CN108803005A - 一种二维mems振镜控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二维MEMS振镜控制方法。本发明通过使MEMS振镜按照李萨如曲线进行偏转，使MEMS振镜当前角度与MEMS振镜的输出电压为一定关系，利用ARM的SPI接口对MEMS振镜的分辨率、最大偏转角度和转动频率进行配置，以及利用GPIO输出零度标志脉冲及角度标志脉冲，对现有的对MEMS振镜的驱动方法、对MEMS振镜的状态采集方法、对MEMS振镜的可配置方法和对外输出方法进行改进，可对二维MEMS振镜进行高效稳定的控制，可以简单地对二维MEMS振镜的参数进行配置，且模拟李萨如曲线进行连续扫描，使二维MEMS振镜的效率、分辨率均得以提高，并使二维MEMS振镜的使用寿命延长。
Description
技术领域
本发明涉及激光扫描技术领域，具体领域为一种二维MEMS振镜控制方法。
背景技术
光学扫描镜是一种优秀的矢量扫描设备，能使入射光束按照特定的方式与时间顺序发生反射，从而在像面上实现扫描成像。按照扫描维度分为一维和二维扫描，二维MEMS振镜实际上是能够沿两个轴做简谐振动的光学反射镜，在控制难度上大于一维振镜。在激光雷达中，为了得到高分辨率的扫描图像，通常采用二维MEMS振镜，使激光按照预先设定的角度和频率进行扫描。能够对二维MEMS振镜进行稳定高效的控制，是激光雷达得以实现的前提之一，因此需要一种稳定高效的二维MEMS振镜的控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二维MEMS振镜控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二维MEMS振镜控制方法，包括对MEMS振镜的驱动方法、对MEMS振镜的状态采集方法、对MEMS振镜的可配置方法和对外输出方法，所述对MEMS振镜的驱动方法的主要内容为：使MEMS振镜按照李萨如曲线进行偏转；
所述对MEMS振镜的状态采集方法的主要内容为：使MEMS振镜当前角度与MEMS振镜的输出电压为一定关系，在此关系下，实时采集到的电压即为角度数据；
所述对MEMS振镜的可配置方法的主要内容为：利用ARM的SPI接口对MEMS振镜的分辨率、最大偏转角度和转动频率进行配置；
所述对外输出方法的主要内容为：利用GPIO输出零度标志脉冲及角度标志脉冲。
优选的，所述对MEMS振镜的驱动方法的具体内容为：
1）利用DAC生成两个频率不为整数倍数的正弦波，一个代表x轴，另一个代表y轴；
2）以水平方向为x轴，垂直方向为y轴，模拟李萨如曲线进行连续扫描。
优选的，所述对MEMS振镜的状态采集方法的具体内容为：
1）在初始化时，采集无DAC输入状态下的MEMS振镜的输出电压作为参考电压值，为零度电压值；
2）在正常工作状态下，采集峰值电压对应MEMS振镜的最大偏转角度值；
3）计算峰值电压与零度电压的差值，作为最大偏转角度的压差；
4）实时采集上述电压值，计算当前角度的变化。
优选的，所述对MEMS振镜的可配置方法的具体内容为：
1）利用ARM的SPI接口对MEMS振镜的分辨率、最大偏转角度以及转动频率进行配置；
2）利用ARM的SPI接口读取MEMS振镜的配置；
3）利用ARM的SPI接口读取MEMS振镜的状态；
4）利用ARM的SPI接口控制MEMS振镜的工作与停止。
优选的，所述对外输出方法的具体内容为：
1）MEMS振镜每从负角度到正角度扫描至零度位置便输出一个脉冲，作为零度标志脉冲；
2）每增加或减小一个设定的角度间隔便输出一个脉冲，作为角度标志脉冲；
3）所述零度标志脉冲和所述角度标志脉冲均利用GPIO输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过使MEMS振镜按照李萨如曲线进行偏转，使MEMS振镜当前角度与MEMS振镜的输出电压为一定关系，利用ARM的SPI接口对MEMS振镜的分辨率、最大偏转角度和转动频率进行配置，以及利用GPIO输出零度标志脉冲及角度标志脉冲，对现有的对MEMS振镜的驱动方法、对MEMS振镜的状态采集方法、对MEMS振镜的可配置方法和对外输出方法进行改进，可对二维MEMS振镜进行高效稳定的控制，可以简单地对二维MEMS振镜的参数进行配置，且模拟李萨如曲线进行连续扫描，使二维MEMS振镜的效率、分辨率均得以提高，并使二维MEMS振镜的使用寿命延长。
附图说明
图1为采用本发明提出的控制方法的MEMS的内部的工作控制流程图；
图2为采用本发明提出的控制方法的MEMS的对外输出流程图；
图3为采用本发明提出的控制方法所需要使用的各个模块的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种二维MEMS振镜控制方法，包括对MEMS振镜的驱动方法、对MEMS振镜的状态采集方法、对MEMS振镜的可配置方法和对外输出方法，所述对MEMS振镜的驱动方法的主要内容为：使MEMS振镜按照李萨如曲线进行偏转；
所述对MEMS振镜的状态采集方法的主要内容为：使MEMS振镜当前角度与MEMS振镜的输出电压为一定关系，在此关系下，实时采集到的电压即为角度数据；
所述对MEMS振镜的可配置方法的主要内容为：利用ARM的SPI接口对MEMS振镜的分辨率、最大偏转角度和转动频率进行配置；
所述对外输出方法的主要内容为：利用GPIO输出零度标志脉冲及角度标志脉冲。
具体而言，所述对MEMS振镜的驱动方法的具体内容为：
1）利用DAC生成两个频率不为整数倍数的正弦波，一个代表x轴，另一个代表y轴，可以增加扫描点，提高分辨率；
2）以水平方向为x轴，垂直方向为y轴，模拟李萨如曲线进行连续扫描。
具体而言，所述对MEMS振镜的状态采集方法的具体内容为：
1）在初始化时，采集无DAC输入状态下的MEMS振镜的输出电压作为参考电压值，为零度电压值；
2）在正常工作状态下，采集峰值电压对应MEMS振镜的最大偏转角度值；
3）计算峰值电压与零度电压的差值，作为最大偏转角度的压差，此时0°与最大角度之间的电压数值刚好成线性关系递增；
4）实时采集上述电压值，计算当前角度的变化。
具体而言，所述对MEMS振镜的可配置方法的具体内容为：
1）利用ARM的SPI接口对MEMS振镜的分辨率、最大偏转角度以及转动频率进行配置；
2）利用ARM的SPI接口读取MEMS振镜的配置；
3）利用ARM的SPI接口读取MEMS振镜的状态；
4）利用ARM的SPI接口控制MEMS振镜的工作与停止。
具体而言，所述对外输出方法的具体内容为：
1）MEMS振镜每从负角度到正角度扫描至零度位置，便输出一个脉冲，作为零度标志脉冲；
2）每增加或减小一个设定的角度间隔便输出一个脉冲，作为角度标志脉冲；
3）所述零度标志脉冲和所述角度标志脉冲均利用GPIO输出，以保证实时性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种二维MEMS振镜控制方法，包括对MEMS振镜的驱动方法、对MEMS振镜的状态采集方法、对MEMS振镜的可配置方法和对外输出方法，其特征在于：所述对MEMS振镜的驱动方法的主要内容为：使MEMS振镜按照李萨如曲线进行偏转；
所述对MEMS振镜的状态采集方法的主要内容为：使MEMS振镜当前角度与MEMS振镜的输出电压为一定关系，在此关系下，实时采集到的电压即为角度数据；
所述对MEMS振镜的可配置方法的主要内容为：利用ARM的SPI接口对MEMS振镜的分辨率、最大偏转角度和转动频率进行配置；
所述对外输出方法的主要内容为：利用GPIO输出零度标志脉冲及角度标志脉冲。
2.根据权利要求1所述的一种二维MEMS振镜控制方法，其特征在于：所述对MEMS振镜的驱动方法的具体内容为：
1）利用DAC生成两个频率不为整数倍数的正弦波，一个代表x轴，另一个代表y轴；
2）以水平方向为x轴，垂直方向为y轴，模拟李萨如曲线进行连续扫描。
3.根据权利要求1所述的一种二维MEMS振镜控制方法，其特征在于：所述对MEMS振镜的状态采集方法的具体内容为：
1）在初始化时，采集无DAC输入状态下的MEMS振镜的输出电压作为参考电压值，为零度电压值；
2）在正常工作状态下，采集峰值电压对应MEMS振镜的最大偏转角度值；
3）计算峰值电压与零度电压的差值，作为最大偏转角度的压差；
4）实时采集上述电压值，计算当前角度的变化。
4.根据权利要求1所述的一种二维MEMS振镜控制方法，其特征在于：所述对MEMS振镜的可配置方法的具体内容为：
1）利用ARM的SPI接口对MEMS振镜的分辨率、最大偏转角度以及转动频率进行配置；
2）利用ARM的SPI接口读取MEMS振镜的配置；
3）利用ARM的SPI接口读取MEMS振镜的状态；
4）利用ARM的SPI接口控制MEMS振镜的工作与停止。
5.根据权利要求1所述的一种二维MEMS振镜控制方法，其特征在于：所述对外输出方法的具体内容为：
1）MEMS振镜每从负角度到正角度扫描至零度位置便输出一个脉冲，作为零度标志脉冲；
2）每增加或减小一个设定的角度间隔便输出一个脉冲，作为角度标志脉冲；
3）所述零度标志脉冲和所述角度标志脉冲均利用GPIO输出。
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