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

Het algemene doel van deze procedure is om een techniek te demonstreren om te compenseren voor de verliesreductie van galvanometerspiegels bij het volgen van een sinusgolfpad. Gebruik proportioneel-integraal-differentieel controle voor bewegingsonscherptecompensatie. Deze methode kan worden toegepast in het veld van optische techniek op problemen als doelwitvolgen, scancontrole en bewegingsonscherptecompensatie.

Het grote voordeel van deze techniek is dat deze vertrouwt op vooraf geconfigureerde parameters en de input-tot-outputverhouding, en geen extra actieve contourmodellen en hardware vereist. Voer het experiment uit op een optische werkbank. En bereid een galvanometerspiegel voor om op de werkbank te monteren.

De spiegel moet in een op maat gemaakte jig zitten, om te voorkomen dat de spiegel en zijn lichaam bewegen tijdens oscillaties. Plaats de jig en spiegel in een optische houder. Bevestig vervolgens de houder aan de optische werkbank om door te gaan.

Bedien de spiegel met een computer uitgerust met een A/D D/A Board. Verleng goed verbonden kabels van de board naar de spiegel. Verbind daar de kabels met de ingang en positieaansluitingen van de galvanometerspiegel.

Gebruik op de computer een grafische gebruikersinterface voor een sinusgolffunctiegenerator. Programmeer de interface om meerdere proeven uit te voeren met variabele Frequentie en Amplitude. 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 met 100 Hertz.

De binnenste lus is over de spanningsamplitude. Gebruik een minimale spanning van 10 millivolt. Gebruik voor een maximale spanning 500 millivolt.

Verhoog de spanning met 10 millivolt. Voer de duur van het sinusgolfpadsignaal in als 2000 samples. Drijf de spiegel aan met de computer en neem tegelijkertijd het positiesignaal op en bepaal de hoek.

Gebruik een apart bestand om de gegevens voor elke frequentie en elke spanningsamplitude op te slaan. Zodra alle gegevens zijn verzameld, plot de uitgangsamplitude 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 ingangsamplitude vertonen dan de hoge frequenties.

Dit toont de vermindering van versterking als functie van frequentie, waarvoor deze techniek compenseert. Sluit het niet-lineaire gedrag uit en concentreer je op het ongeveer lineaire gedeelte van de grafieken om de pre-emphasiscoëfficiënten te verkrijgen. Dit experiment vereist een bewegend beeld in het gezichtsveld van de spiegel.

Gebruik hiervoor een transportband die met 30 kilometer per uur kan bewegen. Het beeld voor dit experiment, een fijn textuurpatroon, is op tape afgedrukt en op de band aangebracht. Ga nu verder met het opzetten van de optische elementen.

Plaats een camera met een telefotolens, zodat deze de galvanometerspiegel kan gebruiken om de beweging van de transportband te volgen. Zorg ervoor dat de galvanometerspiegel is verbonden met de controlecomputer met pre-emphasissoftware. Om fatsoenlijke beelden vast te leggen, verlicht de transportband met een geschikte lichtbron.

Stel op de werkbank de juiste lensfocus in voor het computerscherm. Werk vervolgens aan het synchroniseren van de spiegel en de sluitertijd van de camera. Voer vervolgens de camera-instellingen in voor de verwachte beelden.

Deze afbeelding illustreert de timing die wordt gebruikt door de triggersoftware. Als functie van tijd wordt de hoek van de spiegel gegeven door de blauwe sinusvormige curve. De rode driehoekfunctie vertegenwoordigt de ideale spiegelhoek voor een scan als functie van tijd.

Centreer de sluitertijd wanneer de hoek op nul graden staat en met een positieve hoeksnelheid beweegt. Dit is waar de twee curven elkaar kruisen. Stel de software in om de camera de helft van de sluitertijd eerder te activeren en de helft van de sluitertijd later te beëindigen.

Gebruik de pre-emphasissoftware om de snelheid van de transportband in kilometers per uur in te voeren. Voer vervolgens de afstand van de camera tot de band in meters in. De software berekent de vereiste hoeksnelheid.

Voer vervolgens de frequentie in waarop de spiegel wordt aangedreven. De software berekent de ingangsamplitude. Gebruik de amplitude in de pre-emphasissoftware.

Zodra alle parameters zijn ingevoerd, ga terug naar de transportband. Laat de band bewegen met de snelheid die in de software is gebruikt om een bewegend beeld te creëren. Start de controlesoftware en begin met het opnemen van beelden van de camera.

de controller compenseert voor de traagheid van de galvanometerspiegel om beeldvervaging te verbeteren. Voor de pre-emphasistechniek was dit de grafiek van het uitgangssignaal als functie van het ingangssignaal. Na het toepassen van de techniek is dit de grafiek.

Bijna alle uitgangsgrafieken liggen op de lijn y gelijk aan x. Evenzo was dit voor de pre-emphasistechniek de grafiek van de versterking als functie van het ingangssignaal. Na het toepassen van de techniek liggen bijna alle amplitudegrafieken op de lijn y gelijk aan nul dB.

Dit is een afbeelding die op de transportband is geplaatst, getoond wanneer de band stilstaat. De blauwe lijn geeft aan waar het profiel aan de rechterkant is genomen. Dit is dezelfde afbeelding wanneer de transportband zich met 30 kilometer per uur beweegt en er geen bewegingsonscherptecompensatie actief is.

Hier is er bewegingsonscherptecompensatie, maar pre-emphasis is inactief. In deze laatste versie zijn zowel bewegingsonscherptecompensatie als de pre-emphasistechniek actief. Het vertegenwoordigt een grote verbetering ten opzichte van de twee andere opties.

Eenmaal beheerst kan deze techniek in één uur worden uitgevoerd als deze goed wordt uitgevoerd. Na de ontwikkeling heeft deze techniek de weg geëffend voor onderzoekers op het gebied van optische techniek om bewegingsonscherptecompensatie bij hogesnelheidsscannen te onderzoeken.