激光扫描器由X-Y光学扫描头, 电子驱动放大器和光学反射镜片组成。电脑控制器提供的信号通过驱动放大电路驱动光学扫描头, 从而在X-Y平面控制激光束的偏转。 通常用于激光艺术演示的光学扫描头是一种检流计式的扫描头,分为开环和闭环两种。
开环扫描头常用于简单的激光光束演示, 一般采用步进电机来驱动,该种扫描头的特点是偏转角度大, 最大可达80度。开环扫仪如图所示。旋转体有一个旋转轴,在轴的上下两侧有两个轴承,旋转轴的一端突出在外面,在上面可以安装镜片。当对线圈通电的时候,旋转轴运行的方向取决于电流的方向以及电流的流量,,旋转轴运动的方向是可以预测的,但是旋转轴的准确位置却没有办法预测。开环振镜可以被用作反光镜,操控光束,以及简单的扫描应用,但是由于没有定位系统,不能用于准确的应用上,比如激光绘图。
而闭环扫描头广泛用于激光图形演示,即我们通常说的振镜头。 光学扫描的波形是一种矢量扫描, 系统的扫描速度, 决定激光图形的稳定性。最近几年来, 人们已经开发出高速的扫描器, 扫描速度达到60000个点/秒, 因此能够演示复杂的激光动画。
闭环振镜增加了一个装置,旋转轴增加了一个定位器,可以在旋转轴运动的范围内决定其位置,在现代高速度的振镜中,定位器使用了一种带有螺旋桨的光学系统,可以闭塞从LED投到相片感应器上的光,当旋转轴在其范围内进行移动的时候,或多或少有光打到相片感应器上从而产生一个信号,从而可以知道旋转轴和镜片相应的位置。
当输入信号经过输入情况电路的时候,会被送到扫描驱动步骤电路。旋转轴(附有镜片)的位置,源于位于定位电路里的相片感应器。修正电路的位置同镜片的位置相比,镜片的位置是根据输入情况电路的信号来决定的。 它会产生一个纠错信号,然后将其发送到扫描驱动步骤上。在振镜中驱动步骤提供电流给线圈来移动镜片。
镜片的位置要和实际输入信号的位置和修正后的位置进行比较。这就要求对镜片的控制要十分的精确。通常情况下,当其为一个机械系统的时候,对镜片的移动要有一个限速
振镜:又叫做检流计式扫描器,是小惯量扫描器(Low Inertia Scanner 缩写LIS,是用反射镜偏转光束并具有低转动惯量转子的扫描器)的一种,它由反射镜、扫描电机和伺服电咱三部分组成。基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩 ,但与旋转电机不同 ,其转子上通过机械纽簧或电子的方法加有复位力矩 ,大小与转子偏离平衡位置的角度成正比 ,当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时 ,电磁力矩与回复力矩大小相等 ,故不能象普通电机一样旋转 ,只能偏转 ,偏转角与电流成正比。通俗来说:输入一个位置信号,摆动电机(振镜)就会按一定电压与角度的转换比例摆动一定角度。整个过程采用闭环反馈控制,由位置传感器、误差放大器、功率放大器、位置区分器、电流积分器等五大控制电路共同作用。
一束激光被两片扫描振镜反射,在一个简单的平面上偏离进行画线,为了产生形象,我们必须控制光束的位置,X 轴与Y轴,激光扫描仪使用安装成直角的一组镜振来控制X与Y轴的偏离。光束首先遇到X轴的镜振,这次偏离使光束形成一条线到达Y的镜片上。如果X扫描仪产生了一个正玄波,镜片的运动在Y轴上画了一条线。Y镜片将由X轴画的这条线进行垂直运动。如果Y镜片产生和X镜片一样的正玄波 ,反射出来的光线将是一个45度的线。如果这两个正旋波不是相同的,一个圆就画成了。
在模拟镜振电路中使用X-Y扫描系统,光束的位置可以被控制住从而可以通过操作复杂的抽象创作。通过电脑储存,复杂的图片以及动画就可以形成演示了。
振镜是直接影响图案投放质量的关键元件,通常好的振镜在同样保真度的情况下,能投放更多的文字;或在同样文字数量下,其投放出文字的失真度较小。能投放高质量文字的振镜,也能投放高质量,效果更多的激光效果图案。
30Kpps是CPU发送激光图形数据到扫描振镜速率的一个参数描述。30Kpps振镜是表明这个扫描振镜能响应CPU以30Kpps发送的数据,这个数值越大,说明这个振镜的响应性能越好,能够投放比较复杂的文字图形,文字和图案的失真度越小。ILDA按30Kpps作为一个行业标准,来交流各委员之间的图形和表演程序。
激光灯的激光安全保护
激光束对人眼和皮肤有潜在伤害,功率越高,危险越大!所以欧美等发达国家的立法机构对激光产品的设计制定了一套严格的技术标准要求,如果不按照这个安全标准设计激光产品而进行销售,那么违犯者轻者被罚款,重者被勒令停产,甚至坐牢!因为在西方国家,人的生命被认为是神的创造,广受尊重
舞台激光灯的效果是通过高速振镜或低速步进电机对激光束进行高速扫描而形成的。如果由于扫描系统(振镜或步进电机)故障或其它系统原因,造成激光束静止不动,哪怕是很短的时间,那么这束不动的激光束万一射到观众的眼睛,他的眼睛就会受到不可恢复的伤害。功率大于100mW的激光束在人的眼睛停留哪怕只有一秒,那么他的眼睛就会立即报废,永远失明!更高功率的激光器不仅伤眼,还会伤害人的皮肤
思奥特从事激光产品的开发和生产多年,深知激光安全的重要性,也熟悉欧美的激光安全标准。所以,思奥特产品的开发设计过程中,把激光安全作为首要条件来考虑,特别是舞台表演激光,它直接面向不了解激光危险性的普通观众。CR-TEC深知世事难了,所以设计全方位的主动式振镜保护防护系统,只要振镜两轴振动小于3度时,专用硬件芯片就会主动切断光源,避免单点激光出现。在高端产品系列,更配备了机械式激光安全闸刀,不管什么原因造成激光束不动或图案缩小到接近一根光束时,能在0.01秒内切断激光光路。不仅如此,CR-TEC的激光灯还为用户配置了专业激光安全开启锁以及远程安全锁,只有手握激光钥匙的专业人员才能开启激光,防止未经许可的人员使用激光。远程安全锁,当激光出现不可预估的情况,包括所以的电子安全防范都失效时,远程INTERLOCK作为人工防范的最坚实防线。操作人员通过远距离线遥,远程硬件式断低压电关闭激光,避免悲剧的发生。
激光娱乐产品越来越普及,但在中国大陆,无论是生产厂家,工程商还是用户对激光的危险性认识不足,激光伤人的事件时有发生。CR-TEC将奉着以人为本,尊重生命的理念,为推动中国激光演艺产品的规范设计尽自己的社会责任。激光娱乐产品原本是为了娱乐大众,如果没有激光安全保护,那么激光娱乐产品与伤人的激光武器没有本质上的区别。
何判断一台激光灯有没有激光扫描失控保护功能?一个简单的办法就是通过控制系统让整个激光图案作缩小运动,当图案在缩小并接近到一个大于3度时即“点”前,如果激光没有被自动关闭,那么这支激光灯肯定没有安全保护措施,因为它可以投放一束危险的静止激光束。