一种激光表演装置的控制方法制造方法及图纸

一种激光表演装置的控制方法，包括如下步骤：　　　　１）控制器根据事先编辑好并存储的节目内容，输出控制命令，经步进电机驱动电路驱动后控制步进电机带动镜片组转动；　　　　２）激光器发出的激光经由步进电机带动的镜片组投射到屏幕上指定位置并按固定的轨迹扫描；　　　　其特征是，控制电机按预定的轨迹扫描的方法是“快速差补法”，即：　　　　　采用三个最可能的步进点与给定轨迹的一个点作比较，其中三个点分别为：横向Ｘ轴上的一个点、纵向Ｙ轴上的一个点和斜向即对角线上的一个点，根据比较结果来判断坐标进给方向－－是横向走、或纵向走、还是斜向走，然后确定坐标进给量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
现有的激光表演系统采用的扫描头有步进电机和振镜，表演的图形显示效果有光束和图形动画。采用步进电机式的系统由于精度和速度影响，用在中小型表演系统中，作光束表演(光线在空间表现的效果)，它使用单片机(MCU)作为控制器，采用小功率激光器，系统操作简单，成本低。这些激光表演系统是一个小型的激光显示系统，主要由激光器、单片机控制器、扫描头等组成(图1)。其中单片机控制器是系统中枢，存储演示节目，在演示过程中自动控制系统各部件的协调动作；扫描头由步进电机及其带动的X-Y反射镜片组组成。单片机控制器根据事先编辑好存储在单片机内部ROM的节目内容，输出控制命令，经步进电机驱动电路驱动后控制步进电机完成扫描，激光器发出激光(通常为绿激光)经由步进电机带动的镜片组投射到屏幕上指定位置。表演节目可以受声音节拍控制播放，它通过声控单元拾取声音控制信号。在这种系统中，反射镜的转动是步进电机控制的，而步进电机是由输入的数字电脉冲控制的，其特点是每输入一个脉冲就转动一个步距角，只要控制输入脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序，即可获的所需的转角、转速及转向。激光束经过由步进电机带动的X-Y反射镜组有规律的转动，就可投射出有对应规律的图形。控制一对步进电机沿预定的轨迹扫描有两类控制方法。一类是直接或编码间接输入电机的每一步转动进给控制命令字。另一类是采用控制算法间接控制电机的转动进给。第一类控制方法要存储图形轨迹的每一个象素(或称点，点数等于所需步距数)控制命令字，而且后一象素的命令字与前一象素的命令字有关联，所以这种控制方法要存储很多图形数据，其数据又不易确定，图形设计灵活性低，工作量大。第二类采用控制算法避免了直接输入图形数据，由程序完成图形数据的生成。采用不同的控制算法在图形轨迹和扫描速度有着差异。现有技术中经常采用逐点比较差补法控制光束扫描。所谓比较差补法，是每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，判断这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的走向。逐点比较差补是以阶梯折线逼近直线或圆弧等曲线的，它与规定的轨迹图形之间的最大误差为一个脉冲当量。任何图形扫描都能用逐点比较差补法控制。用差补算法作直线，只需输入始点和终点即可，余下的由算法程序完成，用此算法作直线过程如图6。差补法有其缺点，要么向X方向走一步，要么向Y方向走一步，不能同时都走一步(斜向走即向45度或135度方向)，经过A(X1，Y1)和B(X2，Y2)两点所需步数为|X2-X1+Y2-Y1|所要步数多，扫描速度就较慢；而且不能斜走，这样扫描出来的图形不圆滑。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决以上问题，提供，提高速度，并使图形更圆滑，更逼近实际图形。本专利技术实现上述目的的激光表演装置的控制方法包括如下步骤1)控制器根据事先编辑好并存储的节目内容，输出控制命令，经步进电机驱动电路驱动后控制步进电机带动镜片组转动；2)激光器发出的激光经由步进电机带动的镜片组投射到屏幕上指定位置并按固定的轨迹扫描；其特征是控制电机按预定的轨迹扫描的方法是“快速差补法”，即采用三个最可能的步进点与给定轨迹的一个点作比较，其中三个点分别为横向X轴上的一个点、纵向Y轴上的一个点和斜向即对角线上的一个点，根据比较结果来判断坐标进给方向——是横向走、或纵向走、还是斜向走，然后确定坐标进给量。采用以上方案的有益效果由于采用首创的“快速差补法”，它不是计算动点的偏差，而是根据所在象限计算它相邻的横向、纵向和对角线三点的偏差，其中有一偏差最小，这说明这点最靠近给定的轨迹，下一步就往走向这点。不但提高了速度，而且还使图形更圆滑，更逼近实际图形。附图说明图1是现有技术中的表演装置示意图。图2是本专利技术实施例表演装置示意图。图3是激光调制器示意图。图4是本专利技术实施例软件流程图见图4图5是节目单元软件流程图。图6是现有技术中逐点比较差补法原理示意图。图7是本专利技术快速差补法原理示意图。图8是本专利技术快速差补法流程示意图。具体实施例方式下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。本专利技术可用于(但不限于)控制下述激光表演系统该系统采用步进电机作扫描头，单片机作为控制器来控制扫描头的X轴和Y轴两个反射镜协调偏转实现光束沿着图形轮廓快速扫描，同时控制着激光器激光的有无来实现激光成像，可以完成复杂的光束效果和简单的图形动画表演。如图2所示，该系统包括激光器1、单片机控制器2、扫描头3，所述扫描头3包括步进电机带动的X-Y反射镜组32和步进电机驱动器31，所述单片机控制器2与步进电机驱动器31相连，步进电机驱动器31又与步进电机带动的X-Y反射镜组32相连，并且所述步进电机带动的X-Y反射镜组32位于激光器1所发射的光线的光路上；与图1不同的是还包括激光器电源调制单元5，其一个输入端与单片机控制器2相连，一个输出端与激光器1相连。还包括声控单元21，与单片机单片机控制器2相连。所以，与原有的表演小系统相比，此系统能实现1.激光器具有调制功能。2.图形可以断笔。3.能实现复杂图形成像。激光调制器如图3所示，所述激光器电源调制单元5包括与单片机相连的第一端口CON1、与第一端口CON1另一端相连的光电耦合器U1、三极管Q1和与激光器电源端口相连的第二端口CON2，所述光电耦合器U1的输出端与三极管Q1的基极相连，第二端口CON2两端分别接于三极管Q1的集电极和发射极，从而使激光器1并联于三极管Q1的集电极和发射极一侧。此结构大体与原有的表演小系统类似，成本相当。控制软件驱动激光调制器实现图形断笔功能。单片机发出控制信号来调制激光器的电源，实现激光有无来达到断笔效果。当图形需要断笔时，单片机发出断笔控制信号送至CON1端口，信号经过光电耦合器耦合至Q1，Q1调制激光器电源(CON2接至激光器电源端口，与LD并联)。在需要图形断笔时，使Q1导通，从而原流过LD的电流一部分被Q1分流，使LD的电流在它的阈值之下，LD不能发光，达到图形断笔效果。激光器电源调制器相当于一个数控的分流器。软件控制步进电机转动扫描，控制激光调制器实现图形断笔，接受声控信号来控制表演节目按声音节拍或强弱播放，是一个大型的底层控制软件。软件采用单片机C语言设计，这使得程序结构严谨，可读性和移植性比汇编语言大大增强，使得计算量和编程量大为减少，复杂图形实现变成可能。软件流程图见图4。扫描头反射镜面需要一个参考位置，它是靠电机转动复位设置的。表演的节目是以节目单元为单位播放的，而单元节目的切换是由声控即声音节奏控制的。单片机采用中断方式响应声控触发，在声控中断程序置声控标志位，节目程序中查询声控标志位的方法设计声控软件。根据查询结果，程序作相应的处理(继续执行或跳出改变图形节目)。单元节目是由基本图形组成的一组有有特色、有规律的的简短节目。图形是由很多线段组成，两线段的交汇处构成一拐点，用反射镜的转动去控制光点朝向下一拐点扫描。单元节目软件流程图如图5所示。下面结合图5-8描述本专利技术独特的控制算法设计——快速差补法。反射镜的转动是步进电机控制的，而步进电机是由输入的数字电脉冲控制的，其特点是每输入一个脉冲就转动一步，只要控制输入脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序，即可获的所需的转角、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄代桓，余建华，
申请(专利权)人：深圳市镭幻激光高技术有限公司，
类型：发明
国别省市：