简介:本文描述了数位板技术参数和软件综合表现法的整个应用过程,它可以完成人们从简单到复杂的各种输入行为,当数位板辅以各种应用软件,便可以在美术创作、平面设计、3D模型制作、影视特效处理等领域拥有更广泛的用途。关键词数位板系统;起始压力;精确度;压感笔中图分类号J2-39文献标识码A文章编号1007-9599(2010)04-0000-01TechnicalParametersofTabletPerformance&SoftwareSynthesisMethodsRongQiming(GuangdongTechnology&TradeVocationalCollege,Guangzhou510430)AbstractThisarticledescribcompletelyapplicationprocessaboutthetechnicalparametersandoverallperformancetabletmethod,itcanhelppeopletocompletetheinputactionsfromsimpletocomplex,whenthetabletwillbesupportedbyavarietyofapplicationssoftware,itcanbeusedwiderlyinPainting,graphicdesign,3Dmodeldesignandfilmspecialeffectsprocessingandsoon.KeywordsTabletsystem;Initialpressure;Accuracyofpositioning;Styluspressure“清初四僧”之一的石涛有言“笔墨当随时代,犹诗文风气所转。”此语道出艺术表现手法与时代文化相映衬的内在关系。有如雕刻于四羊方尊的图纹,东汉遒劲有力的石辟邪,南北朝端详宁静的莫高窟,五代清新写意的士大夫风,明清的富丽华贵皇家宫苑,直到二十一世纪数字化新时代的到来,开创了一个艺术的新天地,计算机的出现极大的改变了传统艺术的表现形式与传播媒介。一些新的艺术组合方式孕育而出电影三维动画特技、数字音乐会、电子杂志、网络游戏等充斥着我们每一天的工作与生活。随着计算机的普及与硬件技术的不断发展,使用计算机进行日常创作逐渐成为众多艺术家展示作品的另一条途径。以前我们通过传统绘画工具进行的创作的形式,现在在计算机软硬件的配合帮助下完全可以模拟实现,无需手留余味既能施展想象于方才之间,在数字创作领域驰骋万里。对于初学者应该从何入手,怎样选择合适自己的数字创作设备变得至关重要。下面笔者将为读者介绍数字绘画创作必不可少的工具——数位板以及相关的绘画软件。数位板,又名绘图板、绘画板、手绘板。主要优势是模拟手绘功能方面,是计算机输入设备的一种,通常是由一块感应板和一支压感笔组成,能取代鼠标的日常功能,而且有鼠标所不具备的功能——压力感应。压力感应是压感笔的一个重要优势,所谓压感就是通过对笔尖施加力量来改变线条的粗细和颜色的深浅,它在软件的支持下能实现传统绘画工具的功能,可以模拟各式各样的画笔手绘效果,能做到毛笔的抑扬顿挫,油画刀的厚抹重划,以及喷枪笔的柔和细腻。还可以做到传统画笔不能做到的复制预置的图案、增加光亮度等特效。数位板主要针对专业人士,用作数字绘画CG创作方面,就像画家的画板和画笔,数位板的这项功能,是鼠标和一般手写板无法媲美之处。数位板与手写板的区别在于对感应压力控制方面,是前者主攻绘画,后者主攻手写输入。手写板可以替代敲击键盘输入文字,通过软件可以识别手写的连笔文字。数位板主要面向美术绘画创作相关专业人士。如游戏美工设计、室内设计、工业设计、三维动画设计、广告公司图形设计或插画设计以及网页设计中的Flash矢量动画制作者。数位板的核心参数主要包括笔尖压力感应级别、读取速度、分别率、坐标倾斜角度范围。每个参数背后都蕴含着很深的含义。笔尖压力感应级别是数位板质量的重要参数,对于初学者也是购买数位板时需要关注的主要参数。这个参数表示数位板对用户握笔时对笔尖施加力量的敏感程度,目前常用的级别有512级、1024级、2048级,常用笔尖压力感应级别现在一般能达到1024级。这个数值越高表示画笔在绘画软件中留下的笔迹就会越流畅和自然越能模拟真实的绘画效果。读取速度是指数位板识别出输入工具(压感笔)位置的速度。一般来说,读取速度越高,数位板识别出工具位置的速度越快,书画过程中出现断线的可能性就越小,记录下的输入工具的轨迹就越准确,一般达到133点/秒。分辨率是指数位板能够识别出的置于数位板上的输入工具的坐标位置的精确程度,现在市面手绘板一般达到100线/毫米(2540线/英寸)。坐标倾斜角度范围是指当笔侧倾使用时也能够识别,这样能模拟有些画笔侧锋绘画的效果,只有高端产品支持此项功能范围在60度。当前业界主流的数位板品牌有Wacom、汉王、友基等。Wacom公司是全球顶尖的用户界面产品生产商,一直致力于创意、改善人与电脑的关系并使之协调的发展。从1983年公司推出第一款数位板和无线压感笔投入市场到现在已经拥有二十多年的生产经验。为广大绘画爱好者提供了丰富的绘画板或者数位板产品线,包括影拓、bamboo、新帝、非凡、贵凡、丽图等系列数位板,从高端到低端,可以全面满足不同消费群的创作需求。大家熟知的电影作品《阿凡达》和《魅影危机》、《星球大战前传》和《魔兽世界》、《刺客信条》等作品中的恢弘壮大的场面和叹为观止的特技,都有Wacom数位板的身影。笔尖压感级别达到1024级。Intuos4(影拓四代)针对专业级用户设计,采用无线无源电磁微压感技术。这款数位板拥有2048级笔尖压力感应与60度倾斜感应,能精确模拟各种传统画笔、笔刷与马克笔的笔触效果。其中60度倾斜技术是最新的技术,配合相应软件能模拟真实绘画时把笔侧倾时侧锋绘画的效果。数位板板面上的快捷键设置还考虑到左手习惯的用户可以方便的进行快捷键设置。在全新设计的笔座中,还提供了标准笔尖、弹性笔尖、柔韧笔尖、毛毡笔尖等,以实现不同的手感。数位板的压感和侧倾功能都需要相关软件配合与支持,时下主流的手绘软件有Photoshop、painter、illustrator、openCanvas、ArtRage等等。Photoshop当前最新版本是photoshopcs4,这是是Adobe公司出品的最为出名的图像处理软件之一,其不但在图片处理方面优势突出,在绘画和调色方面功能也非常强大,画笔除了有直径大小和硬度的设定以外,Photoshop针对笔刷还提供了非常详细的设定,支持客户自行创建笔刷样式,这使得笔刷变得丰富多彩为cg创作者提供了广阔的发挥空间。painter是加拿大著名的图形图像类软件开发公司Corel公司的一款极其优秀的仿自然绘画软件,拥有全面和逼真的仿自然画笔,当前最新版本是painter11。支持最新的wacom影拓数位板设计的60度倾斜技术。ArtRage(彩绘精灵)是一款小巧的模拟自然手绘的软件,干净的界面,简单直观的操作非常舒适。ArtRage模仿自然画笔的功能非常强大,它还可以模仿不同的纸张质地,让你完全感觉不出只在电脑中作画。它所画出来的效果和用颜料在纸上画的效果几乎一样,对油画笔刷效果模拟尤为出众。Adobe公司出品的photoshopcs4软件创造性地把多点触控技术和笔输入技术同时融入到数位板产品中。从此,数位板不仅能够用压感笔而且还能用手指来操作,更轻松、更自然、更惬意。
简介:双凸极永磁电机的主要特点是结构简单,适合于自动化制造。与双凸极永磁电机设计有关,得到使定位转矩为零的充分条件。鉴于位置传感器的不精确和一种现存的无位置传感器方案的移相困难,提出了一种新的无位置传感器方案。仿真验证了新方案的精确性。实际可行性由一单片机系统初步证实。关键词双凸极;永磁电机;无位置传感器中图分类号TM3文献标识码A文章编号1007-9599(2010)04-0000-01DoublySalientPermanentMagnetMotorControlSchemeShengHaoqi(NingboPublicTransportVehicleDetectionCo.,Ltd.,Ningbo315000,China)AbstractThemaincharacteristicsofDoublySalientPermanentMagnetMotorissimplestructure,suitableforautomatedmanufacturing.Andthedoublysalientpermanentmagnetmotordesignisrelatedtopositioningaresufficientconditionsforzerotorque.Giventheimprecisepositionsensorandanon-existingprogramphaseshiftpositionsensorproblems,anewUnpositionsensorscheme.SimulationresultsshowtheaccuracyofthenewprogramPracticalfeasibilityandinitialconfirmedbyamicrocomputersystem.KeywordsDoublySalient;Permanentmagnetmotor;Unpositionsensor双凸极永磁电机采用高性能永磁体激磁,工作在双极性状态下,其能量转化率和绕组利用率较传统变磁阻电机要高,因此它具有较高的转矩密度,与相同功率等级的传统变磁阻电机相比,其体积较小。由于高性能永磁体的采用,双凸极永磁电机设计时绕组匝数与相同功率等级的变磁阻电机相比要少,加之采用集中绕组和体积的减小,绕阻端部长度亦较小,故此电机铜耗较传统变磁阻电机要小。在小功率应用范围内,由于铜耗在总损耗中占较大分量,与传统变磁阻电机相比较,双凸极永磁电机在效率上的改进尤为明显。如果控制的设计能使用一个精确的模型,那么利用线性反馈技术和预先计算好的最优的转矩分配函数,就能导致最优的动态性能。然而,使用精确模型意味着复杂的在线计算,或者是巨大的用来查询的表格,这些暂时都难以实现;而实际上模型的不精确性是不可避免的,从而不可避免的使性能变坏;还有实际的测量的不精确。然而可以采用一种完全不同的思路,即使用一个简化的模型,而其中的参数被自适应的实时的调整。总之,改善双凸极电机的动态性能的控制方法正在不断完善。一、位置传感器方案“两相导通”策略下,控制器的主要任务是根据当前的转子位置决定哪个两相组合导通。事实上,导通原则只是间接地依赖于转子位置,而直接地依赖于反电势。换句话说,即“总是选择线反电势较大的两相导通”。由于反电势难以获知,而它与转子位置有固定的联系,因此改由检测转子位置来决定触发信号。如果反电势与转子位置的关系已知,那么,这样的传感器装置(比如槽形光耦配合遮光盘)不难设计。此时,控制器的作用就像一个简单的译码器,它接收3路位置传感器信号,而产生6路逆变桥控制信号。二、无位置传感器方案(一)位置传感器的缺点使用位置传感器无疑是最简单的,同时也是可靠的。更为重要的是,它不存在起动困难。其缺点是控制器与电机的连线过多、传感器增加了系统的硬件成本、不能灵活地调整控制策略,以及在大极对数下对传感器的安装精度要求过高。为解决这个问题,可以通过无位置传感器方案来解决。(二)一种经典的无位置传感器方案这一方案的原理是检测关断相反电势的过零点;在过零点之后,电机再转过30度电角,即换流时刻。通过检测三相端电位即可检测关断相反电势的过零点。任何平顶宽度达到或超过120度电角的反电势都能够保证,在某相成为关断相期间,另外两相的反电势的幅值始终相等。事实上,对反电势的要求无需如此苛刻。确切地说,只需在关断相反电势的过零点位置,导通两相的反电势具有相等的幅值即可。换句话说,在关断相反电势过零点位置的两边,中心点电位可以偏离导通两相端电位的中点。这样并不会引起检测过零点位置的误差。把这一要求称为对反电势的最小约束1。可以证明,反电势波形的峰(谷)若左右对称如正弦波、等腰梯形波,即可满足上述要求。当然,中心点电位的偏离不能太大,那样的话,将产生多余的伪过零点。如果反电势满足最小约束,则在此过零点位置,同样满足两相的电感相等,因为此时两相绕组处于相同的磁路环境。因此,与反电势的情况相同,即使在其它位置“电感相等”的条件不能满足,也不会影响过零点判断的精度。可见,过零点的判断几乎不依赖于电机参数;换句话说,过零点判断在理论上几乎没有误差。这是这一方案最(或许也是唯一)迷人的地方。误差在“移相30度”时开始引入。事实上,根本无法实现移相,因为并不能测量角度。所能做的,是在检测到过零点之后延迟一段时间(这段时间内,估计电机转过30度电角),再实施换流。显然,延迟时间的长短依赖于当时的转速。由于电机在两个相邻的过零点之间转过60度电角,因此,延迟时间通常取前一个过零点到当前过零点的时间的一半。然而,这无疑使换流精度与动态响应成为矛盾。注意,不要误以为解决如何精确地转过30度电角是完善这一方案的关键。因为,如果能精确地转过30度电角,那么也能精确地转过60度电角,于是,可以从上一个换流点直接得到下一个换流点,而不需要再检测什么过零点。也就是说,到时候找到的是一个全新的方案,而不是对原方案的改进。因为电机静止时没有反电势,所以该方案存在起动困难。据作者所知,起动问题至今还没有成熟的、普遍适应的解决办法。在一些简单的场合,比如己知负载的大小和惯量,可以先由(任意)两相通电使转子定位,然后以开环调频的方式使电机按照既定的速度曲线起动。三、本文提出的无位置传感器方案鉴于上述方案将在“移相30度”时引入误差,作者提出了一种直接检测反电势交叉点的无位置传感器方案。必须承认,新方案虽然不需要移相,但将依赖于电机的参数。检测反电势的交叉点实质上是比较两相反电势的大小。显然,无法直接得到反电势然后比较它们。反电势的信息主要还是从相端电压获得。用Mierochip公司的PIC16F873单片机实现了新方案的最简模式。所谓最简模式,是直接比较相端电压,而不计电流的影响。这在轻载下不致引起太大的误差,仍可用来检验新方案的可行性。进一步补偿电流的影响须求助于DSP芯片(其中包括高速A/D转换),因为算法包含微分运算以及与之相联系的数字滤波。与上一方案比较,新方案的优点是理论上没有误差;缺点是多了电流测量环节。注意,在补偿电流在绕组电感上的感应电压时,无需知道所有转子位置上的电感值,而只需知道换流时刻对应的电感值即可(与上一方案同理)。这一点相当重要,因为不然的话,该方案根本不可行。参考文献1MicroSimCorporation,BrushlessDCMotorModel,MicroSimApplicationNotes.Version8.0June,1997,44-54