Die Autoren haben keine Bestätigungen.

1. Erwerb von Gain-Daten für einen Galvanometerspiegel <ol><li> 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. </li><li> Verbinden BNC-Kabel vom AD / DA-Platine durch einen Anschlußblock mit den Eingangs- und Positionsbuchsen in dem Servotreiber des Galvanometerspiegels. </li><li> 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. </li<html> &gt; <li> 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. </li><li> 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 <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq2.jpg" /> wobei t die Zeit,ES / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg“/&gt; amplituden, ƒ Frequenz ist. </li><li> Speichern der Positionssignaldaten als CSV-Datei und umfassen den Wert der Frequenz und Amplitude in den Dateinamen. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 1,4-1,6 für 250 Iterationen. </li></ol> 2. Berechnung Pre-Emphasis-Koeffizienten Get <ol><li> Tragen Sie einen Medianfilter für die CSV-Dateien (aufgezeichnete Signale) Rauscheffekte zu vermeiden. Die räumliche Größe des Medianfilters ist 5. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li></ol> 3. Online-Signalverstärkung Basierend auf der Pre-Emphasis-Technik <ol><li> Führen Sie die Software, die den aktualisierten Eingangsamplitudenwert berechnet, <img alt="Gleichung 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> von dem idealen Eingangsamplitudenwert <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> und die Frequenz ƒ die Preemphasis-Koeffizienten. <ol><li> Speichern Sie die Pre-Emphasis-Koeffizienten als konstante Werte in der C ++ Software. Wenn das Gerät aktualisiert wird, werden diese konstanten Werte ebenfalls aktualisiert. </li><li> Programm eine Funktion <img alt="Gleichung 7" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq7.jpg" /> 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. </li><li> Programm eine Funktion <img alt="Gleichung 13" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq13.jpg" /> in der C ++ Software und erhält einen aktualisierten Eingangsamplitudenwert <img alt="Gleichung 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> als Ersatz für <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> und die linearen Interpolations-Koeffizienten, die in Schritt 3.1.2 wurden erhalten. </li></ol></li><li> Wiederholen Sie die Schritte 1,4-1,6 für beliebige Zeiten mit <img alt="Gleichung 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> 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. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 2.2 und Plot Spitze-Spitze-Daten als Grafik, die die Verbesserung der Verstärkung anzuzeigen. </li></ol> 4. Experiment auf der Bewegungsunschärfe Compensation <ol><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. <ol><li> Stellen Sie die Kamera Frequenz auf 333 Hz, die Belichtungszeit wurde auf 1 ms und die Anzahl der Pixel zu 848 * 960 (* Breite Höhe). </li><html></ol></li><li> 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. </li><li> 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: <img alt="Gleichung 18" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq18.jpg" /></li><li> Eingang die Frequenz ƒ (330,0 Hz) in der GUI , wie in Abbildung 8 ursprünglichen Eingangsamplitude zu berechnen <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> . BerechnenGleichung 3&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg&quot; /&gt; wie folgt: <img alt="Gleichung 19" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq19.jpg" /></li><li> Kopieren und Einfügen <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> in den Quellcode, und drehen Steuerwert θ für das Galvanometer Stelltreiber das Galvanometer mit dem vorverzerrten wie folgt: <img alt="Gleichung 20" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq20.jpg" /> wobei t die Zeit ist . Abbildung 7 zeigt , wie θ von A berechnet. </li><li> Aufzeichnung von Bildern , wenn das Förderband bei V t bewegt (30 km / h). HINWEIS: 9 stellt die Bewegung des Förderbandes. </li></ol>

<ol>
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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

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. <...

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.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Galvanometer mirror</td>
			<td style="width:71px;">GSI</td>
			<td style="width:119px;">M3s X axis</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Custom-made metal jig</td>
			<td style="width:71px;">ASKK</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>With circular hole for galvanometer mirror</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Optical carrier</td>
			<td style="width:71px;">SIGMAKOKI</td>
			<td style="width:119px;">CAA-60L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Optical bench</td>
			<td style="width:71px;">SIGMAKOKI</td>
			<td style="width:119px;">OBT-1500LH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Oscilloscope</td>
			<td style="width:71px;">Tektronix</td>
			<td style="width:119px;">MSO 4054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">AD/DA board</td>
			<td style="width:71px;">Interface</td>
			<td style="width:119px;">PCI-361216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PC</td>
			<td style="width:71px;">DELL</td>
			<td style="width:119px;">Precision T3600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Galvanometer mirror servo controller</td>
			<td style="width:71px;">GSI</td>
			<td style="width:119px;">Minisax</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Lens</td>
			<td style="width:71px;">Nikkor</td>
			<td style="width:119px;">AF-S NIKKOR 200mm f/2G ED VR II&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High-speed camera</td>
			<td style="width:71px;">Mikrotron</td>
			<td style="width:119px;">Eosens MC4083</td>
			<td>Discontinued, but sold as MC4087. The cable connection is different from MC4083</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Conveyor belt</td>
			<td style="width:71px;">ASUKA</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>With a speed-control motor(BX5120A-A made by Oriental Motor), iron rubber belt(100-F20-800A-J made by NOK), and so on</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Printable tape</td>
			<td style="width:71px;">A-one</td>
			<td style="width:119px;">F20A4-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Photographic texture</td>
			<td style="width:71px;">Shutterstock, Inc.</td>
			<td align="right" style="width:119px;">231357754</td>
			<td>Printed computer motherboard with microcircuit, close up</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Terminal block</td>
			<td style="width:71px;">Interface</td>
			<td style="width:119px;">TNS-6851B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">CoaXPress board</td>
			<td style="width:71px;">AVALDATA</td>
			<td style="width:119px;">APX-3664</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">MATLAB</td>
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gain-compensation methodology for a sinusoidal scan of a galvanometer mirror in proportional-integral-differential control using pre-emphasis techniques

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.

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 , di...

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

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.

Gewinn-Kompensationsmethode für eine Sinusförmige Scan eines Galvanometer-Spiegel im Proportional-Integral-Differential Steuerung über Pre-Emphasis-Techniken

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

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

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8.5K Aufrufe.  University of Tokyo.  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. 

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

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. During insertion or removal of alkali metal ions, the redox states of transition metals in the compounds change and structural transformations such as phase transitions and/or lattice parameter increases or decreases occur. These behaviors in turn determine important characteristics of the batteries such as the potential profiles, rate capabilities, and cycle lives. The extremely bright and tunable x-rays produced by synchrotron radiation allow rapid acquisition of high-resolution data that provide information about these processes. Transformations in the bulk materials, such as phase transitions, can be directly observed using X-ray diffraction (XRD), while X-ray absorption spectroscopy (XAS) gives information about the local electronic and geometric structures (e.g.&#160;changes in redox states and bond lengths). In situ experiments carried out on operating cells are particularly useful because they allow direct correlation between the electrochemical and structural properties of the materials. These experiments are time-consuming and can be challenging to design due to the reactivity and air-sensitivity of the alkali metal anodes used in the half-cell configurations, and/or the possibility of signal interference from other cell components and hardware. For these reasons, it is appropriate to carry out ex situ experiments (e.g.&#160;on electrodes harvested from partially charged or cycled cells) in some cases. Here, we present detailed protocols for the preparation of both ex situ and in situ samples for experiments involving synchrotron radiation and demonstrate how these experiments are done.

We describe the use of synchrotron X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray diffraction (XRD) techniques to probe details of intercalation/deintercalation processes in electrode materials for Li-ion and Na-ion batteries. Both in situ and ex situ experiments are used to understand structural behavior relevant to the operation of devices

Charakterisierung von Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen und Natrium-Ionen-Batterien mit Synchrotronstrahlung Techniken

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

Forschung

Ingenieurwesen

Proton Transfer and Protein Conformation Dynamics in Photosensitive Proteins by Time-resolved Step-scan Fourier-transform Infrared Spectroscopy

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards understanding its mechanism. Protonation and conformational changes affect the vibration pattern of amino acid side chains and of the peptide bond, respectively, both of which can be probed by infrared (IR) difference spectroscopy. For proteins whose function can be repetitively and reproducibly triggered by light, it is possible to obtain infrared difference spectra with (sub)microsecond resolution over a broad spectral range using the step-scan Fourier transform infrared technique. With ~102-103 repetitions of the photoreaction, the minimum number to complete a scan at reasonable spectral resolution and bandwidth, the noise level in the absorption difference spectra can be as low as ~10-4, sufficient to follow the kinetics of protonation changes from a single amino acid. Lower noise levels can be accomplished by more data averaging and/or mathematical processing. The amount of protein required for optimal results is between 5-100 &#181;g, depending on the sampling technique used. Regarding additional requirements, the protein needs to be first concentrated in a low ionic strength buffer and then dried to form a film. The protein film is hydrated prior to the experiment, either with little droplets of water or under controlled atmospheric humidity. The attained hydration level (g of water / g of protein) is gauged from an IR absorption spectrum. To showcase the technique, we studied the photocycle of the light-driven proton-pump bacteriorhodopsin in its native purple membrane environment, and of the light-gated ion channel channelrhodopsin-2 solubilized in detergent.

Key steps of protein function, in particular backbone conformational changes and proton transfer reactions, often take place in the microsecond to millisecond time scale. These dynamical processes can be studied by time-resolved step-scan Fourier-transform infrared spectroscopy, in particular for proteins whose function is triggered by light.

Protonen-Transfer und Protein-Zustände Dynamics in Lichtempfindliche Proteine, die durch zeitaufgelöste Step-Scan Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards ...

Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be measured to ~10 pN by a laser and sectored detector, which can be converted to image topography. Amplitude modulation or &#8220;tapping mode&#8221; AFM involves the probe making intermittent contact with the surface while oscillating at its resonant frequency to produce an image. Used in conjunction with a fluid cell, tapping-mode AFM enables the imaging of biological macromolecules such as proteins in physiologically relevant conditions. Tapping-mode AFM requires manual tuning of the probe and frequent adjustments of a multitude of scanning parameters which can be challenging for inexperienced users. To obtain high-quality images, these adjustments are the most time consuming.
PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) produces an image by measuring a force response curve for every point of contact with the sample. With ScanAsyst software, PF-QNM can be automated. This software adjusts the set-point, drive frequency, scan rate, gains, and other important scanning parameters automatically for a given sample. Not only does this process protect both fragile probes and samples, it significantly reduces the time required to obtain high resolution images. PF-QNM is compatible for AFM imaging in fluid; therefore, it has extensive application for imaging biologically relevant materials.
The method presented in this paper describes the application of PF-QNM to obtain images of a bacterial red-light photoreceptor, RpBphP3 (P3), from photosynthetic R. palustris in its light-adapted state. Using this method, individual protein dimers of P3 and aggregates of dimers have been observed on a mica surface in the presence of an imaging buffer. With appropriate adjustments to surface and/or solution concentration, this method may be generally applied to other biologically relevant macromolecules and soft materials.

A method for investigating the structure of a protein photoreceptor using atomic force microscopy (AFM) is described in this paper. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) reveals intact protein dimers on a mica surface.

Atomic Force Microscopy von Red-Light Photorezeptoren Mit Peakforce Quantitative Nanomechanische Eigenschaftenzuordnung

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

Erkennung und Wiedergewinnung von Palladium, Gold und Kobalt-Metalle aus der Urban-Mine mit Hilfe neuartiger Sensoren / Adsorbentien mit nanoskaligen Wagon-Rad-förmigen Poren Ausgewiesene

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent this outflow, a control device is required. A siphon breaker is a type of safety device that can be utilized to control the loss of coolant water effectively.
To analyze the characteristics of siphon breaking, a real-scale experiment was conducted. From the results of the experiment, it was found that there are several design factors that affect the siphon breaking phenomenon. Therefore, there is a need to develop a theoretical model capable of predicting and analyzing the siphon breaking phenomenon under various design conditions. Using the experimental data, it was possible to formulate a theoretical model that accurately predicts the progress and the result of the siphon breaking phenomenon. The established theoretical model is based on fluid mechanics and incorporates the Chisholm model to analyze two-phase flow. From Bernoulli&#39;s equation, the velocity, quantity, undershooting height, water level, pressure, friction coefficient, and factors related to the two-phase flow could be obtained or calculated. Moreover, to utilize the model established in this study, a siphon breaker analysis and design program was developed. The simulation program operates on the theoretical model basis and returns the result as a graph. The user can confirm the possibility of the siphon breaking by checking the shape of the graph. Furthermore, saving the entire simulation result is possible and it can be used as a resource for analyzing the real siphon breaking system.
In conclusion, the user can confirm the status of the siphon breaking and design the siphon breaker system using the program developed in this study.

The siphon breaking phenomenon was investigated experimentally and a theoretical model was proposed. A simulation program based on the theoretical model was developed and the results of the simulation program were compared with experimental results. It was concluded that the results of the simulation program matched the experimental results well.

Studium der Siphon Breaker Experiment und Simulation für einen Forschungsreaktor

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

Elektrisches Feld Kontrolle der elektronischen Zustände in WS2 Nanosysteme durch Elektrolyt Anspritzung

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine micro-organisms, and/or sediments in the ocean, or fluidized bed reactors and combustion processes in engineered systems. In order to study the effect of turbulence on the kinematics of particles in such flows, simultaneous measurements of both the flow and particle kinematics are required. Non-intrusive, optical flow measurement techniques for measuring turbulence, or for tracking particles, exist but measuring both simultaneously can be challenging due to interference between the techniques. The method presented herein provides a low cost and relatively simple method to make simultaneous measurements of the flow and particle kinematics. A cross section of the flow is measured using a particle image velocimetry (PIV) technique, which provides two components of velocity in the measurement plane. This technique utilizes a pulsed-laser for illumination of the seeded flow field that is imaged by a digital camera. The particle kinematics are simultaneously imaged using a light emitting diode (LED) line light that illuminates a planar cross section of the flow that overlaps with the PIV field-of-view (FOV). The line light is of low enough power that it does not affect the PIV measurements, but powerful enough to illuminate the larger particles of interest imaged using the high-speed camera. High-speed images that contain the laser pulses from the PIV technique are easily filtered by examining the summed intensity level of each high-speed image. By making the frame rate of the high-speed camera incommensurate with that of the PIV camera frame rate, the number of contaminated frames in the high-speed time series can be minimized. The technique is suitable for mean flows that are predominantly two-dimensional, contain particles that are at least 5 times the mean diameter of the PIV seeding tracers, and are low in concentration.

The technique described herein offers a low cost and relatively simple method to simultaneously measure particle kinematics and turbulence in flows with low particle concentrations. The turbulence is measured using particle image velocimetry (PIV), and particle kinematics are calculated from images obtained with a high-speed camera in an overlapping field-of-view.

Gleichzeitige Messung von Turbulenzen und Partikel-Kinematik mit bildgebenden Verfahren

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs

Pressure limitations of many microfluidic platforms have been a significant challenge in microfluidic experimental studies of fractured media. As a result, these platforms have not been fully exploited for direct observation of high-pressure transport in fractures. This work introduces microfluidic platforms that enable direct observation of multiphase flow in devices featuring surrogate permeable media and fractured systems. Such platforms provide a pathway to address important and timely questions such as those related to CO2 capture, utilization and storage. This work provides a detailed description of the fabrication techniques and an experimental setup that may serve to analyze the behavior of supercritical CO2 (scCO2) foam, its structure and stability. Such studies provide important insights regarding enhanced oil recovery processes and the role of hydraulic fractures in resource recovery from unconventional reservoirs. This work presents a comparative study of microfluidic devices developed using two different techniques: photolithography/wet-etching/thermal-bonding versus Selective Laser-induced Etching. Both techniques result in devices that are chemically and physically resistant and tolerant of high pressure and temperature conditions that correspond to subsurface systems of interest. Both techniques provide pathways to high-precision etched microchannels and capable lab-on-chip devices. Photolithography/wet-etching, however, enables fabrication of complex channel networks with complex geometries, which would be a challenging task for laser etching techniques. This work summarizes a step-by-step photolithography, wet-etching and glass thermal-bonding protocol and, presents representative observations of foam transport with relevance to oil recovery from unconventional tight and shale formations. Finally, this work describes the use of a high-resolution monochromatic sensor to observe scCO2 foam behavior where the entirety of the permeable medium is observed simultaneously while preserving the resolution needed to resolve features as small as 10 &#181;m.

Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs

This paper describes a protocol along with a comparative study of two microfluidic fabrication techniques, namely photolithography/wet-etching/thermal-bonding and Selective Laser-induced Etching (SLE), that are suitable for high-pressure conditions. These techniques constitute enabling platforms for direct observation of fluid flow in surrogate permeable media and fractured systems under reservoir conditions.

Mikrofluidische Fertigungstechniken zur Hochdruckprüfung von mikroskaligen superkritischenCO2-Schaumtransporten in gebrochenen unkonventionellen Reservoirs

Pressure limitations of many microfluidic platforms have been a significant challenge in microfluidic experimental studies of fractured media. As a ...

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with slopes of up to 84&#176;. The manufacturing method is valid for the fast pneunet bending actuators in general and might, therefore, be interesting for newcomers to the field of actuator manufacturing. The control of the robot is achieved by means of a pneumatic control box that can provide arbitrary pressures and can be built by only using purchased components, a laser cutter, and a soldering iron. For the walking performance of the robot, the pressure-angle calibration plays a crucial role. Therefore, a semi-automated method for the pressure-angle calibration is presented. At high inclines (&#62; 70&#176;), the robot can no longer reliably fix itself to the walking plane. Therefore, the gait pattern is modified to ensure that the feet can be fixed on the walking plane.

This protocol provides a detailed list of steps to be performed for the manufacturing, control and evaluation of the climbing performance of a gecko-inspired soft robot.

Herstellung, Steuerung und Leistungsbewertung eines Gecko-inspirierten Softroboters

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...

Computer Numerical Control Micromilling of a Microfluidic Acrylic Device with a Staggered Restriction for Magnetic Nanoparticle-Based Immunoassays

Microfluidic systems have greatly improved immunoassay techniques. However, many microfabrication techniques require specialized, expensive, or complicated equipment, making fabrication costly and incompatible with mass production, which is one of the most important preconditions for point-of-care tests (POCT) to be adopted in low-resource settings. This work describes the fabrication process of an acrylic (polymethylmethacrylate, PMMA) device for nanoparticle-conjugated enzymatic immunoassay testing using the computer numerical control (CNC) micromilling technique. The functioning of the microfluidic device is shown by performing an immunoassay to detect a commercial antibody using lysozyme as a model antigen conjugated to 100 nm magnetic nanoparticles. This device integrates a physical staggered restriction of only 5 &#181;m in height, used to capture magnetic microparticles that make up a magnetic trap by placing an external magnet. In this way, the magnetic force on the immunosupport of conjugated nanoparticles is enough to capture them and resist flow drag. This microfluidic device is particularly suitable for low-cost mass production without the loss of precision for immunoassay performance.

Microfluidics is a powerful tool for the development of diagnostic tests. However, expensive equipment and materials, as well as laborious fabrication and handling techniques, are often required. Here, we detail the fabrication protocol of an acrylic microfluidic device for magnetic micro- and nanoparticle-based immunoassays in a low-cost and simple-to-use setting.