Summary
Wir schlagen vor, ein Verfahren mit der entsprechenden Frequenz zu erweitern, indem eine Preemphasis-Technik. Dieses Verfahren kompensiert die Verstärkungsreduzierung eines Galvanometerspiegels in Pfad Sinuswellensteuer Proportional-Integral-Differential unter Verwendung von Tracking.
Abstract
Galvanometerspiegel sind für optische Anwendungen, wie beispielsweise die Zielverfolgung, Zeichnen und Abtaststeuerung wegen ihrer hohen Geschwindigkeit und Genauigkeit verwendet. Jedoch ist die Reaktionsfähigkeit eines Galvanometerspiegels durch seine Trägheit begrenzt; Daher wird die Verstärkung eines Galvanometerspiegels verringert, wenn die Regelstrecke steil ist. In dieser Forschung, schlagen wir ein Verfahren die entsprechende Frequenz unter Verwendung einer Preemphasis-Technik erweitern für die Verstärkungsreduzierung von Galvanometerspiegel in Sinuspfad zu kompensieren Proportional-Integral-Differential (PID) -Steuerung Verfolgung verwendet wird. Die Pre-Emphasis-Technik erhält einen Eingangswert für einen Wert gewünschten Ausgangs im Voraus. Die Anwendung dieser Methode, die Galvanometerspiegel zu steuern, in jeder Frequenz und Amplitude des Ausgangsverstärkung eines Galvanometerspiegels für Pfad sinus Wellennachführung einen PID-Regler verwendet wurde berechnet. Wo PID-Regelung nicht wirksam ist, einen Gewinn von 0 dB Aufrechterhaltung der Bahnverfolgungsgenauigkeit zu verbessern, ist es möglich,erweitern Sie den Geschwindigkeitsbereich, in dem eine Verstärkung von 0 dB kann ohne Abstimmung des PID-Regelparameters erhalten werden. Jedoch, wenn es nur eine Frequenz, Verstärkung ist möglich, mit einem einzigen Preemphase Koeffizienten. Daher ist eine Sinuswelle für diese Technik geeignet ist, anders als dreieckig und Sägezahnwellen. Daher können wir eine Pre-Emphasis-Technik übernehmen die Parameter im Voraus zu konfigurieren, und wir brauchen keine zusätzlichen aktiven Steuerungsmodelle und Hardware herzustellen. Die Parameter werden unmittelbar aufgrund der offenen Schleife innerhalb des nächsten Zyklus aktualisiert, nachdem die Preemphasis-Koeffizienten gesetzt sind. Mit anderen Worten, die Steuerung als Black-Box zu betrachten, brauchen wir nur das Eingangs-Output-Verhältnis und eine detaillierte Modellierung ist nicht erforderlich, wissen. Diese Einfachheit ermöglicht unser System leicht in Anwendungen eingebettet werden. Unsere Methode, um die Pre-Emphasis-Technik für ein Bewegungsunschärfe-Kompensationssystem und das Experiment mit geführt, um die Methode zu bewerten ist, erläutert.
Introduction
Verschiedene optische Aktuatoren und Steuerverfahren für verschiedene optische Anwendungen wurden vorgeschlagen und entwickelt , 1, 2. Diese optischen Aktoren sind in der Lage den optischen Weg zu steuern; Galvanometerspiegel bietet vor allem ein gutes Gleichgewicht in Bezug auf Genauigkeit, Geschwindigkeit, Mobilität und Kosten 3, 4, 5. Tatsächlich bot der Vorteil , durch die Geschwindigkeit und die Genauigkeit des Galvanometerspiegel auf die Realisierung einer Vielzahl von optischen Anwendungen geführt hat, wie zum Beispiel der Zielverfolgung und die Zeichnung, Abtaststeuerung und Bewegungsfleckaddierer Kompensations 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Doch in unserem vorherigen Bewegungsfleckaddierer Kompensatim System, ein Proportional-Integral-Differentials (PID) Regler vorgesehen, um eine kleine Verstärkung unter Verwendung ein Galvanometer-Spiegel; daher war es schwierig , eine höhere Frequenz und eine schnellere Geschwindigkeit 11 zu erreichen.
Auf der anderen Seite, ist die PID - Regelung ein weit verbreitetes Verfahren, wie es die Verfolgungsgenauigkeit 13 ein bestimmtes Niveau erfüllt. Eine Vielzahl von Verfahren vorgeschlagen worden, um die Verstärkung in der PID-Regelung zu korrigieren. Als typische Lösung, wird die Steuerung Parameter PID-Abstimmung manuell durchgeführt. Aber es braucht Zeit und besondere Fähigkeiten zu erhalten. Eine anspruchsvollere Methode, eine Auto-Tuning - Funktion , um automatisch die Parameter zu bestimmen, wurde vorgeschlagen und weithin 14 verwendet wird. Die Tracking-Genauigkeit für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb verbessert wird, unter Verwendung der Auto-Tuning-Funktion, wenn die P proportional erhöht Verstärkungswert. Dies erhöht jedoch auch die Konvergenzzeit und Rauschen im niedrigen Drehzahlbereich. Somit ist die Verfolgungsgenauigkeit nichtt notwendigerweise verbessert. Obwohl ein selbstabgleichenden Regler geeignete Parameter für die PID-Regelung eingestellt werden kann, abgestimmt, stellt die Abstimmspannung eine Verzögerung aufgrund der Notwendigkeit, geeignete Parameter zu erhalten; daher ist es schwierig , dieses Verfahren in Echtzeitanwendungen 15 zu übernehmen. Eine erweiterte PID - Regler 16, 17 und eine erweiterte prädiktive Steuerung 18 wurden vorgeschlagen allgemeine PID - Regelung zu verlängern und die Verfolgungsleistung der Galvanometerspiegel für eine Vielzahl von Spurwegen, wie beispielsweise Dreieckswellen, Sägezahnwellen, und Sinuswellen zu erhöhen. Doch in diesen Systemen wurde das Galvanometer-System als Blackbox betrachtet, während ein Modell des Kontrollsystemes erforderlich war, und das Steuersystem nicht als Blackbox betrachtet. Daher werden diese Verfahren erfordern, dass ihr Modell für jeden Galvanometerspiegel aktualisiert. Darüber hinaus, obwohl Mnerie et al. validiert das Verfahren zu ihrer focusing auf einer detaillierten Ausgangswelle und Phase ihrer Forschung sind nicht die Dämpfung der gesamten Welle. In der Tat, in unserer früheren Forschung 11, wurde die Verstärkung deutlich verringert , wenn die Sinusfrequenz hoch war, wodurch die Notwendigkeit anzeigt , für die Verstärkung der gesamten Welle auszugleichen.
In dieser Forschung unsere Verfahren zur Verstärkungskompensation mit PID - Steuerung 12 auf der Grundlage der Pre-Emphasis - Technik 19, 20, 21 -a Verfahren die Qualität oder die Geschwindigkeit der Kommunikation in der Kommunikation zu verbessern Engineering- , die den Aufbau eines experimentellen Systems ermöglicht , unter Verwendung von bestehende Anlagen. Abbildung 1 zeigt die Strömungsstruktur. Die Pre-Emphasis-Technik in der Lage, den gewünschten Ausgabewert von einem Eingangswert im Voraus zu erhalten, wobei die PID-Regelung nicht wirksam ist, auch wenn der Galvanometerspiegelund dessen Steuerung als Black Boxes betrachtet. Dies ermöglicht es ihnen, die Frequenz und Amplitudenbereich zu erweitern, in dem eine Verstärkung von 0 dB können ohne Abstimmung der PID-Regelparameter erhalten werden.
Wenn der Verstärkungsfaktor verstärkt wird, unterscheiden sich die Ansprechcharakteristiken des Galvanometerspiegels allgemein bei verschiedenen Frequenzen, und deshalb müssen wir jede Frequenz mit Verstärkungskoeffizienten verstärken. Somit ist eine Sinuswelle, geeignet für die Preemphasis-Technik, da es nur eine Frequenz in jeder Sinuswelle ist. In dieser Studie, da wir Verstärkungskompensation anwenden Bewegungsfleckaddierer Kompensation zu erreichen, wird das Steuersignal an Sinus Abtastung beschränkt, und das Sinuswellensignal bildet eine einzige Frequenz, im Gegensatz zu anderen Wellen, wie beispielsweise dreieckig und Sägezahnwellen. Ferner wird das Eingangssignal in den Galvanometerspiegel unmittelbar aufgrund der offenen Schleife innerhalb des nächsten Zyklus aktualisiert, nachdem die Preemphase-Koeffizienten gesetzt sind. Mit anderen Worten, wir müssen to wissen nur die Eingabe-zu-Ausgabe-Verhältnis der Controller als Blackbox zu betrachten und detaillierte Modellierung ist nicht erforderlich. Diese Einfachheit ermöglicht unser System leicht in Anwendungen eingebettet werden.
Das Gesamtziel dieses Verfahrens ist ein experimentelles Verfahren der Bewegungsunschärfe-Kompensation als eine Anwendung von Verstärkungskompensation mit Hilfe der Pre-Emphasis-Technik herzustellen. Mehr Hardware-Vorrichtungen sind in diesen Verfahren, wie beispielsweise einen Galvanometer-Spiegel, eine Kamera, ein Förderband, Beleuchtung und eine Linse verwendet. Zentrale Software-Anwender entwickelten Programme in C ++ geschrieben auch Teil des Systems bilden. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des experimentellen Aufbaus. Der Galvanometerspiegel dreht sich mit verstärkungskompensierte Winkelgeschwindigkeit, wodurch es möglich wird, die Menge an Unschärfe aus den Bildern zu bewerten.
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Protocol
1. Erwerb von Gain-Daten für einen Galvanometerspiegel
- Befestigen Sie den Galvanometerspiegel, so dass er stabilisiert wird sie vor Beschädigung zu schützen, während oszilliert. Nicht nur der Galvanometerspiegel, sondern auch der Körper des Galvanometerspiegels, bewegt sich, wenn nicht an Ort und Stelle mit einem Maße Metall jig mit einem kreisförmigen Loch für den Galvanometerspiegel fixiert. Fixieren Sie die Aufspannvorrichtung auf einen optischen Träger und einer optischen Bank.
- Verbinden BNC-Kabel vom AD / DA-Platine durch einen Anschlußblock mit den Eingangs- und Positionsbuchsen in dem Servotreiber des Galvanometerspiegels.
- Programm des Sinusfunktionsgenerator als eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI) unter Verwendung des SDK der AD / DA - Platine mit C ++, die eine beliebigen Frequenz, Amplitude und Dauer einzustellen Lage ist, wie in Abbildung 3 gezeigt.
HINWEIS: Dieser maßgeschneiderte Funktionsgenerator trägt 1.5 die zeitlich Kosten für Dauerversuche in Schritt zu schneiden, da der Prozess viele Male durchgeführt wird. > - Stellen Sie die Frequenz von 100 Hz in 100 Hz-Intervallen bis 500 Hz variieren und die Amplitude eingestellt von 10 mV bis 500 mV in 10 mV-Abständen in der GUI zu variieren. Insgesamt gibt es 250 Kombinationen. Um zu testen, 250 Kombinationen, eine Doppelschleife ist effizient zu implementieren. Die erste Schleife ist für Frequenzen von 100 Hz bis 500 Hz, die 50-mal durchgeführt wird. Die zweite Schleife ist für Amplituden von 10 mV bis 500 mV, die für die 50-mal durchgeführt wird.
- Fügen Sie den Sinuspfadsignal in die AD / DA-Board für 2000 Samplings als Dauer in der GUI. Aufzeichnen gleichzeitig das Positionssignals des Galvanometerspiegels des analogen Wert der AD / DA-Platine zu lesen. In C ++ Codieren eine Bibliothek von AD / DA-Platine verwendet wird, den gleichen Thread zum Schreiben verwendet werden und das Lesen in der Programmierung. Berechnen Sie den aktuellen Winkel des Galvanometerspiegels θ (Schreiben von Informationen) durch diese Gleichung
wobei t die Zeit,ES / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg“/> amplituden, ƒ Frequenz ist. - Speichern der Positionssignaldaten als CSV-Datei und umfassen den Wert der Frequenz und Amplitude in den Dateinamen.
- Wiederholen Sie die Schritte 1,4-1,6 für 250 Iterationen.
2. Berechnung Pre-Emphasis-Koeffizienten Get
- Tragen Sie einen Medianfilter für die CSV-Dateien (aufgezeichnete Signale) Rauscheffekte zu vermeiden. Die räumliche Größe des Medianfilters ist 5.
- Das Skript des Spitze-zu-Spitze - Wert (entsprechend der Amplitude multipliziert mit 2) zu berechnen, unter Verwendung von MATLAB für jede der CSV - Datei, wie in 4 (die Graph stellt die Daten des Sinuswellen - Pfades) gezeigt.
- Zeichnen Sie die peak-to-peak - Daten auf eine graphische Darstellung der Linearität bei jeder Frequenz zu bestimmen und begrenzen den Verwendungsbereich der Eingangsamplitude , wenn die Grundstücke nicht linear sind, wie in Abbildung 5 gezeigt.
HINWEIS: Der nichtlineare Teil des Graphen stellt Sättigungdie PID-Regelung; daher ist es ratsam, sie zu vermeiden, dass die Begrenzung der Spezifikation der Steuerung zu sichern. - Execute lineare Regression für peak-to-peak-Daten in einer Kalkulationstabelle, die linearen Interpolationskoeffizienten jeder Frequenz zu erhalten. Bei diesem Verfahren werden fünf Sätze von Steigungen und Schnittpunkte erhalten. Sie entsprechen die Frequenzen von 100 Hz bis 500 Hz bei jedem 100 Hz. Eine Annäherung der geraden Linie von 300 Hz ist in 5 (A) angezeigt, und die linearen Interpolationskoeffizienten jeder Frequenz sind in Tabelle 1 aufgeführt.
- Verwendung von quadratischen multiple lineare Regression, führen die biquadratische Interpolation quartic Interpolationskoeffizienten (Pre-Emphasis-Koeffizienten) in der Tabelle für die linearen Interpolations-Koeffizienten jeder Frequenz zu erhalten. Die Pre-Emphasis - Koeffizienten sind in Tabelle 2 dargestellt.
HINWEIS: In dieser Studie unterscheiden sich die linearen Interpolationskoeffizienten in Form einer quadratic-Kurve; Jedoch können auch andere Arten von Funktionen, wie quadratische und kubische Gleichungen angewendet werden, wenn der Fehler minimal ist.
3. Online-Signalverstärkung Basierend auf der Pre-Emphasis-Technik
- Führen Sie die Software, die den aktualisierten Eingangsamplitudenwert berechnet,
von dem idealen Eingangsamplitudenwert 
und die Frequenz ƒ die Preemphasis-Koeffizienten. - Speichern Sie die Pre-Emphasis-Koeffizienten als konstante Werte in der C ++ Software. Wenn das Gerät aktualisiert wird, werden diese konstanten Werte ebenfalls aktualisiert.
- Programm eine Funktion
in der C ++ Software und erhält die linearen Interpolationskoeffizienten. Substituieren sie für einen i, b i, c i, d i,und e i aus der Gleichung und die Tabelle 2. - Programm eine Funktion
in der C ++ Software und erhält einen aktualisierten Eingangsamplitudenwert als Ersatz für und die linearen Interpolations-Koeffizienten, die in Schritt 3.1.2 wurden erhalten.
- Wiederholen Sie die Schritte 1,4-1,6 für beliebige Zeiten mit unter Verwendung der Pre-Emphasis-Technik in der GUI.NOTE: Zur Sättigung des Bereichs der PID-Regelung zu vermeiden, setzt 400 mV bis 200 Hz, 200 mV bis 300 Hz, 100 mV für bis zu 400 Hz und 50 mV für bis zu 500 Hz.
- Wiederholen Sie Schritt 2.2 und Plot Spitze-Spitze-Daten als Grafik, die die Verbesserung der Verstärkung anzuzeigen.
von dem idealen Eingangsamplitudenwert 
und die Frequenz ƒ die Preemphasis-Koeffizienten. 
4. Experiment auf der Bewegungsunschärfe Compensation
- Bereiten Sie ein Förderband, das bei 30 km / h mit einem Riemen bewegen kann, die haften bleiben können Texturen klebrig. Maßgeschneiderte Förderband ist mit einem Drehzahlregelmotor, ein Eisen Gummigurt zusammengesetzt, und so weiter. Es kann mit vorgefertigter Förderband ersetzt werden, die Geschwindigkeit kontrollieren.
- Druck ein Feinstrukturmuster auf bedruckbare Band und füge ihn auf das Förderband.
HINWEIS: Die eingefügte Textur ist in 6 gezeigt. Die Streifen werden mit einer Bibliothek „ofxPDF“ in openframeworks programmiert, und das fotografische Bild ist von einem Foto auf Lager Unternehmen. - Richten Sie optische Geräte wie beispielsweise eine Kamera, eine Linse, und eine Beleuchtungs, wie in Abbildung 2 dargestellt. Platzieren Sie den Galvanometer-Spiegel vor der Linse, die mit der Kamera verbunden ist, und legt die Beleuchtung, das Förderband zu beleuchten.
- Stellen Sie die Kamera Frequenz auf 333 Hz, die Belichtungszeit wurde auf 1 ms und die Anzahl der Pixel zu 848 * 960 (* Breite Höhe).
- Synchronisieren der Drehzeitpunkt des Galvanometerspiegel und der Belichtungszeit der Kamera. In der Software, wenn der Winkel des Galvanometerspiegels die Position kommt, wo Belichtung zu starten, sendet das Programm einen Software-Trigger in die Kamera. Der Zeitpunkt des Software - Trigger ist in Abbildung 7 dargestellt.
- Geben Sie die Geschwindigkeit des Förderbandes V t (30 km / h) und der Abstand von der Kamera zu dem Förderband L (3,0 m) zu der Winkelgeschwindigkeit ω r des Galvanometerspiegels in der wie in Abbildung 8 GUI erforderlich zu berechnen. ω r wird wie folgt berechnet:
- Eingang die Frequenz ƒ (330,0 Hz) in der GUI , wie in Abbildung 8 ursprünglichen Eingangsamplitude zu berechnen . BerechnenGleichung 3" src = "/ files / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg" /> wie folgt:
- Kopieren und Einfügen in den Quellcode, und drehen Steuerwert θ für das Galvanometer Stelltreiber das Galvanometer mit dem vorverzerrten wie folgt:
wobei t die Zeit ist . Abbildung 7 zeigt , wie θ von A berechnet. - Aufzeichnung von Bildern , wenn das Förderband bei V t bewegt (30 km / h).
HINWEIS: 9 stellt die Bewegung des Förderbandes.
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Representative Results
Die hier vorgestellten Ergebnisse wurden unter Verwendung eines AD / DA-Board und eine Kamera erhalten. Abbildung 1 zeigt die Vorgehensweise der Preemphasis - Technik; Daher ist es der Kern dieses Artikels. Es ist nicht notwendig, die Parameter der PID-Regelung nach der Initialisierung Zustand zu versetzen; damit ist der Online-Prozess deutlich einfacher.
Abbildung 10 zeigt die Ergebnisse , die durch die Pre-Emphasis - Technik auf unser System anwenden. Wie in den 10 (A) und 10 (B) gezeigt sind, zeigte sich , dass fast alle Ausgangs Plots auf der Linie y = x sind und fast alle Amplituden Plots auf der Linie y = 0 dB sind.
Die 11 und 12 zeigen die Ergebnisse unserer Anwendungssystem. Trotz der Tatsache , dass die Bilder in den 11 (D) einD 12 (D) hatte abgebauten Schärfe im Vergleich zu denen in den 11 (A) und 12 (A), die Schärfe der Bilder in den 11 (D) und 12 (D) hatte , deutlich verbessert im Vergleich zu den 11 (B) und 11 (C) und 12 (B) und 12 (C). Abbildung 11 zeigt die erhaltenen Profile durch quantitatives die Leistung unserer Bewegungsfleckaddierer Kompensationssystem analysiert. Die Profile in den 11 (B) und 11 (C) sind völlig flach, während die in 11 (D) uneben ist, da der Kontrast zwischen den schwarzen und weißen Streifen verbessert wird. Das Profil in Figur 11 (C) ist geringfügig uneben im Vergleich zu dem in 11 (B), da die Verstärkung bei hohen Frequenzen verringert. Auf der anderen Seite, haben wir ein Texturbild von einer Leiterplatte und klebten es auf einem Förderband in 
Abbildung 1. Flussdiagramm der Pre-Emphasis - Technik für die Kontrolle. Das Verfahren wird in einem Offline- und Online-Prozess getrennt. Jede Aktion entspricht, mit jedem Schritt in dem Verfahren. Diese Zahl wurde von Referenz geändert 12. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen. 
Abbildung 2. Schematische Darstellung des Versuchsaufbau des Motion-Blur Vergütungssystem. Der Galvanometerspiegel zur Verstärkungskompensation verwendet. Die Winkelgeschwindigkeit entspricht, mit der Geschwindigkeit des Förderbandes. die galvanometer Spiegel, und die Kamera werden durch einen PC gesteuert. Diese Zahl wurde von Referenz geändert 11. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen. 
Abbildung 3 : Eine GUI des Sinusfunktionsgenerators. Eine GUI Eingabeparameter. Benutzer können Frequenz, Amplitude und Dauer für einzelne Sinuswellenpositionsdaten zu speichern. Für eine iterative Sinuswelle, kann den Benutzer den Bereich und das Intervall der Frequenz und Amplitude eingestellt. Darüber hinaus können Benutzer die Verfügbarkeit von Pre-Emphasis-Technik setzen einen Scheck Taste. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen. rc = "/ files / ftp_upload / 55431 / 55431fig4.jpg" />
Abbildung 4. Rohdaten des Pfad Sinus Erhalten durch AD - Umwandlung. Eine Frequenz und eine Amplitude von 300 Hz und 300 mV, wurden jeweils verwendet. Wir erhielten den Spitze-zu-Spitze-Wert aus diesen Daten. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen. 
Abbildung 5. Ansprechverhalten des Galvanometer - Spiegel. (A) Eingangssignal (mV) und Ausgangssignal (mV). (B) Eingangssignal (mV) und die Verstärkung (dB). Diese Zahl wurde von Referenz geändert 11. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen. 
Abbildung 6. Fließband und Texturen auf den Gürtel Pasted. Wir stellten zwei Ziele auf dem Förderband. Dieses Bild wurde, wenn das Förderband wurde gestoppt. Target 1 ist ein Blatt von Skalen und Ziel 2 eine Farbkopie der Leiterplatte. Das Förderband bewegt sich horizontal. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Figur 7 Zeitdiagramm von Steuersignal aus . Sinuswellensignal (blaue Linie) und ideales Dreieckwellensignal (rote Linie). Software-Trigger aufgetreten zu Beginn der Belichtungszeit. Diese Zahl wurde von Referenz 11. modifizierten Ple ase Klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 8. Ein GUI ursprüngliche Eingangsamplitude zu berechnen. Eine GUI Eingabeparameter. Benutzer kann Geschwindigkeit des Förderbandes, die Entfernung von der Kamera zu dem Förderband, und eine Steuerfrequenz. Endlich kann den Anwender ursprüngliche Eingangsamplitude erhalten. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 9. Bewegung des Förderbandes. Das Förderband wird bei V t (30 km / h) bewegt. Wir nahmen diesen Film durch eine normale, im Handel erhältliche kompakte Digitalkamera.ad / 55431 / 9.MOV“target = "_ blank"> Klicken Sie hier um dieses Video anzusehen. (Rechtsklick zum Download bereit.)
Abbildung 10. Ergebnisse der Pre-Emphasis - Technik. (A) Amplituden der idealen und die tatsächlichen Ausgangsspannungen nach der Pre-Emphasis - Technik anwenden. (B) Gewinnen aus der Technik Preemphase resultiert. Diese Zahl wurde von Referenz geändert 12. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 11. Ergebnisse der Pre-Emphasis - Technik mit unserem System Anwendung durch Einstellen v t auf 30 km / h Vertically und vertikale Profile Entsprechend den blauen Linien(Die Bilder sind getrimmte bis 240 * 225 Pixel für das Aligned Display). (A) Standbild. (B) Bild , wenn v t = 30 km / h (Bewegungsunschärfe - Kompensation war inaktiv). (C) Bild wenn V t = 30 km / h (Bewegungsfleckaddierer Kompensation war aktiv und Preemphase war inaktiv). (D) Bild wenn V t = 30 km / h (Bewegungsfleckaddierer Kompensation war aktiv und Preemphase aktiv war). Diese Zahl wurde von Referenz geändert 12. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 12. Ergebnisse der Pre-Emphasis - Technik auf die Textur Bild einer Leiterplatte - Anwendung mit unserem System Wenn v t 30 km / h Vertically war (die Bilder sind Trimmed bis 264 * 246 Pixel für die Aligned Display). (A) Standbild. (B) Bild , wenn v t = 30 km / h (Bewegungsunschärfe - Kompensation war inaktiv). (C) Bild wenn V t = 30 km / h (Bewegungsfleckaddierer Kompensation war aktiv und Preemphase war inaktiv). (D) Bild wenn V t = 30 km / h (Bewegungsfleckaddierer Kompensation war aktiv und Preemphase aktiv war). Diese Zahl wurde von Referenz geändert 12. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
| Linearer Interpolationskoeffizienten | ||
| f [Hz] | k (1, f) | k (0, f) |
| 100 | 1,0271 | -3,7321 </ Td> |
| 200 | 1,2053 | -3,7107 |
| 300 | 1,7570 | -4,2157 |
| 400 | 2,7891 | -9,1564 |
| 500 | 4,3559 | -14,931 |
Tabelle 1. Liste der Linear Interpolationskoeffizienten für jede Frequenz. Die Parameter werden in Schritt 2.4 berechnet. Diese Tabelle wurde von Referenz 12 modifiziert.
| Quartic Polynomkoeffizienten | |||||
| ich | ein | b | c | d | e |
| 0 | -2.16E-11 | 3.93E-08 | 5.51E-07 | -8.16E-04 | 1.07E + 00 |
| 1 | 6.30E-10 | -7.81E-07 | 2.35E-04 | -2.50E-02 | -2.86E + 00 |
Tabelle 2. Liste der Quartic Polynomkoeffizienten. Die Parameter werden in Schritt 2.5 berechnet. Diese Tabelle wurde von Referenz 12 modifiziert.
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Discussion
Dieser Artikel stellt eine Prozedur Lage ist, den Sinuswellenfrequenzbereich erweitert hochgenaue Trajektorie zu erreichen mit dem PID-Regelung zu verfolgen. Da die Reaktionsfähigkeit eines Galvanometer-Spiegel durch seine Trägheit begrenzt ist, ist es wichtig, einen Galvanometerspiegel zu verwenden, wenn der Steuerpfad steil ist. Doch in dieser Forschung schlagen wir eine Methode, um die Spezifikation der Steuerung zu verbessern und dann die Methode unter Beweis stellen, indem experimentelle Ergebnisse zu erhalten.
In unserem Verfahren Schritt 2.5 ist der wichtigste Schritt. Wir erhalten die Preemphase-Koeffizienten aus den linearen Interpolationskoeffizienten eine beliebige Frequenz zu verwenden. Ohne diesen Schritt können wir nur diskrete Frequenzen verwenden. Unser Verfahren hat sowohl offline als auch online Teile. Der Offline-Teil ist notwendig, um das Gerät während der Anfangsstufe zu verwenden; aber es braucht Zeit, Pre-Emphasis zu erhalten. Daher ist es sinnvoll, von einem manuellen zu einem automatischen Prozess zu verschieben. In Schritt 2.4, wir habenverwenden, um den nicht-linearen Teil der Daten nicht von Hand, und es kann mit der Fähigkeit, durch einen automatischen Schritt substituiert werden, um die Linearität zu erkennen. Wir bereiteten ein separates Skript und Verfahren in MATLAB und in einer Tabelle; jedoch kann das Verfahren durch die Schaffung von einem Programm in C ++ vereinfacht werden, mit einer GUI.
Die Technik hat die folgende Einschränkung: Es ist nicht anwendbar auf Situationen, in denen das verstärkte Signal nicht die ideale Signalstärke nicht erreicht. In diesem Fall benötigt die Vorrichtung selbst entweder würde Drehmoment oder der Spiegel sollte leichtgewichtig sein erhöht. Der Vorteil dieser Methode ist, dass sie dazu beitragen können zu einer Kostenreduzierung bei der Verwendung jeden Sinuswellen-Steuersysteme zu aktualisieren. Obwohl eine Auto-Tuning - Funktion möglich ist , Parameter , wie eine Initialisierung zu bestimmen, muss diese Verfahrensparameter wieder , um zu bestimmen , wenn die Frequenz und Amplitude variiert 14 werden. Zusätzlich kann eine Selbstoptimierung Regler bestimmen Parameter in Echtzeit, however die Abstimmung nimmt Verzögerung 15. Dies liegt daran , dass, im Gegensatz zu früheren Verfahren, ohne weiteres die vorgeschlagene Technik Leistung verbessert , ohne die Notwendigkeit , die Steuerparameter der Stellantriebe und die PID - Regelung nach dem Initialisierungszustand , und wenn die Frequenz und die Amplitude variieren 14, 15 beendet ist zu ändern. Daher ist der Online-Prozess erheblich vereinfacht und kann in Echtzeit verwendet werden. Allerdings, wie wir unser Verfahren in nur ein Gerät getestet, ist es notwendig, sie in anderen Geräten als auch zu testen. Unsere Methode ist allgemein anwendbar auf andere Geräte, wie wir das Galvanometer - System und Steuerung als Black-Box - Systeme betrachtet, im Gegensatz zu bestehenden Verfahren 16, 17, 18. Ein erweiterte PID - Regler 16, 17 und eine erweiterte prädiktive Steuerung 18 ist t ermöglicheno die Verfolgungsleistung der Galvanometerspiegel für eine Vielzahl von Spurwegen erhöhen jedoch ihre Galvanometer Systeme und Controller sind Black-Box-Systeme.
Schließlich wird in der Zukunft könnte diese Technik bei optischen Anwendungen, wie beispielsweise die Zielverfolgung und die Zeichnung angewandt werden, von denen beide Sinuspfadverfolgung verwenden. Es wäre möglich, diese Technik zu erweitern, ein beliebiges Wellensignal mit einer Sinuswelle aufgebaut zu verwenden.
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Disclosures
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Acknowledgments
Die Autoren haben keine Bestätigungen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Galvanometer mirror | Cambridge Technology | M3s X axis | |
| Custom-made metal jig | ASKK | - | With circular hole for galvanometer mirror |
| Optical carrier | SIGMAKOKI | CAA-60L | |
| Optical bench | SIGMAKOKI | OBT-1500LH | |
| Oscilloscope | Tektronix | MSO 4054 | |
| AD/DA board | Interface | PCI-361216 | |
| PC | DELL | Precision T3600 | |
| Galvanometer mirror servo controller | Cambridge Technology | Minisax | |
| Lens | Nikon | AF-S NIKKOR 200mm f/2G ED VR II | |
| High-speed camera | Mikrotron | Eosens MC4083 | Discontinued, but sold as MC4087. The cable connection is different from MC4083 |
| Conveyor belt | ASUKA | - | With a speed-control motor(BX5120A-A made by Oriental Motor), iron rubber belt(100-F20-800A-J made by NOK), and so on |
| Printable tape | A-one | F20A4-6 | |
| Photographic texture | Shutterstock, Inc. | 231357754 | Printed computer motherboard with microcircuit, close up |
| Terminal block | Interface | TNS-6851B | |
| CoaXPress board | AVALDATA | APX-3664 | |
| MATLAB | mathworks | MATLAB R2015a |
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