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激光灯表演振镜性能测试方法

振镜有分激光工业设备用振镜以及激光灯表演振镜。对于振镜的性能评价有众多说法,打标机振镜跟表演振镜则其评价性能方法不一样。最近几年激光娱乐表演产业发展迅速,作为激光表演系统中的基础部件,振镜的研发和生产也是百花齐放,百家争鸣。但是,目前国内市场上的国产振镜可以说是鱼龙混杂,良莠不齐。出现这个现象的主要原因是绝大多数的振镜用户,特别是一些中小规模的激光灯生产商不知道如何来鉴别一套振镜的性能,更不懂如何调节,优化,比较振镜的特性。本文将结合国际激光演示协会ILDA发布的振镜测试图ILDA Test Pattern来谈谈如何评价和比较振镜的性能。
  概念辨析 
1, 速度  K 
   目前在行业内形成了一个不成文的习俗,当谈到振镜性能时,大家都宣称自己的振镜能达到多少多少K,似乎这个K前面的数字越大,振镜的性能就越好。因此,激光灯生产商为了标榜自己的激光灯采用了高性能的振镜,就尽量把这个K提高;振镜生产商为了使振镜能卖一个好价格也想尽办法把自己振镜的K标高,你说你的振镜20K,我就说自己的振镜30K;你说30K,我就说45K。其实这样的说法都不科学,毫无意义。 
2, 送点速率与振镜速度
   每一幅激光图案都是由一组特定的X-Y坐标点构成的。在激光表演时,电脑App把每一个坐标点对应的X和Y方向的电压分别连续地送到X和Y振镜,X-Y振镜按图案中(X,Y)坐标点对应的电压指令快速移动激光束,这样就形成了由各种线条组成的激光图案。
   送点速率:电脑App可以按10Kpps,20Kpps,30Kpps等,甚至更高的速率把存储在电脑中相关激光图案的(X,Y)坐标点对应的(X,Y)电压输出到振镜(注:10Kpps代表每秒输出10,000点坐标数据),这个速率严格来说应该称为“App送点速率”。但是在一些激光App中,它也经常被称为扫描速率(scan-rate)和扫描速度(scan-speed),这表述和翻译语经常引起混淆。 
   振镜速度:App可以按任意的速率输出点坐标,但振镜能否跟得上App的指令如实地显示App对应的激光图案呢?振镜是一种机械结构的位置伺服电机,它的“起动”→“移动” →“停止”过程是需要一定时间的,这个时间的专业术语是“阶跃响应时间”(Step-Response)。如果要从很专业的角度测量振镜的“速度”,就应该在某一个规定的摆动角度下测量振镜的“阶跃响应时间”,这个时间越小就说明振镜的速度越快。当然,对某一款具体的振镜来说,测量时的摆动角度越小,它的阶跃响应时间也就越短。 
3,最大扫描角度
   在正常表演时,振镜的扫描角度可以由App来任意控制,但每一个振镜都由振镜生产商根据振镜的结构特性设定了一个最大扫描角度(限角)。通常App的信号电压在+/-10VDC变化时(注:以PangolinApp的差分输出为例),振镜就在最大的扫描角度(极左/极右)内摆动。不同型号的振镜,其设定的最大扫描角度可能略有不同。 
4,ILDA测试图
   如果要专业测量振镜的性能,那么就需要一大堆的仪器设备,如高速示波器,信号源等。显然,这对一般用户来说很不方便,也不太现实。那么,如何能让用普通用户方便地来评价一套振镜的性能呢?国际激光演示协会ILDA在1994前后引入了一幅振镜测试校正图,ILDA Test Pattern。 
 
ILDA测试图设计的初衷是为了让当时的美国和欧洲的激光表演艺术家有一个统一的标准来校正他们各自振镜的扫描速度,并在相同速度的振镜上设计相关的激光艺术作品。这样,激光艺术家们设计的图案和表演节目就可以在不同的振镜上兼容和互换。根据当时的振镜性能,ILDA规定了两种标准速度12Kpps和30Kpps。如果你的振镜性能比较高,就建议把你的振镜按30Kpps校正,否则按12Kpps校正。要不然,如果你的图案和节目是在一款按20Kpps校正的振镜上设计的,那么虽然你的图案在20K的振镜上看起来不错,但到12K或30K振镜上时就会变味。
 使用ILDA测试图
    经过改进的ILDA测试图主要有两个大小方框和一个圆组成。这个测试图在PangolinApp的Test Frame目录下。测试振镜时,首先把振镜安装在合适的X-Y固定架上,然后把激光束对准XY振镜,振镜的位置输入和激光器的调制口接到PangolinAppILDA输出口的相关引脚上。 速度测试:打开ILDA测试图,设定App的“Size”最大(100%),然后缓慢改变App的送点速率,当送点速率由低往上提高时,测试图中的圆会变小,当这个圆正好内切这个小四边形时停止操作。这时App送点速率与振镜的扫描速度匹配,如果是30Kpps,大家就说这套振镜的ILDA校正速度为30K。 
角度测试:当图案定格在“圆内切小四边形”时,在投放屏上测量ILDA测试图中大方框的宽度和图案中心点到振镜的距离,然后计算出图案的最大投射角度,比如,+/-20度(光学角),那么投射角度为40度。此时,大家就可以讲:这套振镜在40度的投射角下能够按ILDA 30K的标准速度工作。
图案质量:评价一套振镜的性能时,振镜的扫描速度响应能力和其最大投射角度固然是最重要的参数。但是ILDA测试图不仅仅只反映这两个参数,一套校正良好的振镜必须能完美地投放ILDA标准测试图中的所有元素。其中比较重要的是:
(1) 中心内切圆必须是基本对称的圆,而不是椭圆,否则说明X和Y振镜的速度不同,这会影响投放图案的美观。
(2) 图中大小方框的四个转角必须“干脆利落”,棱角分明,否则说明振镜存在“过冲”或“欠速”。如果存在“过冲”,那么ILDA测试图中“圆内切正方形”时反映的振镜速度“虚高”。如果存在“欠速”,那么图案的棱角将不够分明。
(3) 图中的“+”必须在正中心,否则说明振镜的对称性没有调好。
性能比较:利用ILDA测试图评价,比较振镜性能时应该注意以下一些要点
(1) 必须在同一个“最大投射角度”下测试比较“圆内切方框”时的送点速率,这个速率就是振镜在这个角度下的ILDA标准测试速度,如20K, 30K等。否则在不同的角度下得出的速率没有比较意义。
(2) 在同样的速率下显示ILDA标准测试图时,投射角度大的振镜,其性能高于投射角小的振镜的性能。因为,前者在小角度下能以更快的速率显示ILDA测试图。
(3) 在以同样的角度和速度显示标准ILDA测试图时,携带大镜片的振镜,其性能高于携带较小镜片的振镜。因为,当负载减小时,振镜的速度可以被提升。
(4) 可以把振镜比喻成上下升降的电梯。电梯的升降高度对应振镜的投射角度,电梯的升降速度对应振镜的阶跃响应能力(速度), 电梯的载重量相当于振镜携带负载的能力。显然,升降幅度高,速度快,载重量大的电梯比升降幅小,速度慢,载重量小的振镜要好。振镜同理。
 结束语: 
    ILDA测试图提供了一种快速评价,比较振镜性能的方法。但ILDA测试图的功能并不仅限于比较和测试。利用ILDA测试图,你可以从零开始调试,校正你的振镜,使你的振镜在实际表演中发挥出最佳的性能

 
   

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