Laserscanner Galvos Geschwindigkeit herausfinden

Wenn Google kaputt ist .. ausprobieren. Mit einem Funktionsgenerator dran

Ich hab das Teil mit Shownet in Betrieb genommen, es sind >40kpps möglich, bei 60 hatte ich Angst das die Spiegel abfallen und man merkte das die Auslenkung einbrach.

Wenn du wissen willst, was die Galovs wirklich können (egal was auf dem Typenschild oder in der Werbung steht) bzw. um sie mit anderen zu vergleichen lohnt sich das ILDA Test Pattern zu nutzen. Z. B. hier beschrieben: http://laserfx.com/Backstage.LaserFX.com/Systems/Scanning3.html

Kann man sowieso nicht so genau sagen. Bei Laserprojektoren kommt das auf die Masse der Spiegel an (je schwerer, desto träger) auf die Antriebsleistung, die man hineinjagen kann, ohne die Dinger zu überhitzen. Mit gegebenen Umständen kommt bei Projektoren irgendwann eine Grenze, wo scharfe Winkel nicht mehr ausreichend gut abgebildet werden können und daß man das auch nicht durch Justage korrigiert bekommt. Diese Grenze ist subjektiv bzw. gibt bestimmt messbarere Mindestanforderungen was noch abgebildet werden können muss, damit man daraus eine bestimmte Geschwindigkeit benennen kann.

Also alles Daumen * pi, sozusagen. Ich bin bis 90K raufgegangen und merkte deutliche Winkelbeschränkung, runde Kanten und ein gewisses Unwohlsein der Spiegel, hatte Angst die Zerbrechen. Das Pattern oben ist eine gute Idee für einen Vergleich untereinander.

Ben B. schrieb:

Diese Grenze ist subjektiv bzw. gibt bestimmt messbarere Mindestanforderungen was noch abgebildet werden können muss, damit man daraus eine bestimmte Geschwindigkeit benennen kann.

In der Elektronik gibt es für ein lineares System mit Tiefpasscharakteristik den Begriff "Bandbreite", der charakterisiert, ab welcher Frequenz sich die Amplitude auf 71% gegenüber einem DC-Signal reduziert und das Ausgangssignal 45° phasenverschoben ist.

Mit "subjektiv" hat das wenig zu tun.

Der "ILDA"-Standard funktionert zur Geschwindigkeitsermittlung nur dann, wenn man sich auch an den Standard hält (was viele Galvohersteller zum "Frisieren" ihrer Angaben nicht tun). Dazu gehört:

1. Es muss das originale ILDA-Testbild genommen werden.
2. Der Ausgabewinkel muss so eingestellt werden, dass das Testbild mit einem Winkel von nicht größer als 8° gescannt wird. 8° beziehen sich auf das innere Quadrat, nicht auf das gesamte Testbild.
3. Die Ausgabesoftware darf keine zusätzlichen Stützpunkte in die Ausgabe interpolieren.

Punkt 3 ist das Problem. Denn fast jede Software erzeugt für die Ausgabe zusätzliche Zwischenpunkte. Das geht daher so gut wie nicht, weil mehr Stützpunkte eine schnellere Ausgabe in Kpps ermöglichen, ohne dass das Galvo wirklich schneller scannt.

Man kann (wie jemand bereits vorgeschlagen hat) die Messung auch mit einem Funktionsgenerator machen. Sinusgenerator an einen Kanal und eine Linie projizieren. Die Linie soll beim langsamen Scannen einen Auslenkwinkel von 8° x 1,41 = 11,3° ergeben. Dann die Frequenz so lange erhöhen, bis die Linie noch 70% ihrer vorigen Länge hat (also jetzt 8° Auslenkwinkel). Das ist die Grenzfrequenz. Da sollte dann irgendwas zwischen 2KHz und 4KHz herauskommen. Diesen Wert multipliziert mit 12 ergibt die Geschwindigkeit nach ILDA "Kpps".

Warum Linie mit Sinussignal Auslenkwinkel 11,3°?

Weil das Quadrat des ILDA-Testbildes bei 8° bereits die -30% Grenze bei Maximalgeschwindigkeit markiert und der Kreisdruchmesser beim sehr langsamen Scannen der Diagonalen des Quadrats entspricht.

Warum Frequenz multiplizieren mit 12?

Der "Geschwindigkeitsmesser" im ILDA-Testbild ist die Kombination aus dem inneren Quadrat und dem Kreis. Das Bild ist so erstellt, dass der Kreis aus 12 Punkten besteht. Er berührt das Quadrat an den äußeren Ecken. Der Durchmesser entspricht also der Diagonalen des Quadrats. Erhöht man die Scangeschwindigkeit solange, bis der Kreis die Seitenlinien des Quadrats berührt, also "innen" anliegt, dann wurde die Amplitude genau auf 70% reduziert, exakt auf 70,71%. Denn nun entspricht der Kreisdurchmesser der Seitenlänge des Quadrats, was bekanntlich 1 / Wurzel aus 2 der Diagonalen ist. Da der Kreis aus 12 Stützpunkten besteht, muss man nun die eingestellten "Kpps" durch 12 teilen und erhält die Kreisfrequenz. Oder umgekehrt die an einem Funktionsgenerator eingestellte Sinusfrequenz x 12 nehmen um die "Kpps" zu erhalten.

Die kürzeste Steigzeit der Galvos erhält man, indem man aus der Kreisfrequenz die Periode herleitet und diese durch 2 teilt.

Beispiel gemessene Frequenz 2,5KHz. "Kpps" = 2,5 x 12 = 30 Kpps. Steigzeit = 1 / 2,5 KHz / 2 = 0,0002s = 200µs.

Da Showlasersoftware immer zusätzliche Stützpunkte hineininterpoliert, und der Kreis dann bei der Ausgabe nicht aus 12 sondern z.B. aus 36 Punkten besteht, kann man da auch mal gerne "90K" scannen, obwohl die Galvos nur 30 können. Wenn man es schafft, bei seeeehr langsamer Ausgabe, die wirkliche Anzahl der Punkte auf dem Kreis zu zählen, kann man natürlich auch mit diesem Wert rechnen. Einfach die gezählte Punktanzahl / 12 und die an der Software angezeigten "Kpps" durch das Ergebnis teilen. Die Funktionsgeneratormethode ist aber die genauere Methode.

Nochwas: Eine gemessene Geschwindigkeit sagt nichts über die Qualität der Galvos aus, z.B. Linearität, Wiederholgenauigkeit, Hysterese (Reibung) usw.

Jetzt ist natürlich auch klar, dass die Angabe der Frequenz bzw. "Kpps" immer nur in Verbindung mit dem Auslenkwinkel gültig ist. Wenn ein Galvo mit 50K angegeben ist, kann es schon sein, dass es bei 1° diesen Wert erreicht, aber bei 8° nur noch 25K.

Gruß Joachim