2017년 4월 4일
우리는 프리 - 엠 퍼시스 기술을 이용하여 대응하는 주파수를 확장하는 방법을 제안한다. 이 방법은 비례 적분 미분 제어를 사용하여 추적 정현파 경로의 갈바 노 미러의 이득 감소를 보상한다.
이 절차의 전반적인 목표는 사인파 경로 추적에서 검류계 미러의 이득 감소를 보상하는 기술을 시연하는 것입니다. 모션 블러 보정을 위한 비례-적분-차등 제어 사용. 이 방법은 광학 공학 분야에서 표적 추적, 스캐닝 제어 및 모션 블러 보정과 같은 문제에 적용할 수 있습니다.
이 기술의 주요 장점은 사전 구성된 매개변수와 입력-출력 비율에 의존하며 추가 활성 윤곽 모델 및 하드웨어가 필요하지 않다는 것입니다. 광학 벤치에서 실험을 수행합니다. 그리고 벤치에 장착할 검류계 거울을 준비합니다.
거울은 진동 중에 거울과 몸체가 움직이는 것을 방지하기 위해 맞춤형 지그에 있어야 합니다. 지그와 미러를 광학 마운트에 놓습니다. 그런 다음 마운트를 광학 벤치에 고정하여 계속합니다.
A/D D/A 보드가 장착된 컴퓨터로 미러를 제어합니다. 보드에서 미러까지 올바르게 연결된 케이블을 연장합니다. 거기에서 케이블을 검류계 미러의 입력 및 위치 소켓에 연결합니다.
컴퓨터에서는 사인파 함수 발생기를 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 사용합니다. 주파수와 진폭을 변화시키면서 여러 시도를 수행하도록 인터페이스를 프로그래밍할 수 있습니다. 이 실험에서는 주파수 범위에서 외부 루프를 사용합니다.
최소 주파수를 100헤르츠로 설정합니다. 최대 주파수를 500Hz로 설정합니다. 주파수를 100헤르츠씩 증가시킵니다.
내부 루프는 전압 진폭을 초과합니다. 10밀리볼트의 최소 전압을 사용하십시오. 최대 전압의 경우 500밀리볼트를 사용하십시오.
전압을 10밀리볼트씩 증가시킵니다. 사인파 경로 신호의 지속 시간을 2000개의 샘플링으로 입력합니다. 컴퓨터로 미러를 구동하고 동시에 위치 신호를 기록하고 각도를 결정합니다.
별도의 파일을 사용하여 각 주파수 및 각 전압 진폭에 대한 데이터를 저장합니다. 모든 데이터가 수집되면 출력 진폭을 각 주파수에 대한 입력 진폭의 함수로 플로팅합니다. 참고로, 저주파에 대한 데이터는 고주파수보다 입력 진폭의 함수로 더 큰 출력 진폭을 보여줍니다.
이것은 이득의 감소를 주파수의 함수로 보여주며, 이 기술은 이를 보상합니다. 비선형 거동을 제외하고 플롯의 근사적 선형 부분에 초점을 맞춰 프리엠퍼시스 계수를 구합니다. 이 실험은 거울을 볼 수 있는 움직이는 이미지를 필요로 합니다.
이를 위해 시속 30km로 이동할 수 있는 컨베이어 벨트를 사용하십시오. 이 실험을 위한 이미지인 미세한 질감 패턴은 테이프에 인쇄되어 벨트에 적용되었습니다. 이제 광학 요소를 설정합니다.
검류계 거울을 사용하여 컨베이어 벨트의 움직임을 추적할 수 있도록 망원 렌즈가 있는 카메라를 배치하십시오. 검류계 미러가 프리엠퍼시스 소프트웨어가 있는 제어 컴퓨터에 연결되어 있는지 확인하십시오. 괜찮은 이미지를 캡처하려면 적절한 광원으로 컨베이어 벨트를 비춥니다.
벤치에서 컴퓨터 디스플레이에 적합한 렌즈 초점을 설정합니다. 다음으로 카메라의 미러와 노출 시간을 동기화합니다. 그런 다음 예상 이미지에 대한 카메라 설정을 입력합니다.
이 그림에서는 트리거 소프트웨어에서 사용하는 타이밍을 보여 줍니다. 시간의 함수로 거울 각도는 파란색 사인파 곡선으로 제공됩니다. 빨간색 삼각형 기능은 스캔에 이상적인 미러 각도를 시간 함수로 나타냅니다.
각도가 0도이고 양의 각속도로 이동할 때 노출 시간을 중심에 둡니다. 이것은 두 곡선이 교차하는 곳입니다. 노출 시간의 절반을 더 일찍 트리거하고 노출 시간의 절반을 나중에 끝내도록 소프트웨어를 설정합니다.
프리엠퍼시스 소프트웨어를 사용하여 컨베이어 벨트 속도를 시간당 킬로미터 단위로 입력합니다. 그런 다음 카메라에서 벨트까지의 거리를 미터 단위로 입력합니다. 소프트웨어가 필요한 각속도를 계산합니다.
다음으로 미러가 구동되는 주파수를 입력합니다. 소프트웨어가 입력 진폭을 계산합니다. 프리엠퍼시스 소프트웨어에서 진폭을 사용합니다.
모든 매개변수가 입력되면 컨베이어 벨트로 돌아갑니다. 소프트웨어에서 사용되는 속도로 벨트를 움직이기 시작하여 동영상을 만듭니다. 제어 소프트웨어를 시작하고 카메라에서 이미지 녹화를 시작합니다.
컨트롤러는 검류계 미러의 관성을 보정하여 이미지 흐림을 개선합니다. 프리엠퍼시스 기법 이전에는 입력 신호의 함수로서 출력 신호의 플롯이었습니다. 기술을 적용한 후 이것이 플롯입니다.
거의 모든 출력 플롯은 y가 x와 같은 선에 있습니다. 마찬가지로, 프리 엠퍼시스 기법 이전에는 입력 신호의 함수로서의 이득 플롯이었습니다. 이 기법을 적용한 후 거의 모든 진폭 플롯은 y가 0dB와 같은 선에 있습니다.
컨베이어 벨트에 놓인 이미지로, 벨트가 정지해 있을 때 표시됩니다. 파란색 선은 오른쪽의 프로필이 촬영된 위치를 나타냅니다. 컨베이어 벨트가 시속 30km로 움직이고 모션 블러 보정이 활성화되지 않은 경우와 동일한 이미지입니다.
여기에는 모션 블러 보정이 있지만 사전 강조는 비활성화되어 있습니다. 이 최종 버전에서는 모션 블러 보정과 프리 엠퍼시스 기술이 모두 활성화되어 있습니다. 이는 다른 두 가지 옵션에 비해 크게 개선되었음을 나타냅니다.
이 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 한 시간 안에 완료할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 광학 공학 분야의 연구원들이 고속 스캐닝에서 모션 블러 보정을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.
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이 문서는 사인파 경로 추적 중 겔바노미터 거울의 이득 감소를 보상하는 방법을 제시합니다. 이 기술은 비례-적분-미분 제어를 이용하여 광학 공학 응용 분야의 모션 블러 문제를 해결합니다.
This method addresses gain reduction in galvanometer mirrors during sine-wave path tracking, a critical challenge in high-speed optical scanning systems. By using pre-emphasis techniques with proportional-integral-differential control, it enables consistent 0 dB gain across frequencies without additional hardware, improving tracking accuracy for motion-blur compensation. This supports predictive confidence in optical engineering workflows where precise beam positioning is required for target tracking and scanning applications.
The method integrates into optical control workflows where galvanometer mirrors direct laser beams for sample interrogation, particularly in systems requiring sine-wave scanning for motion-blur compensation.