相較于傳統(tǒng)激光雷達(dá),MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微鏡掃描激光雷達(dá)具有視場(chǎng)和分辨率可電控、體積小、重量輕等突出優(yōu)勢(shì),是激光雷達(dá)的重要發(fā)展方向。本論文以MEMS微鏡激光雷達(dá)的研制為背景,建立了電磁式MEMS微鏡系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)電磁式MEMS運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算。針對(duì)電磁式MEMS微鏡由于快軸諧振點(diǎn)偏移所導(dǎo)致掃描角度過小的缺點(diǎn),提出了一種諧振點(diǎn)實(shí)時(shí)解算的控制方法,設(shè)計(jì)了一種基于諧振點(diǎn)實(shí)時(shí)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(duì)應(yīng)的控制程序。通過搭建電磁式MEMS微鏡控制平臺(tái),實(shí)驗(yàn)測(cè)定了微鏡系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)角度隨驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(shí)現(xiàn)光學(xué)掃描,達(dá)到了項(xiàng)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(yè)數(shù)】：59 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｑｕａｎｅｒｇｙ公司的激光雷達(dá)??

用前景會(huì)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(dá)系統(tǒng)中的一個(gè)光學(xué)器件。在民用和國(guó)防領(lǐng)域都有著??的應(yīng)用，如機(jī)器人視覺，光通訊、導(dǎo)彈制導(dǎo)、地形探測(cè)、車輛自動(dòng)駕駛和軍事領(lǐng)域??密測(cè)量等領(lǐng)域。ＭＥＭＳ微鏡基于微機(jī)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(jī)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(dòng)原理分類，可??ＭＥＭＳ微鏡分為靜電驅(qū)動(dòng)微鏡、壓電驅(qū)動(dòng)微鏡、電熱驅(qū)動(dòng)微鏡和電磁驅(qū)動(dòng)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(guó)科學(xué)院光電研??［２１］國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)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(yàn)室大大提局微鏡的諧振頻率。微鏡的諧振頻率達(dá)到７ｋＨｚ，微鏡系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)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(dòng)信號(hào)下提升了諧振頻率，工作頻率為３２ｋＨｚ時(shí)光學(xué)??掃描達(dá)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(dá)到１．２ｍｍｘｌｍｍ，其中驅(qū)動(dòng)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(dá)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(jī)械掃??描角的雙反射鏡，可以實(shí)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(chǎng)來實(shí)現(xiàn)雙軸磁致動(dòng)。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(chéng)等人％結(jié)合微鏡驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)，建立了多自由度微鏡的??數(shù)學(xué)模型�？焖偬嵘�(qū)動(dòng)器的輸入響應(yīng)特性。２０１５年Ｐｅｎｇ?Ｚｕｏ提出一種電磁驅(qū)動(dòng)微鏡


本文編號(hào)：3075524