Laser Scanning Excitation and Single-Point Doppler Sensing System

激光扫描激励，多普勒单点接收实验系统

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📖 系统简介

本系统通过 AutoHotKey (AHK) 主控脚本 协调以下三个子系统：

1. 多普勒振动测量仪（界面操作自动化）
2. 激光振镜扫描系统（MATLAB 串口控制）
3. 数据采集与保存（自动化文件操作）

实现激光扫描点阵激励 + 多普勒单点接收的全自动化测量流程。

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🚀 快速开始

1. 环境准备

必需软件

• ✅ MATLAB R2014a（或兼容版本）
• ✅ AutoHotKey v2.0.19+（下载地址）
• ✅ 多普勒振动测量软件（确保已安装并可正常运行）

硬件连接

• ✅ 振镜控制器通过串口连接至 PC（确认串口号，如 COM7）

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2. 配置脚本

步骤 2.1：修改 MATLAB 路径

打开 main_control.ahk，修改第 20 行：

global matlabExe := "C:\Program Files\MATLAB\R2014a\bin\matlab.exe"

💡 根据你的 MATLAB 安装路径修改

步骤 2.2：获取多普勒软件按钮坐标

1. 打开多普勒软件
2. 运行 main_control.ahk（双击运行）
3. 将鼠标移动到"单次扫描"按钮上，按 Ctrl+Alt+C
4. 弹窗会显示坐标，记录下来
5. 重复上述步骤获取"保存"按钮坐标
6. 修改 main_control.ahk 中的坐标：

   global DopplerStartX := 500    ; 替换为实际坐标
   global DopplerStartY := 300
   global DopplerSaveX := 600
   global DopplerSaveY := 400

步骤 2.3：配置串口和扫描参数

修改 main_control.ahk：

; 振镜串口参数
global SerialPort := "COM7"         ; ← 改为实际串口号
global BaudRate := 115200
global FocalLength := 200           ; ← 改为实际场镜焦距（mm）

; 扫描点阵参数
global ScanStartX := -10            ; 起始 X 坐标（mm）
global ScanStartY := -10            ; 起始 Y 坐标（mm）
global ScanStepX := 5               ; X 步长（mm）
global ScanStepY := 5               ; Y 步长（mm）
global ScanCountX := 5              ; X 方向点数
global ScanCountY := 5              ; Y 方向点数

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3. 运行流程

单次扫描测试（必须先执行）

1. 打开多普勒软件
2. 手动开启激光器（脚本不控制激光器）
3. 双击运行 main_control.ahk
4. 按 Ctrl+Alt+S 启动单次扫描
5. 观察流程是否正常：
   • 多普勒自动点击"单次扫描"
   • 等待采集完成（5 秒）
   • 自动保存数据（Ctrl+C → 点击 → Ctrl+V）
   • 振镜自动移动到指定位置

多点扫描（确认单次正常后执行）

1. 确认单次扫描流程无误
2. 按 Ctrl+Alt+M 启动多点扫描
3. 确认扫描参数后开始自动扫描
4. 实时 ToolTip 会显示进度和当前位置

紧急停止

• 按 Ctrl+Alt+X 发送停止信号
• 流程会在当前步骤完成后安全终止

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📂 文件说明

文件名	功能	说明
main_control.ahk	AHK 主控脚本	协调整个时序流程，热键控制
move_galvo_once.m	MATLAB 串口控制脚本	单次振镜移动，防死锁设计
move_to_position.m	原始 MATLAB 函数	旧版本，仅供参考
galvo_config.txt	振镜配置文件	运行时自动生成，存储位置参数
galvo_status.flag	状态标志文件	MATLAB 执行结果（OK/ERROR）
workflow.md	工作流程说明	详细的流程描述和注意事项

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⌨️ 快捷键说明

快捷键	功能	说明
Ctrl+Alt+S	单次扫描	执行一次完整流程（采集+保存+振镜移动）
Ctrl+Alt+M	多点扫描	蛇形扫描整个点阵
Ctrl+Alt+X	紧急停止	在当前步骤完成后终止循环
Ctrl+Alt+C	获取坐标	显示当前鼠标坐标（用于配置）
Ctrl+Alt+H	显示帮助	显示所有快捷键和使用说明

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🔧 常见问题排查

1. MATLAB 脚本卡死不退出

原因：move_galvo_once.m 缺少 exit 或串口未释放
解决：

• 确认 move_galvo_once.m 最后一行是 exit
• 确认串口在 finally 块中正确关闭（fclose + delete + clear）

2. 串口占用错误

原因：串口被其他程序占用或未正确释放
解决：

• 关闭所有串口调试工具（如 SSCOM、串口助手）
• 在 MATLAB 命令行执行：

  delete(instrfindall);  % 清除所有串口对象

• 如果仍然占用，重启电脑或重新插拔 USB 串口

3. AHK 无法找到 MATLAB

原因：MATLAB 路径配置错误
解决：

• 在 Windows 资源管理器中找到 matlab.exe 的完整路径
• 复制路径到 main_control.ahk 的 matlabExe 变量
• 注意路径中的反斜杠 \ 不需要转义

4. 多普勒按钮点击失败

原因：坐标不准确或多普勒软件窗口位置变化
解决：

• 确保多普勒软件窗口位置固定（不要移动或最大化/还原）
• 重新使用 Ctrl+Alt+C 获取准确坐标
• 如果多普勒软件分辨率改变，需重新获取坐标

5. 振镜移动方向错误

原因：坐标系定义不一致
解决：

• 在 move_galvo_once.m 中检查角度计算公式
• 如果 X/Y 方向相反，在数据包构造时交换高低字节或添加负号

6. 采集时间不足

原因：AcquisitionTime 设置小于实际采集时间
解决：

• 手动测量一次多普勒采集的实际时间
• 在 main_control.ahk 中增加 AcquisitionTime 的值（建议 +500ms 余量）

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🛠 高级功能（可选）

1. 自定义文件命名

修改 main_control.ahk 中的保存逻辑，添加位置编号：

; 原代码：
Send, ^v

; 改为：
fileName := "data_X" . focusX . "_Y" . focusY . ".txt"
SendInput, %fileName%

2. 采集完成标志检测（替代固定延时）

如果多普勒软件有完成标志（如状态栏颜色变化），可以使用像素检测：

Loop, 100
{
    PixelGetColor, color, 700, 500  ; 状态指示灯位置
    if (color = 0x00FF00)           ; 绿色表示完成
        break
    Sleep, 100
}

3. 扫描日志记录

在 main_control.ahk 中添加日志记录：

logFile := A_ScriptDir . "\scan_log.txt"
logContent := A_Now . " | Position: (" . focusX . "," . focusY . ") | Status: OK`n"
FileAppend, %logContent%, %logFile%

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📊 系统架构

┌─────────────────────────────────────────┐
│        AHK 主控脚本 (main_control.ahk)   │
│         时序协调 + 热键控制              │
└────────┬─────────────┬──────────────────┘
         │             │
    ┌────▼────┐   ┌────▼────────────────┐
    │ 多普勒   │   │ MATLAB 振镜控制     │
    │ UI 自动化│   │ (move_galvo_once.m) │
    └─────────┘   └────┬────────────────┘
                       │
                  ┌────▼──────┐
                  │ 串口 COM7  │
                  │ 振镜控制器 │
                  └───────────┘

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🐍 蛇形扫描示意图

起点 →  →  →  →  → (第1行)
                  ↓
     ←  ←  ←  ←  ← (第2行)
     ↓
     →  →  →  →  → (第3行)
                  ↓
     ←  ←  ←  ←  ← (第4行)
     ↓
终点 →  →  →  →  → (第5行)

优势：减少空驶距离，提高扫描效率

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📝 版本历史

• v1.0（2026-01-15）：初始版本
  • 实现 AHK + MATLAB 时序控制
  • 支持单次扫描和多点蛇形扫描
  • 防死锁机制（状态文件 + 串口超时）

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开发指南

具体工作流程（根据实际情况可以修改）（每一步都有写好的代码，重点是如何写时序流程）：

1. 启动多普勒单次扫描（鼠标点击一次）：此时多普勒等待激光器开启（waiting for trigger）；
2. 控制激光器出光（多普勒主机通过串口发送出光指令）：之后多普勒开始单次采集，直到采集完毕；
3. 保存数据（ctrl+c，鼠标点击一次，自动按文件名打开.txt 文件，ctrl+v）：此时可以不关闭激光器，因为串口关闭需要一定时间，也容易卡住；
4. 多普勒下一次采集前，控制振镜偏振激光束（发送串口指令）：偏转到新位置后，可以开始采集信号；
5. 多普勒开始第二次采集（鼠标点击一次）：直到采集完毕，重复上述流程；
6. ...

• AHK 作为主控脚本。
• 激光束偏转点阵应该可调，并按一定的逻辑比如蛇形移动。
• 严格控制多普勒采集的信号与位置的对应关系，所以激光激励时间应该大于采集时间。