Name: Gain-compensatie Methodologie voor een sinusvormige scan van een Galvanometer Spiegel in Proportioneel-Integral-Differential Control Met behulp van Pre-emphasis Technieken (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 1 s
Description: Leer een gain-compensatiemethode voor galvanometerspiegels met PID-regeling en pre-emphasis. Deze techniek minimaliseert bewegingsonscherpte in optische toepassingen zonder extra hardware.

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

De auteurs hebben geen bevestigingen.

1. Verwerving van Gain Gegevens voor een Galvanometer Mirror <ol><li> Bevestig de galvanometer spiegel zodanig dat het wordt gestabiliseerd om het te beschermen tegen beschadiging tijdens het oscilleren. Niet alleen de galvanometerspiegel, maar ook het lichaam van de galvanometerspiegel beweegt indien niet op zijn plaats bevestigd met een op maat gemaakte metalen mal met een rond gat voor de galvanometerspiegel. Bevestig de mal op een optische drager en een optische bank. </li><li> Verbinding BNC kabels van de AD / DA board via een aansluitblok met de ingang en de positie stopcontacten in de servo driver van de galvanometerspiegel. </li><li> Programmeer de sinusgolf functiegenerator een grafische gebruikersinterface (GUI) met de SDK van de AD / DA bord met C ++, dat in staat is een willekeurige frequentie, amplitude en duur in te stellen, zie figuur 3. Opmerking: Deze aangepaste functie generator draagt ​​bij aan het snijden van de tijdelijke kosten voor continue proeven in stap 1.5, omdat het proces is vele malen uitgevoerd. </li<html> &gt; <li> De frequentie te variëren van 100 Hz tot 500 Hz 100 Hz intervallen, en stel de amplitude variëren van 10 mV tot 500 mV bij 10 mV-intervallen in de GUI. Overall, 250 combinaties bestaan. 250 combinaties te testen, een dubbele lus efficiënt uit te voeren. De eerste lus is voor frequenties van 100 Hz tot 500 Hz, die 50 maal wordt uitgevoerd. De tweede lus voor amplitudes van 10 mV tot 500 mV, die ontworpen is voor 50 keer. </li><li> Voeg de sinus baansignaal in de AD / DA board voor 2000 bemonsteringen de duur van de GUI. Tegelijkertijd het positiesignaal van de galvanometerspiegel opnemen via de analoge waarde van de AD / DA board lezen. In C ++ coderen met behulp van een bibliotheek van AD / DA board, gebruiken dezelfde thread voor het schrijven en lezen in de programmering. Bereken het aantal graden galvanometerspiegel θ (schrijven informatie) van deze vergelijking <img alt="vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq2.jpg" /> waarin t de tijd,es / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg&quot;/&gt; amplitude, frequentie ƒ is. </li><li> Sla het positiesignaal data als CSV-bestand en omvat de waarde van de frequentie en amplitude in de bestandsnaam. </li><li> Herhaal stap 1,4-1,6 voor 250 iteraties. </li></ol> 2. Berekening Get Pre-emphasis coëfficiënten <ol><li> Breng een mediaan filter voor de CSV-bestanden (opgenomen signalen) om ruis te vermijden. De ruimtelijke omvang van het mediaan filter 5. </li><li> Het script om de piek-tot-piekwaarde (corresponderend met de amplitude vermenigvuldigd met 2) te berekenen, met behulp van MATLAB voor elke csvdossiers, zoals getoond in figuur 4 (de grafiek geeft de gegevens van de sinus weg). </li><li> Plot de piek-tot-piek gegevens op een grafiek om de lineariteit bij elke frequentie bepalen en beperken het gebruik van het invoergeluid amplitude als plaatsen zijn lineaire, zie figuur 5. NB: De niet-lineaire deel van de grafiek geeft verzadiging vande PID; vandaar, is het raadzaam om te voorkomen dat ze te gebruiken om de beperking van de specificatie van de controle veilig te stellen. </li><li> Uitvoeren lineaire regressie voor de piek-tot-piek gegevens in een spreadsheet de lineaire interpolatiecoëfficiënten van elke frequentie te verkrijgen. Daarbij zijn vijf sets pistes en onderschept verkregen. Zij corresponderen met de frequenties van 100 Hz tot 500 Hz bij elke 100 Hz. Een benadering van de rechte lijn van 300 Hz wordt weergegeven in figuur 5 (A) en lineaire interpolatiecoëfficiënten voor elke frequentie worden in tabel 1. </li><li> Gebruik kwadratische meervoudige lineaire regressie, interpolatie uitvoeren vierde macht de quartaire interpolatiecoëfficiënten (pre-emphasis coëfficiënten) in de spreadsheet van de lineaire interpolatiecoëfficiënten van elke frequentie te verkrijgen. De pre-emphasis coëfficiënten worden weergegeven in tabel 2. Opmerking: In dit onderzoek, de lineaire interpolatiecoëfficiënten variëren in de vorm van een quadratic curve; echter, andere typen functies zoals kwadratische en kubische vergelijkingen worden toegepast indien de fout minimaal is. </li></ol> 3. Online Signal Amplification Op basis van de Pre-emphasis Techniek <ol><li> Voer de software die de bijgewerkte ingang amplitudewaarde berekent <img alt="vergelijking 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> de ideale doorvoer amplitudewaarde <img alt="vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> en de frequentie ƒ met de pre-emphasis coëfficiënten. <ol><li> Sparen vooraccentuering coëfficiënten constante waarden in de C ++ software. Wanneer het apparaat wordt bijgewerkt, worden deze constante waarden ook bijgewerkt. </li><li> Een functie programmeren <img alt="vergelijking 7" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq7.jpg" /> in de C ++ software en het verkrijgen van de lineaire interpolatiecoëfficiënten. Zij vervangen voor ai, bi, ci, di,en Ei van de vergelijking en tabel 2. </li><li> Een functie programmeren <img alt="vergelijking 13" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq13.jpg" /> in de C ++ software en krijgen een bijgewerkte ingang amplitudewaarde <img alt="vergelijking 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> ter vervanging van <img alt="vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> en lineaire interpolatiecoëfficiënten dat in stap 3.1.2 werd verkregen. </li></ol></li><li> Herhaal stap 1,4-1,6 voor willekeurige tijden met <img alt="vergelijking 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> met de pre-emphasis techniek de GUI.NOTE: Om verzadiging van het gebied van PID controle te voorkomen, op 400 mV tot 200 Hz, 200 mV tot 300 Hz, 100 mV tot 400 Hz en 50 mV tot 500 Hz. </li><li> Herhaal stap 2.2 en plot piek-tot-piek gegevens als een grafiek aan de verbetering van de winst weer te geven. </li></ol> 4. Experiment op Motion-blur Compensation <ol><li> Bereid een transportband kan bewegen met 30 km / h en een riem die kan hechten aan structuren plakkerig. De op maat gemaakte transportband is samengesteld uit een verkort regelmotor, strijkijzer rubberen band, enzovoort. Deze kan worden vervangen pasklare transportband snelheid regelen. </li><li> Afdrukken van een fijne structuur patroon op bedrukbare tape plakken op de transportband. OPMERKING: De geplakte structuur is getoond in figuur 6. De strepen worden geprogrammeerd met behulp van een bibliotheek &quot;ofxPDF&quot; in openFrameworks, en het fotografische beeld is van een stock photo bedrijf. </li><li> Opgezet optische inrichtingen zoals een camera, een lens en een verlichtingssysteem, zoals getoond in figuur 2. Plaats de galvanometer spiegel voor de lens die is aangesloten op de camera, en plaats de belichting aan de transportband verlichten. <ol><li> Stel de camera frequentie 333 Hz, de blootstellingstijd aan 1 ms, en het aantal pixels 848 * 960 (breedte x hoogte). </li><html></ol></li><li> Synchroniseert de rotatie timing van de galvanometerspiegel en de belichtingstijd van de camera. In de software, indien de openingshoek van de galvanometerspiegel komt de positie waar blootstelling start het programma stuurt een software trekker in de camera. De timing van software trekker wordt geïllustreerd in figuur 7. </li><li> Voer de snelheid van de transportband vt (30 km / h) en de afstand van de camera tot de transportband L (3,0 m) te berekenen gewenste hoeksnelheid ω r van de galvanometerspiegel in de GUI zoals in figuur 8. ω r wordt als volgt berekend: <img alt="vergelijking 18" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq18.jpg" /></li><li> Voer de frequentie ƒ (330.0 Hz) in het GUI zoals in figuur 8 te berekenen oorspronkelijke ingangsamplitude <img alt="vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> . BerekenenVergelijking 3&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg&quot; /&gt; als volgt: <img alt="vergelijking 19" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq19.jpg" /></li><li> Knippen en plakken <img alt="vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> in de broncode, en draai de galvanometer met pre-nadruk regelgrootte θ de galvanometer servobestuurder als volgt: <img alt="vergelijking 20" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq20.jpg" /> waarin t de tijd. Figuur 7 illustreert hoe θ wordt berekend uit A. </li><li> Beelden opnemen wanneer de transportband beweegt met vt (30 km / h). OPMERKING: Figuur 9 illustreert de beweging van de transportband. </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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dit artikel een procedure die kan expanderen de sinusvormige frequentiegebied zeer nauwkeurige traject bereiken monitoring met de PID-regeling. Omdat de gevoeligheid van een galvanometerspiegel wordt beperkt door de traagheid, is het essentieel om een ​​galvanometerspiegel gebruiken als de stuurbaan steil. Echter, in dit onderzoek, stellen we een methode om de specificatie van de controle te verbeteren en vervolgens bewijzen dat de methode door het verkrijgen van experimentele resultaten. In...

Diverse optische aandrijvingen en besturing werkwijzen geschikt voor diverse optische toepassingen zijn voorgesteld en ontwikkeld 1, 2. Deze optische actuators kunnen de optische weg besturen; galvanometer spiegels bieden vooral een goede balans in termen van nauwkeurigheid, snelheid, mobiliteit, en kost 3, 4, 5. Eigenlijk is het voordeel van de snelheid en nauwkeurigheid van galvanometer spiegels heeft geleid tot de realisatie van verschillende optische toepassingen, zoals het volgen van het doel en tekenen, aftaststuurmiddelen en bewegingsonscherpte compensatie 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Echter, in onze vorige motion-blur compensation systeem, een galvanometerspiegel behulp van een proportionele-integraal- differentiaal (PID) regelaar verschaft een kleine versterking; dus het was moeilijk om een hogere frequentie en een hogere snelheid 11 bereiken. Anderzijds, PID-regeling is een veel toegepaste werkwijze, omdat deze voldoet aan een bepaald volgnauwkeurigheid 13. Verschillende werkwijzen zijn voorgesteld om de versterking in PID control corrigeren. Als een typische oplossing, wordt de PID-regeling parameter tuning handmatig uitgevoerd. Echter, het kost tijd en speciale vaardigheden te onderhouden. Een meer geavanceerde methode, een auto-tuning functie om de parameters automatisch te bepalen, is voorgesteld en wordt veel gebruikt 14. De volgnauwkeurigheid voor snelle operaties is verbeterd met de automatische instelling functie wanneer de waarde van de versterking P toeneemt. Echter, dit verhoogt ook de convergentie tijd en ruis in het lage-snelheidsbereik. Vandaar dat de volgnauwkeurigheid niett noodzakelijkerwijs verbeterd. Hoewel een zelfregelende controller kan worden afgestemd op geschikte parameters voor PID-regeling instellen, de afstemming introduceert een vertraging vanwege de noodzaak om geschikte parameters te verkrijgen; daarom is het moeilijk om deze methode in real-time toepassingen 15 vast te stellen. Een uitgebreide PID-regelaar 16, 17 en een verlengd voorspellende besturing 18 zijn voorgesteld voor algemene PID verlengen en de volgprestatie van galvanometer spiegels voor verschillende wegen volgen, bijvoorbeeld driehoekige golven, zaagtandgolven en sinusgolven verbeteren. In deze systemen is de galvanometer systeem als een zwarte doos, terwijl een model van het controlesysteem vereist was, en het besturingssysteem niet als black box beschouwd. Vandaar dat deze methoden vereisen dat hun model voor elke galvanometerspiegel worden bijgewerkt. Ofschoon Mnerie et al. gevalideerde hun methode focusing een gedetailleerde uitgangsgolfvorm en fase hebben hun onderzoek niet de verzwakking van het gehele golf. In feite, in het lopende onderzoek 11, de versterking was significant verlaagd wanneer de sinusvormige frequentie was hoog, waardoor de noodzaak aangeven voor het compenseren van de versterking van de gehele golf. In dit onderzoek wordt onze procedure voor gain compensatie PID regeling 12 gebaseerd op de pre-emphasis techniek 19, 20, 21 -a methode om de kwaliteit of communicatiesnelheid verhogen in de communicatietechniek-hetgeen de constructie van een experimenteel systeem maakt gebruik bestaande apparatuur. Figuur 1 toont de stroomstructuur. De pre-emphasis techniek kunnen verkrijgen op voorhand de gewenste uitvoerwaarde van een invoerwaarde, waarbij PID niet effectief, zelfs wanneer de galvanometerspiegelen de controller worden als zwarte dozen. Hierdoor kunnen zij de frequentie en amplitude bereik waarin een versterking van 0 dB zonder afstemmen van de PID-parameters worden verkregen breiden. Wanneer de versterkingsfactor versterkt, de responsiekarakteristiek van de galvanometerspiegel algemeen af ​​bij verschillende frequenties, en daarom moeten we elke frequentie amplificatie coëfficiënten amplificeren. Aldus is een sinusgolf is geschikt voor de pre-emphasis techniek, aangezien er slechts één frequentie in elk sinusgolf. In dit onderzoek, omdat we versterkingscompensatie toepassing bewegingsonscherpte compensatie verwezenlijken, het stuursignaal beperkt tot sinus scannen en het sinusgolfsignaal vormt een enkele frequentie, in tegenstelling tot andere golven, zoals driehoekig en zaagtandgolven. Verder wordt het ingangssignaal in de galvanometerspiegel direct bijgewerkt in de volgende cyclus door de open lus na de voorvervorming coëfficiënten worden ingesteld. Met andere woorden, moeten we to ken alleen de input-naar-output ratio aan de regelaar beschouwen als een zwarte doos en gedetailleerde modellering niet vereist. Deze eenvoud maakt het mogelijk ons ​​systeem eenvoudig worden ingebed in toepassingen. Het algemene doel van deze methode is om een ​​experimentele procedure bewegingsonscherpte compensatie vestigen als een verzoek van versterkingscompensatie met de pre-emphasis techniek. Meerdere hardware-inrichtingen worden gebruikt bij deze procedures, zoals een galvanometer spiegel, een camera, een transportband, verlichting, en een lens. Central software-gebruiker ontwikkelde programma&#39;s geschreven in C ++ vormen ook een deel van het systeem. Figuur 2 een schematische weergave van de experimentele opstelling. De galvanometerspiegel roteert in versterking gecompenseerde hoeksnelheid, waardoor het mogelijk is de hoeveelheid vervaging van de beelden te beoordelen.

<table><tbody><tr><td>Galvanometer spiegel</td><td>Cambridge Technology</td><td>M3s X-as</td><td></td></tr><tr><td>Op maat gemaakte metalen mal</td><td>ASKK</td><td>-</td><td>Met rond gat voor galvanometer spiegel</td></tr><tr><td>Optische drager</td><td>SIGMAKOKI</td><td>CAA-60L</td><td></td></tr><tr><td>Optische werkbank</td><td>SIGMAKOKI</td><td>OBT-1500LH</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscoop</td><td>Tektronix</td><td>MSO 4054</td><td></td></tr><tr><td>AD/DA board</td><td>Interface</td><td>PCI-361216</td><td></td></tr><tr><td>PC</td><td>DELL</td><td>Precision T3600</td><td></td></tr><tr><td>Galvanometer spiegel servoregelaar</td><td>Cambridge Technology</td><td>Minisax</td><td></td></tr><tr><td>Lens</td><td>Nikon</td><td>AF-S NIKKOR 200mm f/2G ED VR II&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Hogesnelheidscamera</td><td>Mikrotron</td><td>Eosens MC4083</td><td>Uit productie, maar verkocht als MC4087. De kabelverbinding is anders dan MC4083</td></tr><tr><td>Transportband</td><td>ASUKA</td><td>-</td><td>Met een snelheidsregelmotor(BX5120A-A gemaakt door Oriental Motor), ijzeren rubberen band(100-F20-800A-J gemaakt door NOK), enzovoort</td></tr><tr><td>Afdrukbare tape</td><td>A-one</td><td>F20A4-6</td><td></td></tr><tr><td>Fotografische textuur</td><td>Shutterstock, Inc.</td><td>231357754</td><td>Gedrukte computermoederbord met microcircuit, close-up</td></tr><tr><td>Klepblok</td><td>Interface</td><td>TNS-6851B</td><td></td></tr><tr><td>CoaXPress board</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>

gain-compensatie methodologie voor een sinusvormige scan van een galvanometer spiegel in proportioneel-integral-differential control met behulp van pre-emphasis technieken

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

Galvanometer spiegels worden gebruikt voor optische toepassingen zoals doelvolging, tekenen en aftaststuurmiddelen vanwege hun hoge snelheid en nauwkeurigheid. Echter, de reactie van een galvanometerspiegel beperkt door zijn traagheid; vandaar dat de versterking van een galvanometerspiegel verminderd wanneer de stuurbaan steil. In dit onderzoek stellen we een methode om de overeenkomstige frequenter bij gebruik van een pre-emphasis techniek voor het compenseren van de versterking verminderen van galvanometer spiegels sinusvormige baan volgen met behulp proportioneel-integraal- differentiaal (PID) besturing. De pre-emphasis techniek verkrijgt een invoerwaarde voor een gewenste uitvoerwaarde van tevoren. Toepassing van deze methode om de galvanometerspiegel het ruwe versterking van een galvanometerspiegel elke frequentie en amplitude sinusvormige baan volgen met behulp van een PID regelaar controleren berekend. Waar PID-regeling is niet effectief, het handhaven van een winst van 0 dB aan het traject volgen nauwkeurigheid te verbeteren, is het mogelijk omuitbreiding van het snelheidsbereik waarin een versterking van 0 dB zonder afstemmen van de PID-parameters worden verkregen. Echter, indien er slechts één frequentie amplificatie mogelijk met een enkele pre-versterkingscoëfficiënt. Daarom is een sinusgolf is geschikt voor deze techniek, in tegenstelling tot driehoekig en zaagtandgolven. Daarom kunnen we een pre-emphasis techniek goed te keuren om de parameters te configureren op voorhand, en we hoeven geen extra actieve controle modellen en hardware voor te bereiden. De parameters worden direct bijgewerkt in de volgende cyclus door de open lus na de voorvervorming coëfficiënten worden ingesteld. Met andere woorden, om de controller te beschouwen als een zwarte doos, moeten we alleen de input-to-output ratio kennen, en gedetailleerde modellering is niet vereist. Deze eenvoud maakt het mogelijk ons ​​systeem eenvoudig worden ingebed in toepassingen. Onze methode met behulp van de pre-emphasis techniek voor een motion-blur compensatie systeem en het experiment uitgevoerd om de methode te evalueren worden toegelicht.

De hier gepresenteerde resultaten werden verkregen met behulp van een AD / DA board en een camera. Figuur 1 toont de gang van de accentuering techniek; daarom is de kern van dit artikel. Behoeft de parameters van de PID regeling na de initialiseringstoestand stellen; vandaar, het online proces is aanzienlijk eenvoudig. Figuur 10 toont de resultaten verkregen door de pre-emphasis techniek ons s...

Wij stellen een werkwijze om de corresponderende frequentie verlengen met behulp van een pre-emphasis techniek. Deze methode compenseert de gain reductie van een galvanometerspiegel in sinusvormige baan volgen met behulp proportioneel-integraal- differentiaal control.

Gain-compensatie Methodologie voor een sinusvormige scan van een Galvanometer Spiegel in Proportioneel-Integral-Differential Control Met behulp van Pre-emphasis Technieken

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

Het algemene doel van deze procedure is om een techniek te demonstreren om de versterkingsreductie van galvanometerspiegels bij sinusgolfpadtracking te compenseren. Hierbij wordt proportioneel-integraal-differentieel regelmechanisme gebruikt voor de compensatie van bewegingsonscherpte. Deze methode kan in het veld van de optische techniek worden toegepast op problemen zoals doelvolging, scanbesturing en de compensatie van bewegingsonscherpte.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze gebaseerd is op vooraf geconfigureerde parameters en de input-outputverhouding, en geen aanvullende actieve contourmodellen en hardware vereist. Voer het experiment uit op een optische bank. Bereid een galvanometerspiegel voor om op de bank te monteren.De spiegel moet in een op maat gemaakte mal worden geplaatst, om te voorkomen dat de spiegel en de behuizing verschuiven tijdens de oscillaties. Plaats de mal en de spiegel in een optische houder. Bevestig vervolgens de houder aan de optische bank om verder te gaan.Bestuur de spiegel met een computer die is uitgerust met een A/D D/A-kaart. Leid correct aangesloten kabels van de kaart naar de spiegel. Sluit daar de kabels aan op de ingangs- en positiecontacten van de galvanometerspiegel.Gebruik op de computer een grafische gebruikersinterface voor een sinusgolf-functiegenerator. Programmeer de interface om meerdere proeven uit te voeren terwijl de frequentie en amplitude variëren. Gebruik voor dit experiment een buitenste lus over een frequentiebereik.Stel de minimale frequentie in op 100 Hertz. Stel de maximale frequentie in op 500 Hertz. Verhoog de frequentie in stappen van 100 Hertz.De binnenste lus loopt over de voltage-amplitude. Gebruik een minimumvoltage van 10 millivolts. Gebruik voor het maximumvoltage 500 millivolts.Verhoog de spanning met 10 millivolts. Voer de duur van het sinusgolfpadsignaal in als 2000 samplings. Stuur de spiegel aan met de computer en registreer gelijktijdig het positie-signaal om de hoek te bepalen.Gebruik een apart bestand om de gegevens voor elke frequentie en elke spanningsamplitude op te slaan. Zodra alle gegevens zijn verzameld, wordt de uitgangsamplitude uitgezet als functie van de ingangsamplitude voor elk van de frequenties. Merk op dat de gegevens voor de lage frequenties een grotere uitgangsamplitude als functie van de ingangsamplitude vertonen dan de hoge frequenties.Dit demonstreert de afname van de versterking als functie van de frequentie, waarvoor deze techniek compenseert. Sluit het niet-lineaire gedrag uit en focus op het bij benadering lineaire gedeelte van de grafieken om de pre-emphasis-coëfficiënten te bepalen. Voor dit experiment is een bewegend beeld in het gezichtsveld van de spiegel vereist.Om dit te bereiken, wordt een transportband gebruikt die met 30 kilometers per uur kan bewegen. De afbeelding voor dit experiment, een patroon met een fijne textuur, is op tape geprint en op de band aangebracht. Ga nu verder met het opstellen van de optische elementen.Plaats een camera met een telelens zodanig dat deze de galvanometer-spiegel kan gebruiken om de beweging van de transportband te volgen. Zorg ervoor dat de galvanometer-spiegel is verbonden met de besturingscomputer met pre-emphasis software. Om kwalitatieve beelden vast te leggen, dient de transportband te worden verlicht met een geschikte lichtbron.Stel bij de werkbank de juiste lensfocus in voor het computerscherm. Synchroniseer vervolgens de spiegel en de belichtingstijd van de camera. Voer daarna de camerainstellingen in voor de verwachte beelden.Deze afbeelding illustreert de timing die door de trigger-software wordt gebruikt. De spiegelhoek wordt, als functie van de tijd, weergegeven door de blauwe sinuscurve. De rode driehoeksfunctie representeert de ideale spiegelhoek voor een scan als functie van de tijd.Centreer de belichtingstijd op het moment dat de hoek nul graden is en beweegt met een positieve hoeksnelheid. Dit is het punt waar de twee curven elkaar snijden. Stel de software zo in dat de camera een halve belichtingstijd eerder wordt geactiveerd en een halve belichtingstijd later stopt.Voer met de pre-emphasis-software de snelheid van de transportband in kilometers per uur in. Voer vervolgens de afstand van de camera tot de band in meters in. De software berekent de vereiste hoeksnelheid.Voer vervolgens de frequentie in waarmee de spiegel wordt aangestuurd. De software berekent de ingangsamplitude. Gebruik deze amplitude in de pre-emphasis-software.Zodra alle parameters zijn ingevoerd, keert u terug naar de transportband. Start de band met de snelheid die in de software is gebruikt om een bewegend beeld te creëren. Start de besturingssoftware en begin met het opnemen van beelden van de camera.de controller compenseert de traagheid van de galvanometer-spiegel om beeldonscherpte te verminderen. Vóór de pre-emphasis-techniek was dit de grafiek van het uitgangssignaal als functie van het ingangssignaal. Na toepassing van de techniek is dit de grafiek.Bijna alle output-plots liggen op de lijn y is gelijk aan x. Op dezelfde manier was dit vóór de pre-emphasis-techniek de plot van de versterking als functie van het ingangssignaal. Na toepassing van de techniek liggen bijna alle amplitudeplots op de lijn y is gelijk aan 0 dB.Dit is een afbeelding van een object dat op de transportband is geplaatst, weergegeven terwijl de band in rust is. De blauwe lijn geeft aan waar het profiel aan de rechterkant is genomen. Dit is dezelfde afbeelding wanneer de transportband met 30 kilometer per uur beweegt en er geen compensatie voor bewegingsonscherpte actief is.Hier is er sprake van compensatie voor bewegingsonscherpte, maar de pre-emphasis is inactief. In deze definitieve versie zijn zowel de compensatie voor bewegingsonscherpte als de pre-emphasis-techniek actief. Dit vertegenwoordigt een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de twee andere opties.Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in één uur worden uitgevoerd mits dit correct gebeurt. Na de ontwikkeling van deze techniek werd de weg vrijgemaakt voor onderzoekers in het veld van de optische engineering om bewegingsonscherptecompensatie bij hogesnelheidsscan-toepassingen te verkennen.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We maken gebruik van een closed-loop fly-machine-interface aan algemene principes te onderzoeken in neuronale controle.

Een experimenteel platform op de Closed-loop prestaties van Brain-machine-interfaces Study

De complete bouw van een aangepaste, real-time confocale scanning imaging-systeem is beschreven. Dit systeem, dat gemakkelijk kan worden gebruikt voor video-rate microscopie en microendoscopy, zorgt voor een scala aan imaging-geometrieën en toepassingen die niet toegankelijk zijn met behulp van standaard commerciële confocale systemen, tegen een fractie van de kosten.

Video-rate Scanning confocale microscopie en Microendoscopy

Scanning-probe single-electron capaciteit spectroscopie vergemakkelijkt de studie van single-elektron beweging in gelokaliseerde ondergrond regio. Een gevoelige charge-detectieschakeling wordt opgenomen in een cryogene scanning probe microscoop kleine systemen doteringsatomen onderzoeken onder de oppervlakte van halfgeleider monsters.

Scanning-probe Single-electron Capaciteit Spectroscopie

Het robuuste apparaat ontwerp van fringing-veld elektrostatische MEMS actuatoren resultaten in inherent lage squeeze-film demping omstandigheden en lange afwikkeling keer bij het uitvoeren van schakelingen met behulp van conventionele stap voorspanning. Real-time schakeltijd verbetering met DC-dynamische golfvormen vermindert de afwikkeling van de tijd van fringing-veld MEMS aandrijvingen bij de overgang tussen de up-to-down en down-to-up toestanden.

Real-Time DC-dynamische Biasing Methode voor het omschakelen Tijd Verbetering Ernstig Underdamped Fringing-veld elektrostatische MEMS Aandrijvingen

Verzadigbare en omgekeerde verzadigingsverstrooiing werden ontdekt in geïsoleerde plasmonische deeltjes en toegepast als een nieuwe niet-blekende contrastmethode in superresolutiemicroscopie. Hier worden de experimentele procedures voor het detecteren en extraheren van niet-lineaire verstrooiing in detail uitgelegd, evenals hoe de resolutie kan worden verbeterd met behulp van verzadigd excimitatiemicroscopie.

Meting van Verstrooiing lineariteiten van een Single Plasmonische Nanodeeltje

In dit manuscript wordt de implementatie beschreven van een gestimuleerde Raman verstrooiing (SRS) Microscoop, verkregen door de integratie van een SRS experimentele opstelling met een laser scanning microscoop. De SRS-Microscoop is gebaseerd op twee femtosecondelaser (FS) laserbronnen, een TI-Sapphire (TI: SA) en gesynchroniseerde optische parametrische oscillator (OPO).

Implementatie van een niet-lineaire Microscoop op basis van gestimuleerde Raman verstrooiing

Gestimuleerde Raman-verstrooiingsmicroscopie (SRS) is een krachtige, niet-destructieve en labelvrije beeldvormingstechniek. Een opkomende toepassing is gestimuleerde Raman-histologie, waarbij tweekleurige SRS-beeldvorming bij de eiwit- en lipide Raman-overgangen wordt gebruikt om pseudo-hematoxyline- en eosinebeelden te genereren. Hier demonstreren we een protocol voor real-time, tweekleurige SRS-beeldvorming voor weefseldiagnose.

Real-time, tweekleurige gestimuleerde Raman-verstrooiingsbeeldvorming van muizenhersenen voor weefseldiagnose

We beschrijven het gebruik van synchrotron X-straal absorptie spectroscopie (XAS) en röntgendiffractie (XRD) technieken om details van intercalatie / deintercalation processen elektrodematerialen voor Li-ion en Na-ion batterijen probe. Zowel in situ en ex situ experimenten worden gebruikt om structurele gedrag van de werking van inrichtingen relevante begrijpen...

Karakterisering van elektrode materialen voor lithium-ion en Natrium ion accu&#39;s met synchrotron straling Technieken

Belangrijke stappen van eiwitfunctie, met name conformationele veranderingen in de ruggengraat en protonoverdrachtreacties, vinden vaak plaats op de microseconden tot milliseconden tijdschaal. Deze dynamische processen kunnen worden bestudeerd door middel van tijdopgeloste step-scan Fourier-transform infraroodspectroscopie, met name voor eiwitten waarvan de functie wordt geactiveerd door licht.

Proton Transfer en eiwitconformatie Dynamiek in lichtgevoelige eiwitten door Tijdsgeresolveerde Step-scan Fourier-Transform Infrared Spectroscopy

Een methode voor het onderzoeken van de structuur van een eiwitfotoreceptor met behulp van atoomkrachtmicroscopie (AFM) wordt beschreven in dit artikel. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) onthult intacte eiwitdimeren op een mica-oppervlak.

Atomic Force Microscopy van Red-Light Fotoreceptoren behulp PeakForce Kwantitatieve Nanomechanical Property Mapping

Leer een gain-compensatiemethode voor galvanometerspiegels met PID-regeling en pre-emphasis. Deze techniek minimaliseert bewegingsonscherpte in optische toepassingen zonder extra hardware.

Gain-compensatie Methodologie voor een sinusvormige scan van een Galvanometer Spiegel in Proportioneel-Integral-Differential Control Met behulp van Pre-emphasis Technieken (Video) | JoVE Journal

Gain-compensatie Methodologie voor een sinusvormige scan van een Galvanometer Spiegel in Proportioneel-Integral-Differential Control Met behulp van Pre-emphasis Technieken

Meer video's verkennen