相較于傳統(tǒng)激光雷達,MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微鏡掃描激光雷達具有視場和分辨率可電控、體積小、重量輕等突出優(yōu)勢,是激光雷達的重要發(fā)展方向。本論文以MEMS微鏡激光雷達的研制為背景,建立了電磁式MEMS微鏡系統(tǒng)運動的數(shù)學(xué)模型,對電磁式MEMS運動特性進行了詳細的分析和計算。針對電磁式MEMS微鏡由于快軸諧振點偏移所導(dǎo)致掃描角度過小的缺點,提出了一種諧振點實時解算的控制方法,設(shè)計了一種基于諧振點實時解算的微鏡伺服控制系統(tǒng),該系統(tǒng)由ARM+DDS組成。編寫了相對應(yīng)的控制程序。通過搭建電磁式MEMS微鏡控制平臺,實驗測定了微鏡系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)角度隨驅(qū)動信號的幅度、頻率以及溫度變化的關(guān)系曲線,并能使系統(tǒng)在保持慢軸30°、快軸40°的情況下穩(wěn)定、可靠的實現(xiàn)光學(xué)掃描,達到了項目應(yīng)用的基本要求。 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｑｕａｎｅｒｇｙ公司的激光雷達??

用前景會更加廣闊。??２?ＭＥＭＳ微鏡技術(shù)的發(fā)展??．１?ＭＥＭＳ微鏡研宄現(xiàn)狀??ＭＥＭＳ微鏡是ＭＥＭＳ激光雷達系統(tǒng)中的一個光學(xué)器件。在民用和國防領(lǐng)域都有著??的應(yīng)用，如機器人視覺，光通訊、導(dǎo)彈制導(dǎo)、地形探測、車輛自動駕駛和軍事領(lǐng)域??密測量等領(lǐng)域。ＭＥＭＳ微鏡基于微機電理論在半導(dǎo)體、光學(xué)、物理學(xué)、材料工程、??子學(xué)、力學(xué)、機械工程和化學(xué)等諸多領(lǐng)域都有涉及。按照微鏡的驅(qū)動原理分類，可??ＭＥＭＳ微鏡分為靜電驅(qū)動微鏡、壓電驅(qū)動微鏡、電熱驅(qū)動微鏡和電磁驅(qū)動微鏡等??［２０】。??２００５年，ＭＥＭＯＳ研宄所提出一種使用折疊彈簧的靜電式ＭＥＭＳ微鏡，如圖１．３。??鏡系統(tǒng)用于光開關(guān)領(lǐng)域。微鏡的諧振頻率為１．７７ｋＨｚ。２０１０年，中國科學(xué)院光電研??［２１］國家重點實驗室設(shè)計了一種具有靜電排斥六邊形結(jié)構(gòu)的ＭＥＭＳ微鏡，如圖１．４，??驗室大大提局微鏡的諧振頻率。微鏡的諧振頻率達到７ｋＨｚ，微鏡系統(tǒng)的響應(yīng)時間??至０．３ｍｓ。??

２０１３?年?Ｓ．Ｇｕ－Ｓｔｏｐｐｅｌ，Ｊ．Ｊａｎｅｓ，Ｄ．Ｋａｄｅｎ?等人提出一種?１ｍｍ?的壓電式?ＭＥＭＳ?微鏡??［２２］，如圖１．５。該微鏡在低電壓驅(qū)動信號下提升了諧振頻率，工作頻率為３２ｋＨｚ時光學(xué)??掃描達到最大值４２．５°。２０１６年Ｖ．Ｓｔｅｎｃｈｌｙ等人提出了一種二維壓電式微鏡器件［２３】。微??鏡的直徑達到１．２ｍｍｘｌｍｍ，其中驅(qū)動電壓在１０Ｖ和１５Ｖ下正常工作。微鏡諧振頻率為??６０ｋＨｚ，掃描角度最大可達到４０°。使微鏡具有更低的功耗。??ＢＢＳ??圖〗．５掃描微鏡圖??２００９年Ｌｅｉ?Ｗｕ提出了一種雙反射單晶硅基微鏡，如圖１．６。通過使用±４５°機械掃??描角的雙反射鏡，可以實現(xiàn)３６０°的全方位光學(xué)掃描角（０ＳＡ）。將掃描范圍提升到極致。??＇?—??ｐ?ｒ?＼?＾?Ｋ?＾?＾??％?ｒ?＾＜＞－ｉ?－?２??？．濃－一——??圖１．６雙反射單晶硅基微鏡圖??２００６年ＣＨ，Ｊｉ等人提出了一種１．５ｍｍ雙軸電磁掃描微鏡，如圖１．７。該掃描微鏡??利用垂直于掃描軸的磁場來實現(xiàn)雙軸磁致動。微鏡的最大掃描角度為１６．１°，諧振頻率??為１９．７ｋＨｚ。２０１４年章暗、徐大誠等人％結(jié)合微鏡驅(qū)動器結(jié)構(gòu)，建立了多自由度微鏡的??數(shù)學(xué)模型。快速提升驅(qū)動器的輸入響應(yīng)特性。２０１５年Ｐｅｎｇ?Ｚｕｏ提出一種電磁驅(qū)動微鏡


本文編號：3075524