Wie Lasershows Work — scannen …

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Wie Lasershows Work - scannen ...

Wie Lasershows Work — Scanning System

Der Wichtigste Teil des Laserprojektionssystems Sind Die Galvos, häufiger genannt Scanner. Grafiken, Animationen, Abstracts und dynamische Strahleffekte Werden Durch X-Y-Abtastung des Laserstrahls unter verwendung von Galvanometer-Scanner Erzeugt.

Hochgeschwindigkeits-Galvanometer mit Verschiedenen Spiegelgrößen
Foto mit freundlicher genehmigung von Cambridge Technology Inc.

Das Galvanometer (oft abgekürzt Galvo) Eine stromempfindliche Einrichtung, sterben einen EINEN Analoganzeige in ähnlicher Weise Arbeitet. In Einem analogen Messgerät Wird Eine kleine Spule aus Draht um EINEN Leichten aufgewickelt Aluminium Spule, sterben Profilierung mittels Drehzapfen und Lager sterben in den Spalt Eines Permanenten Magnetfeld Ausgesetzt Wird. Die Spule hat Eine Dünne Nadel befestigt, Die Eine Anzeigefläche erstreckt Sich über das ist der Teil des Analoganzeige sterben sie sehen.
If elektrische Energie ein sterben Spule angelegt Wird, entwickelt es ein Magnetfeld, das in den Spalt gegen das Feld handeln Wodurch sterben Spule Anzeigenadel proportional zum Strom Angewandten zu Bewegen sterben. Einige Meter Sind so konzipiert, das An einem Ende der Skala in Ruhe zu sein (Wie analoge VU-Meter), während andere in Ruhe in der Mitte der Skala (ein analoges UKW-Frequenzanzeige zum Beispiel) Sind.
Die erste Art von Messgerät is a unipolare vorrichtung, da es nur zu Einer erhöhung des angelegten Ströms reagiert; während die Zweite Zählertyp Eine bipolare vorrichtung ist reagiert, da ES nicht nur auf den Strom angelegt, sterben Sondern Auch Polarität des Ströms. If das Signal negativ ist, Entfernt sterben Anzeigenadel bewegt Sich in Eine RICHTUNG von Wadenfänger Zentralen Lage: wenn das Signal positiv ist, bewegt er Sich in sterben entgegengesetzte RICHTUNG von Wadenfänger Zentralen Lage Entfernt.
Leider Sind Meter Bewegungen zu klein, zu langsam und zu zart uns zu ermöglichen, EINEN Spiegel und Steuerlaserstrahlablenkung zu befestigen. Wir Müssen Eine robustere Art von Gerat zu Verwenden, EINEN Scantyp Galvanometer. Galvos Kann als Sehr hoher geschwindigkeit, stromsensitiv, Begrenzte drehung Elektromotoren gedacht Werden. Der Betrag der drehung (innerhalb der Drehgrenzen des Galvo) Wird Durch Die Menge des angelegten Ströms Bestimmt Wird; mit der RICHTUNG der begrenzten drehung Durch Die Polarität des angelegten Ströms gesteuert. Galvos (Scanner) Sind Eine stromempfindliche Bipolare vorrichtung, sterben im Ruhezustand in der Mitte ihrer begrenzten Rotation Sind.

Hinweis zur Verwendung: Die Worte Galvo oder Galvanometer bezieht Sich auf Grund Galvanometer Selbst sterben ohne EINEN angeschlossenen Spiegel. Scanner bezeichnet ein Galvanometer, sterben EINEN Spiegel mit IHM Verbunden ist, so that er EINEN laserstrahl Durch anlegen geeigneter Steuersignale auslenken Kann.

Die Art der Galvos in der Laser-Scanning-Systeme used, Verwenden in der Regel EINEN beweglichen Magneten oder Weicheisen Rotor. Da sterben Welle viele tausend Mal pro Sekunde hin und sie bewegt hat (Hin und ihr Bewegen), wäre es sehr Schwierig sein, ein robustes Gerat zu bauen, Die Eine Sich bewegende Spule used aufgrund der Biegung der Drähte, sterben den Strom benötigt Würde zuzuführen sterben Spule. Laser-Scanner Sind build "von innen nach außen" von der typischen Meter Bewegung oben beschrieben; sterben Spulen einen den Äußeren Polstücke (Anker) Sind gewickelt ist, and a magnetischen oder Weicheisen-Rotor, in kleinen Präzisionslager gelagert und in den Zwischenräumen der Polstücke Ausgesetzt, die bewegt Sich Welle mit DM Spiegel. Die Welle Weist Eine Feder oder Torsionsstange den Rotor eine Matrize zentrale bei Ruheposition zurückzukehren, WENN kein Strom angelegt Wird.

Querschnitt Eines typischen galvo

Die Beiden Permanentmagnete Kiste Eine starke Flussmittel in den Zwischenräumen der Zentralen Polstücke des Ankers. Der Rotor bewegt Sich — die Welle mit angebrachten Spiegel bewegt — in Reaktion auf Veränderungen in diesem magnetischen Fluß Durch Strom ein Antriebsspulen angelegt sterben.

ArTeN von Scannern

There is two große ArTeN von Scannern in Laserlichtshows used — Open-Loop und Closed-Loop-. Ein Scanner ist mit offener Schleife, WENN kein Positionserfassungseinrichtung used Wird, und sterben geschlossene Schleife, WENN Eine Positionserfassungseinrichtung used Wird.

Open-Loop-Scanner Werden in der Regel Wie in der Abbildung oben Gebaut. Der Rotor hat Eine und Unteren Lager läuft sie mit Oberen Welle Durch. Die Welle ragt aus dem Gehäuse des Scanners, so Dass ein Spiegel an der Welle befestigt Werden Kann.

Open-Loop-Scanner Blockdiagramm


Wenn Ein Strom ein Antriebsspulen angelegt ist sterben, sterben Welle bewegt Sich in RICHTUNG von der Polarität des Signals Bestimmt und in Einer Menge proportional zu DM angelegten Strom (Reise Innerhalb der Grenzen, Es ist). Die Bewegung ist relativ vorhersagbar, Aber Es Gibt keine möglichkeit, genau zu wissen, weh Welle mit DM Daran befestigten Spiegel ist zu sterben. Open-Loop-Scanner Sind DAHER als Aktoren und zur Strahllenkung oder Einfache Scan-Anwendungen, Aber es fehlt sterben Präzision für Genaue Anwendungen Wie Laser-Grafiken benötigt.

Die Closed-Loop-Scanner FUGT ein zusätzliches Element. Die Welle ist mit Einems Positionsdetektor equipped, der bestimmen Kann, wo der Scanner er Innerhalb der Reichweite der Bewegung ist. In Modernen Hochgeschwindigkeitsscanner, used der Positionsdetektor ein optisches System-mit Einem Flügel, der das Licht von LED Einer Auf einen Fotosensor okkludiert gefallen. Da sterben Welle Durch sie Bewegungsbereich bewegt, fällt mehr oder Weniger Licht auf den Fotosensor ein Signal Erzeugt, das auf Gesenkstellung der Welle proportional ist, und es ist Spiegel Angebracht sterben.


Closed-Loop-Scanner Blockdiagramm

In der obigen Abbildung ist grün, und der Photodetektor in hellblau mit Einems verdeckenden Schaufel an der Welle between Dann befestigt gezeigt LED sterben. Die geschlossene Schleife Scanner Verstärker is also KOMPLEXER als sterben typischen offenen Schleife Scanner amp.
Das Eingangssignal Wird nach Durchlaufen der Eingangsaufbereitungsschaltung ein den Scanner Ansteuerstufe Schaltung gesendet. Die Position der Welle (und es ist Angebracht Spiegel) Von dem Fotodetektor in der Positionserfassungsschaltung abgeleitet sterben of this Signal ein Eine Positionskorrekturschaltung sendet. Der Positionskorrekturschaltung vergleicht tatsächliche Position des Spiegels, sterben Wobei Position der Spiegel in Übereinstimmung MIT-DM-Signal von der Eingangsaufbereitungsschaltung sein sollte sterben. Dann ein Fehlerkorrektursignal zu erzeugen, und sendet this einen den Scanner-Ansteuerstufe, wo es mit DM Eingangssignal Kombiniert Wird. Die Treiberstufe liefert den Strom ein Spulen des Scanners, den Spiegel zu Bewegen sterben.
Die Position des Spiegels Wird auch für JEDE Ungenauigkeit in Echtzeit with the Eingangssignal und korrigiert verglichen. Dies ermöglicht sehr Präzise und Genaue Steuerung der Spiegel, der zum Projizieren Laser Grafiken Notwendig ist sterben. Natürlich, da stirbt ein Mechanisches-System ist, Gibt es Grenzen, Wie schnell Sich der Spiegel bewegt Werden Kann.

Bisher Haben wir Nur eine Achse des Scannens abgedeckt — ein Scanner Kann nur EINEN laserstrahl nehmen und sie in Einer einzigen Ebene ablenken Eine Linie zu zeichnen. Um Bilder zu erzeugen, wir müssen Position des Laserstrahls zu steuern, Sowohl horizontal (X-Achse) und vertikal (Y-Achse) sterben. Laserprojektoren Verwenden ein Paar von Scannern orthogonal montiert (im Winkel Zueinander Rechten) X- und Y-Achsen-Ablenkein zu steuern.

Foto der Cambridge Technology CT6800 Scanner in Einer orthogonalen Halterung, sterben An einem Kühlkörper befestigt ist. Eine Linie Würde der Weg der laserstrahl benötigt, um Durch X-Y-Scanner zeigen eingezeichnet sterben.

Der laserstrahl trifft zunächst auf das X (horizontal) Scanner. Of this lenkt den Strahl unter Einems Rechten Winkel, um es der Bewegungslinie nach oben und auf den Y-Spiegel. Wenn Der X-Scanner Eine sinuswelle, sterben Bewegung des Spiegels zugeführt Würde, Würde Eine Linie auf der Y (vertikalen) Spiegel Über dem X Spiegel angeordnet zeichnen. Der Y-Spiegel Nimmt Linie Durch den X-Spiegel gezogen und bewegt sie Sich in Vertikaler RICHTUNG sterben. Wenn Der Y-Scanner mit der same sinuswelle als das X-Scanner zugeführt, so Würde das projizierte Bild Eine Linie in Einem Winkel von 45 Grad sein. If two Sinuswellen außer Phase Waren sterben, Würde ein Kreis gezogen Werden.
VERWENDUNG Eines X-Y-Abtastsystem vom analogen Oszillatorschaltungen zugeführt Wird, Kann sterben Position des Strahls gesteuert Werden, um für sterben Projektion KOMPLEXER Abstracts zu ermöglichen. Durch Die Digitalisierung und Speicherung von Bildern in Einem Computer, Komplexe Grafiken und Animationen can projiziert Werden — die Graphics Systems Seite.

schnelle Ein / Aus-Steuerung des Laserstrahls — addition to den Scannern Wird Eine getrennte Einrichtung zum Austasten used. In Einem nicht ausgeblendeten-System Werden alle Buchstaben in Einem Wort (oder alle Teile Eines bildes) Durch den Laser gezogen Werden ANALYTICA Verbunden, Wie Kursivschrift. In Einem ausgeblendeten-System Sind Die Buchstaben einzelnen Wie Drucken (nicht angeschlossen). In der Tat Sind noch sterben Buchstaben Durch Eine Linie der Laser jedoch Verbunden Ausgeschaltet Wird, DA Zwischen den segmenten Durch Ausblendung Gerat springt sterben, so that Verbindungslinie nicht Sichtbar ist sterben.

Das Wort "Laser-": Ohne Am Oberen Blanking — beachten Sie sterben verbinden Linien Zwischen den und der Innerhalb Buchstaben. Das untere Bild wird ausgeblendet, sterben Verbindungslinien zu beseitigen.

Die häufigste Formular seit Vielen JAHREN von Stanzen, Krieg der Strahl Durch EINEN Dritten Scanner zu senden sterben An einem Paar von kleinen Spiegeln im Winkel Zueinander Rechten Stehen (ein Winkelreflektor) Gesetzt abgelenkt es. Der Winkelreflektor gesendet, um den Strahl zurück zu DM-Scanner und von Dort in das X-Y-Scan-Paar umgelenkt Wird. This anordnung ausgebildet, um EINEN Optischen Schalter, Wie eine Bewegung des Scanners Fehlausrichtung des Strahls Durch den Winkelreflektor verursacht, weg von den Balken drehen. Of this Elle Verfahren wird noch in Einigen Hochleistungslaserprojektoren used, da es Eine Beschränkung bezüglich der Menge eines ist Energie, Kann ein PCAOM Zelle handhaben, und der Reflektor Ecksystem Weist Blanking kleinen Optischen VERLUST.
Sterben Meisten neueren Laserprojektoren, insbesondere Vollfarbsysteme, Verwenden Sie sterben PCAOM für Eulen Farbkontrolle Ausblendung. Da sterben PCAOM sterben Helligkeit aller Laserlinien bei Geschwindigkeiten MHz steuern Kann, Ist es trivial für den Strahl für sterben kurze Zeit zu Leeren Unerwünschte abschnitte des Bildes zu löschen erforderlich Wir.

Weitere technische Informationen über Scanner Infos finden auf der gefunden Werden Scanning Systems Seite in der Backstage-Abschnitt Laser Show Systeme.

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