עם מקדם טרום דגש יחיד. לכן, גל סינוס מתאים הטכניקה הזו, בניגוד גלי משולש זגזג. לפיכך, אנו יכולים לאמץ טכניקה טרום דגש להגדיר את הפרמטרים מראש, ואנחנו לא צריכים להכין מודלי בקרה פעילים נוספים וחומרה. הפרמטרים מתעדכנים מייד בתוך במחזור הבא בגלל הלולאה הפתוחה לאחר המקדמים טרום דגש נקבעים. במילים אחרות, כדי לראות את הבקר כמו קופסה שחורה, אנחנו צריכים לדעת רק את יחס קלט לפלט, וכן מודלים מפורטים אינה נדרשת. פשטות זו מאפשרת למערכת שלנו להיות מוטבעת בקלות ביישומים. השיטה שלנו באמצעות הטכניקה טרום דגש על מערכת פיצוי תנועה-לטשטש את הניסוי נערך על מנת להעריך את השיטה מוסברת.

התוצאות המוצגות כאן התקבלו באמצעות לוח AD / DA ומצלמה. איור 1 מציג את ההליך של הטכניקה טרום דגש; ולכן, היא הליבה של מאמר זה. זהו צורך להגדיר את הפרמטרים של בקרת PID לאחר שמדינת האתחול; ומכאן, התהליך המקוון הוא פשוט באופן משמעותי. איור 10 מראה את התוצאות שהושגו על ידי יישום הטכניקה טרום דגש למערכת שלנו. כפי שניתן לר...

אנו מציעים שיטה להאריך את התדירות המתאימה באמצעות טכניקה טרום דגש. שיטה זו מפצה על הירידה ברווח של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר בנתיב גל סינוס מעקב באמצעות שליטת הפרש יחסי-נפרד.

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. ...

המטרה הכוללת של הליך זה היא להדגים טכניקה לפיצוי על הפחתת ההגבר של מראות גלוונומטר במעקב אחר נתיב גל סינוס, תוך שימוש בבקרת פרופורציונלית-אינטגרלית-דיפרנציאלית (PID) לפיצוי על טשטוש תנועה. ניתן ליישם שיטה זו בתחום ההנדסה האופטית לפתרון בעיות כגון מעקב אחר מטרה, בקרת סריקה ופיצוי על טשטוש תנועה.היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שהיא נשענת על פרמטרים שהוגדרו מראש ועל יחס הקלט-פלט, ואינה דורשת מודלים נוספים של קו מתאר פעיל (active contour models) או חומרה נוספת. בצעו את הניסוי על שולחן אופטי, והכינו מראת גלוונומטר להתקנה על השולחן.יש להניח את המראה בתוך מתאם (jig) בהתאמה אישית, כדי למנוע תזוזה של המראה ושל גופה במהלך התנודות. מקמו את המתאם ואת המראה בתושבת אופטית. לאחר מכן, קבעו את התושבת לשולחן האופטי כדי להמשיך.שלוטו במראה באמצעות מחשב המצויד בלוח A/D D/A. מתחו כבלים המחוברים כראוי מהלוח אל המראה. שם, חברו את הכבלים לשקעי הכניסה והמיקום של מראת הגלוונומטר.במחשב, השתמשו בממשק גרפי למחולל פונקציית גל סינוס. תכננו את הממשק כך שיבצע מספר ניסיונות תוך שינוי התדר (Frequency) והאמפליטודה (Amplitude). עבור ניסוי זה, השתמשו בלולאה חיצונית על פני טווח תדרים.הגדירו את התדר המינימלי ל-100 Hertz. הגדירו את התדר המקסימלי ל-500 Hertz. הגדילו את התדר במרווחים של 100 Hertz.הלולאה הפנימית היא על אמפליטודת המתח. השתמש במתח מינימלי של 10 millivolts. למתח מקסימלי, השתמש ב-500 millivolts.העלו את המתח ב-10 millivolts. הגדירו את משך אות נתיב גל הסינוס כ-2000 samplings. הפעילו את המראה באמצעות המחשב, ובמקביל רשמו את אות המיקום שלה וקבעו את הזווית שלה.השתמשו בקובץ נפרד לשמירת הנתונים עבור כל תדר וכל משרעת מתח. לאחר איסוף כל הנתונים, שרטטו את משרעת הפלט כפונקציה של משרעת הקלט עבור כל אחד מהתדרים. שימו לב כי הנתונים עבור התדרים הנמוכים מראים משרעת פלט גבוהה יותר כפונקציה של משרעת הקלט בהשוואה לתדרים הגבוהים.סרטון זה מדגים את הירידה בהגבר כפונקציה של התדר, עבורה טכניקה זו מפצה. יש להשמיט את ההתנהגות הבלתי-ליניארית ולהתמקד בחלק הליניארי בקירוב של הגרפים כדי לקבל את מקדמי ה-pre-emphasis. ניסוי זה דורש תמונה נעה בטווח הראייה של המראה.כדי להשיג זאת, השתמשו במסוע המסוגל לנוע במהירות של 30 kilometers per hour. התמונה עבור ניסוי זה, תבנית בעלת טקסטורה עדינה, הודפסה על סרט דביק והודבקה למסוע. כעת, עברו להגדרת האלמנטים האופטיים.סדרו מצלמה עם עדשת טלפוטו, כך שתוכל להשתמש במראת הגלוונומטר כדי לעקוב אחר תנועת מסוע ההובלה. ודאו שמראת הגלוונומטר מחוברת למחשב הבקרה באמצעות תוכנת pre-emphasis. כדי לצלם תמונות באיכות טובה, האירו את מסוע ההובלה באמצעות מקור אור מתאים.בסביבת העבודה, כווננו את מיקוד העדשה המתאים לתצוגת המחשב. לאחר מכן, סנכרנו את המראה ואת זמן החשיפה של המצלמה. לבסוף, הזינו את הגדרות המצלמה עבור התמונות הצפויות.תמונה זו ממחישה את התזמון שבו משתמשת תוכנת ההפעלה (trigger). כפונקציה של הזמן, זווית המראה מוצגת על ידי העקומה הסינוסואידלית הכחולה. פונקציית המשולש האדום מייצגת את זווית המראה האידיאלית לסריקה כפונקציה של הזמן.מרכזו את זמן החשיפה כאשר הזווית היא אפס מעלות והיא נעה במהירות זוויתית חיובית. זוהי נקודת ההצטלבות של שתי העקומות. הגדירו בתוכנה את טריגר המצלמה כך שיחל מחצית מזמן החשיפה קודם לכן, ויסתיים מחצית מזמן החשיפה מאוחר יותר.באמצעות תוכנת ה-pre-emphasis, הזינו את מהירות מסוע ההובלה בקילומטרים לשעה. לאחר מכן, הזינו את המרחק מהמצלמה למסוע במטרים. התוכנה תחשב את המהירות הזוויתית הנדרשת.בשלב הבא, הזן את התדר שבו המראה מונעת. התוכנה מחשבת את אמפליטודת הקלט. השתמש באמפליטודה בתוכנת ה-pre-emphasis.לאחר שהוזנו כל הפרמטרים, חזרו למסוע. הפעילו את המסוע במהירות שהוגדרה בתוכנה כדי ליצור תמונה נעה. הפעילו את תוכנת הבקרה והתחילו בהקלטת תמונות מהמצלמה.הבקר מפצה על ההתמדה של מראת הגלוונומטר כדי לשפר את טשטוש התמונה. לפני יישום טכניקת ה-pre-emphasis, זה היה גרף אות המוצא כפונקציה של אות הכניסה. לאחר יישום הטכניקה, זהו הגרף.כמעט כל גרפי הפלט נמצאים על הקו y שווה x. באופן דומה, לפני טכניקת ה-pre-emphasis, זה היה הגרף של ההגבר כפונקציה של אות הכניסה. לאחר יישום הטכניקה, כמעט כל גרפי האמפליטודה נמצאים על הקו y שווה 0 dB.זוהי תמונה של אובייקט שהונח על מסוע, כפי שהיא נראית כאשר המסוע במצב מנוחה. הקו הכחול מציין את המיקום שבו נלקח הפרופיל שמימין. זוהי אותה תמונה כאשר המסוע נע במהירות של 30 קילומטר לשעה וללא פיצוי עבור טשטוש תנועה.כאן קיימת פיצוי על טשטוש תנועה, אך הדגשה מוקדמת (pre-emphasis) אינה פעילה. בגרסה סופית זו, הן הפיצוי על טשטוש התנועה והן טכניקת ההדגשה המוקדמת פעילים. היא מייצגת שיפור ניכר לעומת שתי האפשרויות האחרות.ברגע שתשלוט בטכניקה זו, ניתן יהיה לבצעה בשעה אחת אם תבוצע כראוי. לאחר פיתוחה, סללה טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום ההנדסה האופטית לחקור פיצוי על טשטוש תנועה בסריקה במהירות גבוהה.

gain-compensation-methodology-for-sinusoidal-scan-galvanometer-mirror

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו משתמשים בלולאה סגורה לטוס מכונת ממשק לחקור עקרונות כלליים השליטה העצבית.

פלטפורמה ניסויית לחקר ביצועים לולאה סגורה של המוח מכונת ממשקים

הבנייה המלאה של מנהג, בזמן אמת, מערכת סריקה confocal הדמיה מתואר. מערכת זו, אשר ניתן להשתמש בהם בקלות עבור מיקרוסקופיה וידאו שיעור microendoscopy, מאפשר מערך של הגיאומטריות הדמיה ויישומים אינם נגישים באמצעות תקן מערכות confocal מסחרי, בכל חלק של עלות.

וידאו קצב סריקה מיקרוסקופית Confocal ו Microendoscopy

ספקטרוסקופיה הקיבול יחידה אלקטרונים סורקות-בדיקה מאפשרת חקר תנועת אלקטרון בודד מתחת לפני הקרקע באזורים מקומיים. מעגל אחראי לזיהוי רגיש הוא שולב מיקרוסקופ סריקת בדיקה קריוגני לחקור מערכות קטנות של אטומים dopant מתחת לפני השטח של דגימות מוליכים למחצה.

ספקטרוסקופיה קיבוליות חד אלקטרונים סורקות-בדיקה

עיצוב המכשיר חזק של תוצאות מפעילי MEMS אלקטרוסטטי fringing שדה בתנאי מיסוד נמוכים לסחוט סרט דעיכת ופעמים רבות יישוב בעת ביצוע פעולות מיתוג באמצעות הטיית צעד קונבנציונלית. בזמן אמת מיתוג שיפור זמן עם צורות גל DC-דינמיים מקטין את הזמן ליישב של שולים בשדה MEMS מפעילים כאשר מעבר בין up-to-למטה ולמטה אל את המדינות.

Real-Time DC-דינמית הטיית שיטה להחלפת זמן שיפור בשולים בשדה קשות Underdamped תנעי MEMS אלקטרוסטטית

פיזור רווי ורווי הפוך התגלו בחלקיקים פלזמוניים מבודדים ואומצו כשיטת ניגודיות חדשה ללא הלבנה במיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה. כאן מוסברים בפירוט ההליכים הניסיוניים של איתור וחילוץ פיזור לא ליניארי, כמו גם כיצד לשפר את הרזולוציה בעזרת מיקרוסקופ עירור רווי.

מדידת פיזור אי-לינאריות מNanoparticle Plasmonic יחיד

בכתב יד זה, היישום של מיקרוסקופ ראמאן מגורה (SRS), המתקבל על ידי שילוב של הגדרת הניסוי SRS הערכה עם מיקרוסקופ סריקת לייזר, מתואר. מיקרוסקופ SRS מבוסס על שני מקורות לייזר (שניים), טי-ספיר (Ti: Sa) ומתנד פרמטרי אופטי מסונכרן (פופו).

יישום של מיקרוסקופ לא לינארית על בסיס פיזור ראמאן מגורה

מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה (SRS) היא טכניקת הדמיה עוצמתית, לא פולשנית ונטולת תוויות. יישום מתפתח אחד הוא היסטולוגיה של ראמאן, שבה הדמיית SRS בשני צבעים במעברי החלבון והשומנים ראמאן משמשת ליצירת תמונות פסאודו-המטוקסילין ואוזין. כאן אנו מדגימים פרוטוקול להדמיית SRS בשני צבעים בזמן אמת לאבחון רקמות.

בזמן אמת, שני צבעים מגורה Raman פיזור הדמיה של מוח עכבר לאבחון רקמות

אנו מתארים את השימוש בספקטרוסקופיה סינכרוטרון רנטגן הקליטה (סאס) ועקיף X-ray טכניקות (XRD) כדי לבחון את הפרטים של תהליכי העיבור / deintercalation בחומרי אלקטרודה עבור סוללות ליתיום נטענת וNa-ion. שניהם באתרם וניסויים באתרו לשעבר נמצאים בשימוש כדי להבין את התנהגות מבנית רלוונטית להפעלתם של מכשירים...

אפיון של חומרי אלקטרודה לסוללות ליתיום יון ויון נתרן באמצעות טכניקות Synchrotron קרינה

שלבי מפתח בתפקוד החלבון, בפרט שינויים בקונפורמציה של עמוד השדרה ותגובות העברת פרוטונים, מתרחשים לעתים קרובות בסולם הזמן של מיקרו-שנייה עד אלפית השנייה. ניתן לחקור תהליכים דינמיים אלה על ידי ספקטרוסקופיה אינפרא אדום של טרנספורמציה פורייה, במיוחד עבור חלבונים שתפקודם מופעל על ידי אור.

העברת פרוטון והחלבון Dynamics קונפורמציה בחלבונים רגישים לאור בזמן נפתר-Step-לסרוק פורייה-להפוך ספקטרוסקופית אינפרא אדום

שיטה לחקירת המבנה של קולטן אור חלבון באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) מתוארת במאמר זה. מיפוי מאפיינים ננו-מכניים כמותי של PeakForce (PF-QNM) חושף דימרים חלבונים שלמים על משטח נציץ.

מיקרוסקופית כוח האטומי של אורות אדומים קולטני אור שימוש במיפוי PeakForce כמותי nanomechanical נכס

למד שיטת פיצוי לרווח מופחת במראות גלוונומטר במעקב מסלול סינוסי באמצעות בקרה פרופורציונלית-אינטגרלית-דיפרנציאלית. טכניקה זו משפרת דיוק בסריקה אופטית ללא צורך בחומרה נוספת.

מתודולוגיה רווח-פיצוי עבור סריקה סינוסי המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ב פרופורציונלי-אינטגרל-דיפרנציאל בקרה באמצעות טכניקות טרום דגש

גלה סרטונים נוספים