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 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.