CN108803007B - 一种模式控制方法及激光扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模式控制方法及激光扫描装置，该方法包括以下步骤：在激光扫描装置进行扫描时，通过所述激光扫描装置中的传感器检测用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据；根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式。上述方案中，通过选择与环境扰动状态对应的控制模式，以消除环境扰动对光纤振动幅度的影响，从而解决了现有技术中存在的，由于环境扰动会影响光纤的振动幅度，导致光斑的位置发生改变，扫描图像变形的技术问题，实现了将光纤端面的位移矫正到理想位置，防止扫描图像变形的技术效果。

Description

一种模式控制方法及激光扫描装置

技术领域

本发明涉及光学成像领域，尤其涉及一种模式控制方法及激光扫描装置。

背景技术

相比传统的投影显示设备，激光投影显示的一个突出优势就是体积更小，可以集成到各种手持设备中，如：嵌入手机、或者做成独立的厘米级别尺寸的微型投影仪，从而方便用户随身携带，随时随地进行投影显示。

光纤扫描是激光投影显示的一种实现方式，扫描驱动器(如：压电驱动器、电磁驱动器等)在电信号激励下弯曲振动，从而带动光纤振动，通过投影在成像面上的光斑形成图像。

但是，振动的机械元件容易受到环境扰动的影响，使其振动状态发生变化，由于环境扰动相对于光纤的振动而言属于低频的扰动，主要会对光纤的振动幅度造成影响，而当光纤的振动幅度变化以后，光斑的位置也会随之改变，导致扫描图像变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种模式控制方法及激光扫描装置，用于解决现有技术中存在的，由于环境扰动会影响光纤的振动幅度，导致光斑的位置发生改变，扫描图像变形的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供一种模式控制方法，包括以下步骤：

在激光扫描装置进行扫描时，通过所述激光扫描装置中的传感器检测用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据；

根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式。

可选的，根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，包括：

计算所述传感器数据中当前时刻的第一传感器数据和当前时刻之前的第二传感器数据之间的数据差值；

若所述数据差值大于存储在所述激光扫描装置中的传感器数据阈值，则选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制；

若所述数据差值小于等于所述传感器数据阈值，则选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制。

可选的，选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，包括：

根据所述激光扫描装置中的扫描光纤端面的实际位移对所述激光扫描装置的当前驱动信号进行调整，获得目标驱动信号；

根据所述目标驱动信号对所述激光扫描装置进行驱动；

选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，包括：

保持所述激光扫描装置的当前驱动信号不变。

可选的，根据所述激光扫描装置中的扫描光纤端面的实际位移对所述激光扫描装置的当前驱动信号进行调整，获得目标驱动信号，包括以下步骤：

a，获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移；

b，根据所述实际位移和所述激光扫描装置中存储的预设位移，计算位移误差信号；

c，根据所述位移误差信号和所述当前驱动信号，计算得到新的驱动信号，并将所述新的驱动信号作为激光扫描装置在下一个扫描周期内的驱动信号，重复执行步骤a-c，直到所述位移误差信号小于位移误差阈值；

记录所述位移误差信号小于位移误差阈值时对应的扫描周期内的驱动信号作为所述目标驱动信号。

可选的，获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移，包括：

检测所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹；

根据所述运动轨迹，计算所述扫描光纤端面的实际位移。

可选的，检测所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹，包括：

在所述当前扫描周期内，通过所述激光扫描装置中的位置敏感探测器PSD检测所述扫描光纤端面的运动轨迹；其中，扫描光纤输出的扫描光束中包括成像光和检测光，所述PSD根据所述检测光入射到所述PSD上的位置信息，确定扫描光纤端面的运动轨迹；或

在所述当前扫描周期内，获取设置在扫描光纤上的第一磁吸体和设置在激光扫描装置壳体上的多个第二磁吸体之间的相互作用力，并根据所述相互作用力，确定扫描光纤端面的运动轨迹。

本发明实施例第二方面提供一种激光扫描装置，包括传感器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储的计算机程序被处理器执行时包括如下步骤：

在激光扫描装置进行扫描时，获取所述传感器检测的用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据；

根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

计算所述传感器数据中当前时刻的第一传感器数据和当前时刻之前的第二传感器数据之间的数据差值；

若所述数据差值大于存储在所述激光扫描装置中的传感器数据阈值，则选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制；

若所述数据差值小于等于所述传感器数据阈值，则选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

根据所述激光扫描装置中的扫描光纤端面的实际位移对所述激光扫描装置的当前驱动信号进行调整，获得目标驱动信号；

根据所述目标驱动信号对所述激光扫描装置进行驱动；

所述存储介质中存储的与步骤：选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

保持所述激光扫描装置的当前驱动信号不变。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：根据所述激光扫描装置中的扫描光纤端面的实际位移对所述激光扫描装置的当前驱动信号进行调整，获得目标驱动信号，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

a，获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移；

b，根据所述实际位移和所述激光扫描装置中存储的预设位移，计算位移误差信号；

c，根据所述位移误差信号和所述当前驱动信号，计算得到新的驱动信号，并将所述新的驱动信号作为激光扫描装置在下一个扫描周期内的驱动信号，重复执行步骤a-c，直到所述位移误差信号小于位移误差阈值；

记录所述位移误差信号小于位移误差阈值时对应的扫描周期内的目标驱动信号。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

获取所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹；

根据所述运动轨迹，计算所述扫描光纤端面的实际位移。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：获取所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

获取所述激光扫描装置中的位置敏感探测器PSD在所述当前扫描周期内，检测到的所述扫描光纤端面的运动轨迹；其中，扫描光纤输出的扫描光束中包括成像光和检测光，所述PSD根据所述检测光入射到所述PSD上的位置信息，确定扫描光纤端面的运动轨迹；或

获取设置在扫描光纤上的第一磁吸体和设置在激光扫描装置壳体上的多个第二磁吸体之间的在所述当前扫描周期内的相互作用力，并根据所述相互作用力，确定扫描光纤端面的运动轨迹。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明实施例的方案中，在激光扫描装置进行扫描时，通过传感器检测用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据，所述激光扫描装置的运动状态与其所处环境的扰动状态相关，然后，根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式。上述方案中，通过选择与环境扰动状态对应的控制模式，以消除环境扰动对光纤振动幅度的影响，从而解决现有技术中存在的，由于环境扰动会影响光纤的振动幅度，导致光斑的位置发生改变，扫描图像变形的技术问题，实现了将光纤的振动幅度矫正到理想位置，防止扫描图像变形的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明实施例提供的模式控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的模式控制方法的另一流程示意图；

图3为本发明实施例提供的闭环控制模式的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的栅格式扫描模式的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种可能的激光扫描装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种可能的激光扫描装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，激光扫描装置是指以激光扫描成像(如光纤扫描成像)为核心光学显示系统的成像设备，激光扫描装置可以为二维扫描装置，如：XY型扫描驱动器，圆管型扫描驱动器等，扫描模式可以为栅格式、利萨茹、螺旋式等，当然，激光扫描装置还可以三维扫描装置，本发明对此不做限制。激光扫描装置包括扫描驱动器，扫描驱动器可以压电驱动器、电磁驱动器等等，本发明实施例中，以扫描驱动器为压电驱动器为例进行说明，扫描光纤固定在压电驱动器上，通过对压电驱动器施加电压信号，使得压电驱动器在电压激励下振动，从而带动扫描光纤振动。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的模式控制方法的流程示意图，该方法包括以下步骤。

步骤10，在激光扫描装置进行扫描时，通过所述激光扫描装置中的传感器检测用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据。

其中，激光扫描装置的运动状态与环境的扰动状态对应，例如一种场景为：激光扫描装置放置在桌面上，桌子的晃动会引起激光扫描装置的晃动；又例如：用户手持激光扫描装置进行投影，手的抖动也会引起激光扫描装置的抖动。因此，在步骤10中，可以通过检测激光扫描装置的运动状态来反映激光扫描装置所处环境的扰动状态。在具体实施过程中，激光扫描装置中的传感器可以为加速度传感器、重力传感器、磁力计、陀螺仪中的一种或多种，本发明对此不作限制。

步骤20，根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式。

如前所述，传感器数据可以用来表征环境的扰动状态，通过选择与环境扰动状态对应的控制模式，可以消除环境扰动对光纤振动幅度的影响，从而解决了现有技术中存在的，由于环境扰动会影响光纤的振动幅度，导致光斑的位置发生改变，扫描图像变形的技术问题，实现了将光纤的振动幅度矫正到理想位置，防止扫描图像变形的技术效果。

具体的，在所述闭环控制模式下，所述激光扫描装置根据扫描光纤端面的实际位移，对所述激光扫描装置的当前驱动信号进行调整，获得目标驱动信号，并根据目标驱动信号对激光扫描装置进行驱动；在所述开环控制模式下，所述激光扫描装置保持所述当前驱动信号不变，通过选择与环境扰动状态对应的控制模式，并在闭环工作模式下，根据扫描光纤端面的实际位移对当前驱动信号进行调整，从而通过调整驱动信号将扫描光纤端面的位移矫正到理想位置，即将光纤的振动幅度矫正到理想位置，消除环境扰动对光纤振动幅度的影响。

接下来，对上述模式控制方法进行详细说明，如图2所示，该方法包括以下步骤。

步骤200，获取当前时刻的第一传感器数据和当前时刻之前的第二传感器数据。

具体的，在激光扫描装置进行扫描时，传感器可以实时检测并上报传感器数据，第一传感器数据为传感器在当前时刻上报的数据，即最近一次上报的数据，第二传感器数据为传感器上一次上报的数据，第一传感器数据与第二传感器数据之间的时间间隔取决于传感器上报数据的时间间隔。

步骤201，比较第一传感器数据和第二传感器数据，获得第一传感器数据和第二传感器数据之间的数据差值。

具体的，如果外界环境没有扰动，对应的，激光扫描装置处于静止状态，则第一传感器数据和当第二传感器数据之间的数据差值为零，如果外界环境存在扰动，激光扫描装置处于静止状态，则数据差值不为零。

然后，执行步骤202，判断所述数据差值是否大于所述激光扫描装置中的传感器数据阈值，并在所述数据差值大于传感器数据阈值时，执行步骤203，选择闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，在闭环控制模式下，激光扫描装置根据扫描光纤的实际位移对激光扫描装置的当前驱动信号进行调整，计算得到新的驱动信号。

而在所述数据差值小于等于传感器数据阈值时，激光扫描装置执行步骤204，选择开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制。

其中，传感器数据阈值可以根据经验值进行设定，在第一传感器数据和第二传感器数据之间的数据差值大于传感器数据阈值时，由环境扰动引起的图像变形容易被用户察觉，需要进行矫正，因此，在数据差值大于传感器数据阈值时，选择闭环控制模式对激光扫描装置进行控制，从而将扫描光纤端面的位移矫正到理想位置，消除环境扰动对激光扫描装置的影响；而在数据差值小于等于传感器数据阈值时，可以理解为由环境扰动引起的图像变形不容易被用户察觉，可以忽略。在其他实施例中，传感器数据阈值可以为零，也就是说，在第二传感器数据相对于第一传感器数据发生了变化时，不管变化大小，激光扫描装置都会选择闭环控制模式对进行控制。

本发明实施例中，在激光扫描装置通过步骤203计算得到新的驱动信号后，为了节省闭环控制模式带来的功耗，激光扫描装置执行步骤205，选择开环控制模式对激光扫描装置进行控制，并根据步骤203中计算得到的驱动信号对激光扫描装置进行驱动。

进一步，在激光扫描装置选择开环控制模式进行控制后，激光扫描装置中的传感器可以继续实时获取传感器数据，从而在激光扫描装置受到环境扰动使得其运动状态发生改变时，及时开启闭环控制模式，以通过调整驱动信号将扫描光纤端面的位移校正到理想位置，从而防止扫描图像变形；而如果激光扫描装置的运动状态不发生改变，则激光扫描装置保持开环控制模式不变。

接下来，对闭环控制模式进行说明。本发明实施例中，如图3所示，在选择闭环控制模式对激光扫描装置进行控制时，激光扫描装置采用内模控制器和状态观测器结合的方式进行控制，包括以下步骤。

步骤300，获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移。

本发明实施例中，激光扫描装置的扫描模式可以为栅格式、利萨茹图形、螺旋式等，本发明实施例中，以扫描模式为栅格式为例进行说明，如图4所示，为本发明实施例提供的栅格式扫描模式的示意图，激光扫描装置逐行进行扫描，则在步骤300中，扫描光纤端面的位移是指扫描光纤端面在其中一个维度上的位移，如：在x方向(水平方向)的位移或在y方向(竖直方向)上的位移，在实际应用中，也可以同时检测扫描光纤端面在x方向和y方向上的位移，然后分别对扫描光纤端面在x方向和y方向上的位移进行矫正，本发明对此不做限制。

对于扫描周期，如果需要检测扫描光纤在x方向上的位移，则扫描周期是指激光扫描装置扫描完成一行的时间，如果需要检测扫描光纤在y方向上的位移，则扫描周期是指激光扫描装置扫描完整一帧图像的时间。

在步骤300中，扫描光纤端面在当前驱动信号驱动下的实际位移可以为扫描光纤每次扫描时，与原点(原点是指扫描光纤端面在扫描开始前的初始位置)之间的位移，例如：假设图像为720p，激光扫描装置扫描完成一行需要扫描720次，则如果每次扫描时都检测扫描光纤端面与原点之间位移，则每个扫描周期会输出720个位移数据。当然，为了减小运算量，也可以对一个扫描周期内的位移进行采样处理，得到其中一部分位移数据进行后续计算。

本发明实施例中，可以通过激光扫描装置中的光电探测器探测扫描光纤端面的运动轨迹，然后，根据探测到的运动轨迹，计算所述扫描光纤端面的实际位移。在其他实施例中，也可以通过摄像头拍摄扫描光纤端面的运动轨迹，然后计算扫描光纤端面的实际位移，本发明对此不做限制。

接下来，对获取扫描光纤端面的运动轨迹的方法进行详细说明。

在一种可能的实施方式中，如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种可能的激光扫描装置的结构示意图，其中，激光扫描装置包括成像光源51、检测光源52、合束器53、扫描光纤54、分光镜55和位置敏感探测器PSD(Position Sensitive Detector；位置敏感探测器)56；所述合束器53位于所述成像光源51和所述检测光源52的出射端，所述扫描光纤54位于所述合束器53的出射端，所述分光镜55位于所述扫描光纤54的出射端，所述PSD56位于所述分光镜55的检测光出射端；所述PSD56用于根据所述检测光入射到所述PSD56上的位置信息，确定扫描光纤端面的运动轨迹。

由于扫描光纤54输出的扫描光束中除了成像光外，还耦合了用于位置检测的检测光，扫描光束经过分光镜55时，检测光的光路发生偏转，而成像光的光路不发生偏转，从而通过分光镜55将检测光分光至PSD56，并根据检测光入射到PSD56上的位置信息，确定扫描光纤端面的运动轨迹，避免了现有技术中将成像光分光到PSD56进行扫描光纤端面的运动轨迹检测，使得扫描光纤54输出的成像光全部用于扫描成像，提高成像光的能量利用率。

在具体实施过程中，成像光源51具体为RGB光源，检测光源52可以为不可见光光源，如：红外光源或紫外光源等，本发明对此不做限制。

在另一种可能的实施方式中，如图6所示，图6为本发明实施例提供的另一种可能的激光扫描装置的结构示意图，其中，激光扫描装置包括壳体60，设置在所述壳体60内的压电扫描器，所述压电扫描器包括压电驱动器601和扫描光纤602，所述扫描光纤602固定在所述压电驱动器601上，第一磁吸体63，设置在扫描光纤自由端6021的外侧表面上，多个第二磁吸体64，设置在所述壳体60内侧；多个力传感器(图中未示出)，每个力传感器与一个第二磁吸体64连接；处理器(图中未示出)，在所述扫描光纤602振动时，所述处理器用于根据所述力传感器检测到的每个所述第二磁吸体64和所述第一磁吸体63之间的相互作用力以及预设函数，确定所述扫描光纤端面6022的运动轨迹。

在扫描光纤602振动时，由于扫描光纤602振动到不同位置时，设置在扫描光纤602上的第一磁吸体63与设置在壳体60上的多个第二磁吸体64之间的相对位置发生改变，力传感器检测到的第二磁吸体64受到的力的大小随着振动位置的改变而改变，因此，处理器可以根据多个相互作用力计算得到第一磁吸体63和多个第二磁吸体64之间的距离，确定扫描光纤端面6022的运动轨迹，可见，通过本发明实施例中的方案不需要将成像光分光到PSD，也可以实现对扫描光纤端面6022的运动轨迹进行检测，由于不需要对成像光进行分光，也不会降低光能量利用率。并且，由于不需要使用PSD，可以减小扫描装置的体积。

本发明实施例中，磁吸体可以为磁性结构，如：磁铁，磁吸体也可以为能够被磁性结构吸附的结构，如：含有铁、镍或钴这些成分的物质，为了在第一磁吸体63和第二磁吸体64之间产生相互作用力，第一磁吸体63和第二磁吸体64可以均为磁性结构，或者，第一磁吸体63为磁性结构，第二磁吸体64为能被磁性结构吸附的结构，又或者，第一磁吸体63为能够被磁性结构吸附的结构，第二磁吸体64为磁性结构，本发明对此不做限制。

本发明实施例中，第二磁吸体64的个数可以根据实际需要进行设置，第二磁吸体64的个数可以为2-8个或者更多，如：2个、4个或者5个等等，本发明对此也不做限制。

步骤301，根据所述实际位移和所述激光扫描装置中存储的预设位移，计算位移误差信号。

首先，对激光扫描装置中存储的预设位移进行说明。

本发明实施例中，在电压驱动信号的驱动下，扫描光纤端面的运动可以简化为一个受时变作用力的弹簧振子，弹簧振子是一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑弹簧的大小和形状的理想化的物理模型，则扫描光纤端面的动力学方程可以表示为：

其中，m为扫描光纤的等效质量，x为扫描光纤端面的位移，c为等效的阻尼系数，w为光纤的固有角频率，U为驱动电压，w′为驱动信号的角频率，k为角频率为w′时扫描光纤的频率响应系数，x为扫描光纤端面的位移。因此，在步骤301中，激光扫描装置中存储的预设位移可以为根据公式(1)计算得到的理论位移。其中，预设位移可以以数据表的形式，将各个离散的时间点，以及各个离散时间点对应的扫描光纤端面的预设位移，存储在激光扫描装置中，本发明对此不做限制。

然后，在激光扫描装置进行扫描时，内模控制器通过比较对应时间点的实际位移和预设位移，计算得到位移误差信号。

然后，激光扫描装置执行步骤302，根据所述位移误差信号和所述当前驱动信号，计算得到新的驱动信号。

具体的，状态观测器根据扫描光纤端面的位移估算扫描光纤端面的各状态量，包括扫描光纤端面的速度和加速度等高阶状态量，并对位移误差信号进行线性化处理，输出非线性反馈项，然后，根据内模控制器输出的位移误差信号、状态观测器输出的扫描光纤端面的各状态量以及非线性反馈项进行计算，如：对上述几部分进行求和，得到新的驱动信号。

步骤303，将新的驱动信号作为激光扫描装置在下一个扫描周期内的驱动信号，对激光扫描装置进行驱动。然后，激光扫描装置返回执行步骤300-303，并在步骤301后，执行步骤301a。

步骤301a，判断当前扫描周期内的位移误差信号是否小于位移误差阈值。如果位移误差信号大于或者等于位移误差阈值，则继续执行步骤302；如果位移误差信号小于位移误差阈值，则执行步骤304。

本发明实施例中，位移误差阈值可以根据经验值进行设置，位移误差信号小于位移误差阈值时，位移误差信号引起的光斑位置的细微改变一般不会被人眼察觉，因此可以忽略。在具体实施过程中，通过对多个扫描周期的驱动信号进行反复迭代，在迭代过程中，位移误差信号做衰减振荡，直到位移误差信号趋于零，因此，可以在位移误差信号小于位移误差阈值时，继续执行步骤304，从而节约控制时间，减小运算量，当然，也可以在位移误差信号趋于零时，才继续执行步骤304，从而对扫描光纤端面的位移进行精确控制。

步骤304，记录所述位移误差信号小于位移误差阈值时对应的扫描周期内的目标驱动信号。

步骤305，选择开环控制模式，并根据所述目标驱动信号对所述激光扫描装置进行驱动，从而在通过闭环控制模式消除环境扰动对光纤振动幅度的影响后，将激光扫描装置的控制模式从闭环控制模式切换到开环控制模式，以节省闭环控制模式带来的功耗。

可见，上述方案中，通过闭环控制模式对驱动信号进行调整，直到将受到环境扰动影响的扫描光纤端面的位移矫正到理想位置，从而使得投影到成像面上的光斑位置稳定，由于矫正所需时间很短，因此可以保证扫描图像稳定输出。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种激光扫描装置，包括传感器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储的计算机程序被处理器执行时包括如下步骤：

在激光扫描装置进行扫描时，获取所述激光扫描装置中的传感器检测的用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据；

根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

计算所述传感器数据中当前时刻的第一传感器数据和当前时刻之前的第二传感器数据之间的数据差值；

若所述数据差值大于存储在所述激光扫描装置中的传感器数据阈值，则选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制；

若所述数据差值小于等于所述传感器数据阈值，则选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

根据所述激光扫描装置中的扫描光纤端面的实际位移对所述激光扫描装置的当前驱动信号进行调整，获得目标驱动信号；

根据所述目标驱动信号对所述激光扫描装置进行驱动；

所述存储介质中存储的与步骤：选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

保持所述激光扫描装置的当前驱动信号不变。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：根据所述激光扫描装置中的扫描光纤端面的实际位移对所述激光扫描装置的当前驱动信号进行调整，获得目标驱动信号，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

a，获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移；

b，根据所述实际位移和所述激光扫描装置中存储的预设位移，计算位移误差信号；

c，根据所述位移误差信号和所述当前驱动信号，计算得到新的驱动信号，并将所述新的驱动信号作为激光扫描装置在下一个扫描周期内的驱动信号，重复执行步骤a-c，直到所述位移误差信号小于位移误差阈值；

记录所述位移误差信号小于位移误差阈值时对应的扫描周期内的目标驱动信号。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

获取所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹；

根据所述运动轨迹，计算所述扫描光纤端面的实际位移。

可选的，所述存储介质中存储的与步骤：获取所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹，对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

在所述当前扫描周期内，获取所述激光扫描装置中的位置敏感探测器PSD检测所述扫描光纤端面的运动轨迹；其中，扫描光纤输出的扫描光束中包括成像光和检测光，所述PSD根据所述检测光入射到所述PSD上的位置信息，确定扫描光纤端面的运动轨迹；或

在所述当前扫描周期内，获取设置在扫描光纤上的第一磁吸体和设置在激光扫描装置壳体上的多个第二磁吸体之间的相互作用力，并根据所述相互作用力，确定扫描光纤端面的运动轨迹。本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明实施例的方案中，在激光扫描装置进行扫描时，通过传感器检测用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据，所述激光扫描装置的运动状态与其所处环境的扰动状态相关，然后，根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式。上述方案中，通过选择与环境扰动状态对应的控制模式，以消除环境扰动对光纤振动幅度的影响，从而解决现有技术中存在的，由于环境扰动会影响光纤的振动幅度，导致光斑的位置发生改变，扫描图像变形的技术问题，实现了将光纤的振动幅度矫正到理想位置，防止扫描图像变形的技术效果。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种模式控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

在激光扫描装置进行扫描时，通过所述激光扫描装置中的传感器检测用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据；

根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式；

选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，包括以下步骤：

a，获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移；

b，根据所述实际位移和所述激光扫描装置中存储的预设位移，计算位移误差信号；

c，根据所述位移误差信号和所述当前驱动信号，计算得到新的驱动信号，并将所述新的驱动信号作为所述激光扫描装置在下一个扫描周期内的驱动信号，重复执行步骤a-c，直到所述位移误差信号小于位移误差阈值；

记录所述位移误差信号小于位移误差阈值时对应的扫描周期内的驱动信号作为目标驱动信号，并根据所述目标驱动信号对所述激光扫描装置进行驱动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，包括：

计算所述传感器数据中当前时刻的第一传感器数据和当前时刻之前的第二传感器数据之间的数据差值；

若所述数据差值大于存储在所述激光扫描装置中的传感器数据阈值，则选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制；

若所述数据差值小于等于所述传感器数据阈值，则选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制，包括：

保持所述激光扫描装置的当前驱动信号不变。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移，包括：

检测所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹；

根据所述运动轨迹，计算所述扫描光纤端面的实际位移。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，检测所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹，包括：

在所述当前扫描周期内，通过所述激光扫描装置中的位置敏感探测器PSD检测所述扫描光纤端面的运动轨迹；其中，扫描光纤输出的扫描光束中包括成像光和检测光，所述PSD根据所述检测光入射到所述PSD上的位置信息，确定所述扫描光纤端面的运动轨迹；或

在所述当前扫描周期内，获取设置在扫描光纤上的第一磁吸体和设置在激光扫描装置壳体上的多个第二磁吸体之间的相互作用力，并根据所述相互作用力，确定扫描光纤端面的运动轨迹。

6.一种激光扫描装置，其特征在于，包括传感器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储的计算机程序被处理器执行时包括如下步骤：

在激光扫描装置进行扫描时，获取所述传感器检测的用于表征所述激光扫描装置的运动状态的传感器数据；

根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制，所述控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式；

与步骤“选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制”对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括以下步骤：

a，获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移；

b，根据所述实际位移和所述激光扫描装置中存储的预设位移，计算位移误差信号；

c，根据所述位移误差信号和所述当前驱动信号，计算得到新的驱动信号，并将所述新的驱动信号作为所述激光扫描装置在下一个扫描周期内的驱动信号，重复执行步骤a-c，直到所述位移误差信号小于位移误差阈值；

记录所述位移误差信号小于位移误差阈值时对应的扫描周期内的驱动信号作为目标驱动信号，并根据所述目标驱动信号对所述激光扫描装置进行驱动。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储介质中存储的与步骤“根据所述传感器数据，选择与所述传感器数据对应的控制模式对所述激光扫描装置进行控制”对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

计算所述传感器数据中当前时刻的第一传感器数据和当前时刻之前的第二传感器数据之间的数据差值；

若所述数据差值大于存储在所述激光扫描装置中的传感器数据阈值，则选择所述闭环控制模式对所述激光扫描装置进行控制；

若所述数据差值小于等于所述传感器数据阈值，则选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述存储介质中存储的与步骤“选择所述开环控制模式对所述激光扫描装置进行控制”对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

保持所述激光扫描装置的当前驱动信号不变。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储介质中存储的与步骤“获得当前扫描周期内，所述扫描光纤端面在所述当前驱动信号驱动下的实际位移”对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

获取所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹；

根据所述运动轨迹，计算所述扫描光纤端面的实际位移。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述存储介质中存储的与步骤“获取所述当前扫描周期内，所述扫描光纤端面的运动轨迹”对应的计算机程序在具体被执行过程中，包括如下步骤：

获取所述激光扫描装置中的位置敏感探测器PSD在所述当前扫描周期内，检测到的所述扫描光纤端面的运动轨迹；其中，扫描光纤输出的扫描光束中包括成像光和检测光，所述PSD根据所述检测光入射到所述PSD上的位置信息，确定扫描光纤端面的运动轨迹；或

获取设置在扫描光纤上的第一磁吸体和设置在激光扫描装置壳体上的多个第二磁吸体之间的在所述当前扫描周期内的相互作用力，并根据所述相互作用力，确定扫描光纤端面的运动轨迹。

Images