tiểu luận Máy quét đa giác

Máy quét đa giác
Khái niệm
•
Máy quét đa giác giống như một chiếc gương đơn giản, quay trên trục của động cơ servo hoặc động cơ điện.
Ưu, nhược điểm
•
Ưu điểm:
Chuyển động quay có thể đạt được tốc độ cao, ổn định và lặp đi lặp lại, ứng dụng rộng rãi.
•
Nhược điểm:
Khi cả hệ thống làm việc ở tốc độ cao, sẽ gây ra sự rung lắc và mài mòn… ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình quét và tuối
thọ của máy quét.
Nguyên lý làm việc
•
Chuyển động quay của gương làm lệch phương chùm sáng chiếu tới. Chùm sáng đó có thể phát ra từ một nguồn sáng (laser,…)
hoặc là ánh sáng phản chiếu từ vật tới gương. Sau đó chúng đi qua và được tạo ảnh bởi thấu kính và hiển thị trên mặt phẳng ảnh
hoặc tới bộ thu.
Các dạng quét và thu
•
Các dạng quét:

Quét Post – Objective Quét Pre – Objective

Sử dụng khi mặt phẳng mục tiêu có thể uốn cong hoặc khi
độ sâu của trường là lớn và góc quét là tương đối nhỏ.

Trong quét Post – Objective, yếu tố tập trung cuối cùng
được đặt trước các đa giác của gương.

Sử dụng thấu kính hoặc gương quét hệ thống chất lượng cao

để quét chi tiết với độ phân giải cao và vận tốc quét tuyến
tính không đổi.

Phương pháp này dùng để khắc phục những nhược điểm của
quét Post – Objecitve, nhưng lại tốn kém hơn.
•
Các dạng thu

Convergent input beam (a):
Chùm tia sáng đi qua thấu kính thì hội tụ lại và tới gương đa giác, khi đó chùm tia sáng hội tụ tại một điểm và chiếu lên bề mặt vật.

Collimating input beam (b):
Chùm tia trực chuẩn đi qua thấu kính trở thành chùm song song, sau đó đi tới cạnh của gương đa giác và được phản xạ qua gương
rồi chiếu tới bề mặt vật cần quét.
Việc sử dụng collimating input beam có ưu điểm hơn so với convergent input beam là nó có thể chiếu sáng đầy đủ các góc
cạnh của bề mặt vật thể, từ đó cho độ phân giải tốt hơn và giảm bớt sự điều tiết góc quét của chùm tia.
Thông số kỹ thuật
•
Thông số đầu tiên để thiết lập một hệ thống quét đó là độ phân giải (tức là số điểm quét được trong một lần quét).
Chẳng hạn, trong trường hợp của một máy quét đường, thì có thể thực hiện quét dễ dàng 10000 điểm. Nhưng nếu tăng lên từ 10000
– 25000 điểm hoặc cao hơn nữa thì đòi hỏi hệ thống quét rất phức tạp.
=>
Độ phân giải quét có thể được phân tích bằng cách áp dụng tiêu chuẩn Rayleigh:



D : chiều rộng chùm tia sáng.
Δφmin : góc lệch phân giải tối thiểu.

T góc l ch phân gi i t i thi u này, chúng ta có th tính đ c s đi m có th quét đ c d a vào công th c sau:ừ ệ ả ố ể ể ượ ố ể ể ượ ự ứ

φ: là tổng các góc có thể quét được bởi gương đa giác.
N: là số lượng điểm.
•
Xác đ nh t ng s góc mà g ng đa giác có th quét đ c.ị ổ ố ươ ể ượ
- Góc quét c a g ng đa c nh M m t đ c xác đ nh nh sau:ủ ươ ạ ặ ượ ị ư

- N u góc quét này có liên quan đ n m t góc đ phân gi i t i thi u cho m t kh u đ tròn, s l ng đi m N có th thu đ c ế ế ộ ộ ả ố ể ộ ẩ ộ ố ượ ể ể ượ
b ng cách: ằ
•
Từ công thức trên, ta có thể thấy số lượng điểm N phụ thuộc vào đường kính khẩu độ, chiều rộng của một cạnh D, bước sóng λ
và góc quét φ.
Giả sử rằng chúng ta muốn thực hiện quét bằng nguồn laser trực chuẩn He – Ne, có đường kính 8mm với gương đa giác. Nếu M =
16 → N = 5,1093. 10
3
, còn nếu tăng M = 40 → N = 2,0437. 10
3
.
•
Khi s l ng m t c a g ng đa giác M và t c đ quét ố ượ ặ ủ ươ ố ộ ѵ
s
đ c cho tr c thì t c đ quay ượ ướ ố ộ Ω ( vòng/phút ) c a đ ng c đ c ủ ộ ơ ượ
xác đ nh nh sau: ị ư

với ѵ
s
là tốc độ quét được xác định bằng số dòng quét được trên 1 giây.

Mối quan hệ này cho thấy, khi M tăng lên, tốc độ quay của động cơ sẽ giảm đi. Tuy nhiên, nếu càng tăng M lên quá giới hạn

cho phép thì sẽ làm giảm độ phân giải quét.
Ω = 300 – 18000 rpm
•
Ngoài ra, ta còn quan tâm đến độ chính xác bề mặt mỗi cạnh của gương đa giác. Gía trị độ nhám bề mặt của một gương điển
hình là 75 Å rms.
Tùy theo yêu cầu chất lượng tán xạ của gương mà người ta có thể đánh bóng bề mặt đến giá trị 45 Å rms, thậm chí có thể đạt tới
10 Å rms, nhưng lúc đó đòi hòi chi phí rất lớn và khó chế tạo.
•
Gương đa giác cần được phủ một lớp bảo vệ hoặc nâng cao chất lượng tán xạ bằng nhôm và silicon monoxide hoặc phủ vàng đa
lớp hay với chi phí cao hơn là phủ lớp điện môi. Lớp phủ có thể thay đổi để phù hợp với từng ứng dụng với các vùng ánh sáng
UV, ánh sáng nhìn thấy hoặc hồng ngoại.
Khắc phục một số lỗi trong quá trình quét
• Có hai phương pháp để khắc phục lỗi trong quá trình quét: chủ động và thụ động. Các phương pháp được sử dụng trong các
trường hợp là hoàn toàn không nhất quán và lặp lại.
Phương pháp chủ động Phương pháp thụ động

Sử dụng một hệ thống tập trung động năng cho việc điều chỉnh
độ dài trường quét. Một phương pháp tích cực là sửa lỗi vị trí
quét, đó là điều chỉnh góc cho chùm tia tới.

Sử dụng các thành phần quang học bổ sung khác, chằng hạn
như: thấu kính hình trụ đặt ở phía trước hoặc sau gương đa giác.
Thanks for watching!