[发明专利]一种基于谐振点实时估算的微镜控制方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于谐振点实时估算的微镜控制方法及其系统。该方法为，首先设置微镜快轴和慢轴的初始控制信号，然后采集微镜快轴和慢轴的输入信号和位置反馈信号；接着对位置反馈信号进行解算，更新微镜快轴和慢轴的频率、幅度和相位；最后检测微镜快轴和慢轴是否达到期望状态，若没有，则继续优化。本发明提高了控制刷新率，让快轴以谐振工作频率，慢轴和激光发射脉冲跟随快轴频率改变，为MEMS扫描微镜的高速优化振动提供了稳定驱动。

技术领域

本发明涉及微镜控制技术，具体涉及一种基于谐振点实时估算的微镜控制方法及其系统。

背景技术

微机电系统(Micro-electro-mechanical systems，简称MEMS)是利用微加工技术制造出来的三维装置，至少包括一个可运动结构满足某种机械作用。MEMS微镜是其中一种使用MEMS加工技术制作的微小可驱动反射镜。在多种民用和国防领域都有着广泛的应用，如激光雷达，生物医学，光学投影等。

电磁驱动的二维MEMS微镜可以实现快速扫描，针对电磁驱动的二维MEMS微镜已经有一些较为成熟的控制方案，如基于PID伺服控制原理，该方案通过使快轴在谐振点附近工作，加大电流环等使微镜达到最优幅度扫描。但是当外界环境改变时，谐振点也会随之偏移。如果微镜不工作在谐振点下，机械转角会大大降低，控制效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于谐振点实时估算的微镜控制方法及其系统，控制过程简单，并且提高了控制效率，使其稳定工作在谐振点上。

实现本发明目的技术解决方案为：一种基于谐振点实时估算的微镜控制方法，包括如下步骤：

步骤1、设置微镜快轴和慢轴的初始控制信号；

步骤2、采集微镜快轴和慢轴的输入信号和位置反馈信号；

步骤3、对位置反馈信号进行解算，更新微镜快轴和慢轴的频率、幅度和相位；

步骤4、检测微镜快轴和慢轴是否达到期望状态，若没有，则返回步骤2，否则结束。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明提高了控制刷新率，让快轴以谐振工作频率，慢轴和激光发射脉冲跟随快轴频率改变，为MEMS扫描微镜的高速优化振动提供了稳定驱动。

附图说明

图1是本发明实施例的基于微镜谐振点实时估算的控制系统的流程图。

图2是本发明基于微镜谐振点实时估算的控制系统原理图。

图3是本发明基于微镜谐振点实时估算的控制系统电路原理图。

具体实施方式

电磁式MEMS扭转微镜动态模型，具体为:

J_Mθ″+bθ′+k_θθ＝T_f(t)

令输入信号为：

T_f(t)＝Usin(ωt)

则有：

J_Mθ″+bθ′+k_θθ＝Usin(ωt)

对其求通解，有特征根为：

由于该系统为二阶谐振系统，其极点位于共轭复数极点，即：

令则有Δ＜0

其特征根也可以表示为：

可以知道通解：