معايرة التركيز البؤري والتعويض السريع لعدسة التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء ذات نسبة التكبير العالية - تصميم دوائر الأجهزة

تستخدم عدسات التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء بشكل عام طريقة الكاميرا المكانية للتكبير، ودمج مجال الرؤية التدريجي المستمر، وهو مناسب للتحويل السريع بين الوظائف الثلاث للبحث والمراقبة والتتبع. بالمقارنة مع استخدام طرق العدسات المتعددة، فإن عدسات التكبير المستمر ليست فقط صغيرة الحجم وخفيفة الوزن، مما يساعد على تكامل النظام ولكن يمكنها أيضًا توفير الكثير من التكاليف.

ومع ذلك، نظرًا لأخطاء المعالجة والتجميع الميكانيكية، فمن الصعب ضمان التركيز البؤري لعدسة التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء (تصوير واضح في أي موضع للتكبير المستمر). حتى إذا وصل ضبط التركيز البؤري إلى المعيار عند درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية)، بسبب تأثير إجهاد التجميع والإجهاد الحراري، ومع تغير درجة الحرارة المحيطة، فإن التركيز البؤري لعدسة التكبير المستمر سيتغير بشكل كبير.

تعد عدسة التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء ذات نسبة التكبير العالية أكثر حساسية لدرجة الحرارة. كلما زاد الفرق بين درجة الحرارة المحيطة ودرجة الحرارة العادية، كلما كان تدهور التركيز البؤري أكثر وضوحًا. لذلك، لا يمكن لعدسة الأشعة تحت الحمراء ذات التكبير المستمر مع نسبة تكبير كبيرة أن تضمن التركيز البؤري.

من أجل ضمان التركيز البؤري لعدسة تكبير تعمل بالأشعة تحت الحمراء المستمرة بنسبة تكبير كبيرة، من الضروري تحقيق تعويض سريع أثناء عملية التكبير لإزالة عدم التركيز البؤري لمواضع التكبير المختلفة عند درجات حرارة مختلفة.

هناك طريقتان للتعويض شائعتا الاستخدام، إحداهما هي استخدام التركيز البؤري التلقائي، والأخرى هي استخدام تعويض درجة الحرارة. يجب تنفيذ طريقة التركيز التلقائي بعد انتهاء التكبير. استنادًا إلى رتابة التدرج الرمادي للصورة، تكون موثوقية التركيز التلقائي منخفضة بالنسبة للأهداف المتحركة، لكن هذه الطريقة لا تتطلب معايرة، كما أن تكلفة التثبيت أقل.

تحتاج طريقة تعويض درجة الحرارة إلى التعويض بسرعة وفقًا للقيمة المرجعية التي تمت معايرتها مسبقًا، مع سرعة التعويض السريعة والموثوقية العالية والتتبع السهل. ومع ذلك، عند تركيب نقاط الموضع، من الضروري المعايرة عند درجات حرارة محيطة مختلفة، وهو أمر معقد لتصحيح الأخطاء، وبالنسبة للأهداف الأقل من الحد الأدنى لمسافة التصوير، لا يمكن تصوير قيمة المعايرة بوضوح، ويلزم مزيد من التركيز.

من أجل ضمان التركيز البؤري لعدسة الأشعة تحت الحمراء ذات التكبير المستمر مع نسبة تكبير كبيرة، ستقدم هذه المقالة على وجه التحديد إحدى طرق تصميم دائرة الأجهزة لأساليب التركيز البؤري، بحيث يمكن استخدام عدسة الأشعة تحت الحمراء ذات التكبير المستمر مع نسبة تكبير كبيرة في مجالات مختلفة البيئات، والتي يمكن أن محاذاة الهدف بشكل فعال.

تشتمل دائرة التحكم لعدسة التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي على الأجزاء التالية:

إدارة الطاقة

توفر إدارة الطاقة طاقة مستقرة للدائرة بأكملها، وذلك باستخدام مصدر طاقة التبديل بشكل أساسي لتوفير الطاقة لـ FPGA وMCU والمحرك والدوائر المساعدة؛ بينما يستخدم جزء دائرة أخذ العينات (بما في ذلك الدائرة التناظرية والمصدر المرجعي ومستشعر درجة الحرارة في GD32F450I وGD32E103T8U6) مصدر الطاقة الخطي LDO. بهذه الطريقة، يمكن تحسين كفاءة إمداد الطاقة، ويمكن ضمان دقة أخذ العينات.

التحكم في التكبير والتحكم في التعويض

نظرًا لأن دائرة التعويض تحتاج إلى التحكم في الوقت الفعلي أثناء عملية التكبير/التصغير، فمن أجل تحسين دقة التحكم، يتم استخدام وحدتي MCU للتحكم في دائرة التعويض بشكل منفصل.

يعتمد التحكم الرئيسي على شريحة CORTEX M4 GD32F450I، والتردد الرئيسي هو 200 ميجا، ويمكن رفع تردد التشغيل إلى 400 ميجا. يمكن للتحكم في مجموعة التعليمات المبسطة ARM، مع 512K من SRAM و1792K من FLASH، تلبية تخزين موضع المعايرة.

باستخدام التشفير التزايدي، مع دقة أعلى، يمكن الحصول على دقة أفضل. يتم استخدام معدل أخذ العينات البالغ 20 مترًا للتأكد من أن دقة التعويض تلبي المتطلبات أثناء التعويض عالي السرعة. يعتمد التحكم الإضافي على شريحة CORTEXM4 GD32E103T. سرعة محرك التكبير أبطأ من سرعة محرك التعويض. يمكن لأخذ عينات موضع التكبير/التصغير استخدام إما جهاز تشفير أو مقياس الجهد.

مقياس الجهد مناسب للتحكم، ولكن وقت أخذ العينات أطول، ويحتاج التشفير إلى التهيئة، ولكن الحساب بسيط، ووقت أخذ العينات أقصر، والدقة أعلى. يستخدم جهاز تشفير التكبير/التصغير معدل أخذ عينات يبلغ 6 ملايين.

في عملية التكبير/التصغير، ابحث في جدول التعويض مسبقًا لمعرفة نقطة التصميم لموضع التعويض خارج نطاق التسامح (يمكن ضبطه وفقًا لقطاعات تكبير مختلفة، ويتم تعيين القيمة الأكبر للطول البؤري القصير، ويتم تعيين القيمة الأكبر للطول البؤري القصير، و يتم تعيين قيمة أصغر للبعد البؤري الطويل).

يجب أن يتم نقل قيمة التكبير/التصغير الحالية من وحدة التحكم المساعدة إلى وحدة التحكم الرئيسية مسبقًا، ويمكن لوحدة التحكم الرئيسية التعويض المسبق بسرعة وفقًا للوضع الحالي والتعويض بدقة عند نقطة التوقف أو الموضع النهائي.

التعويض المسبق هو بشكل أساسي إكمال الضبط البؤري لعدسة التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء مع نسبة تكبير كبيرة لضمان أن تكون صورة عدسة التكبير المستمر أكثر وضوحًا أثناء عملية التكبير المستمر.

دائرة FPGA

تُستخدم دائرة FPGA بشكل أساسي لحساب التدرج الرمادي للصورة الحالية، ونقل قيمة التدرج الرمادي إلى GD32F450I وفقًا لمعدل الإطارات

في وحدة التحكم الرئيسية، يتم نقل البيانات في وضع DMA. يتم استخدام ساعة معدل الإطارات هذه لأخذ العينات المتزامنة GD32F450 وقراءة قيمة موضع التشفير الحالي.

يمكن استخدام هذا الوضع للتحقق مما إذا كانت حركة التعويض طبيعية. إذا لم يتم إدخال التدرج الرمادي في وضع تسلق التل، فإن وحدة التحكم الرئيسية GD32F450I ستحدد أن الهدف الحالي ليس في موضع اللانهاية، أو أن الهدف الحالي ليس عند القيمة المحددة للبعد البؤري الأبعد، و GD32F450I وحدة التحكم الرئيسية ستقوم الوحدة بتغيير خوارزمية التحكم في الحركة والتحول إلى التحكم في وضع التركيز التلقائي.

تُستخدم خوارزمية التركيز التلقائي بشكل أساسي للتحقق من خوارزمية حركة التحكم في التعويض. إذا كان فرز التدرج الرمادي للصورة طبيعيًا، فستكمل خوارزمية التحكم في تعويض درجة الحرارة التحكم في التركيز البؤري. إذا كانت العدسة الحالية في وضع التتبع، فيمكن لعدسة التكبير المستمر استخدام خوارزمية التحكم في التعويض فقط لتعويض التركيز البؤري.

فحص درجة الحرارة

تستخدم دائرة قياس درجة الحرارة بشكل أساسي لقياس درجة حرارة المواضع المختلفة. تعد عدسة التكبير الكبيرة أكثر حساسية لدرجة الحرارة من عدسة التكبير المستمر، لذلك تحتاج إلى قياس نقاط موقع متعددة، ويمكن أن يعكس استخدام طريقة متوسط درجة الحرارة متعددة النقاط درجة الحرارة المحيطة الحالية بشكل أفضل. في الاستخدام الفعلي، يتم استخدام نقاط قياس درجة الحرارة الثلاث أيضًا للتصميم الزائد. عندما تكون نقطة درجة حرارة معينة غير طبيعية، يتم استخدام طريقة 2 إلى 1 لتحديد درجة الحرارة الحالية.

التحكم التسلسلي

تُستخدم دائرة التحكم في المنفذ التسلسلي للتواصل مع النظام وتلقي أوامر النظام والعودة إلى الحالة الحالية.

من خلال التصميم أعلاه لدائرة الأجهزة، من الممكن تحقيق هدف التركيز البؤري لعدسة التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء بكفاءة مع نسبة تكبير كبيرة. يمكن لعدسة التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء التي تم تصميمها وتصنيعها بواسطة Quanhom التركيز بشكل فعال على الهدف حتى في البيئات القاسية. كما أننا نأخذ في الاعتبار خفة المنتج وتكلفته، وهو مناسب جدًا للمراقبة عن بعد والأمن الداخلي، ويدعم المنتج تنسيق SXGA (1280x1024 12μm).

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن عدسات التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء بعد قراءة ما ورد أعلاه، فيرجى الاتصال بـ Quanhom للحصول على المشورة المهنية.

باعتبارنا شركة رائدة في تصنيع المكونات الكهروميكانيكية الضوئية ، لدينا فريق محترف محترف وذوي خبرة يعمل باستمرار على تطوير تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء الجديدة من الدرجة الأولى، ويتمتع بعقود من الخبرة في تصميم المنتجات المعقدة ذات الصلة بالبصريات بالأشعة تحت الحمراء. لقد لقيت عدسات الأشعة تحت الحمراء الحرارية عالية الجودة (LWIR، MWIR، وSWIR) استقبالًا جيدًا من قبل المستخدمين، وقد حازت خدمتنا الشاملة المدروسة أيضًا على الثناء والثقة من العديد من العملاء. إذا كنت ترغب في شراء عدسة التكبير المستمر بالأشعة تحت الحمراء، يرجى الاتصال بنا على الفور!