一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台制造技术

本发明专利技术公开了一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，包括机械传动平台和电子电路模块；所述的机械传动平台包括固定组件部分和相对固定组件部分做往复直线运动的活动组件部分；所述的活动组件部分包括活动设置在直线滚动导轨副上的滑块、设置在滑块上并与直线滚动导轨副平行的滑台和设置在滑台一端的动镜，所述的滑台的另一端通过连接器与电机动子线圈相连接；所述的电子电路模块包括伺服控制电路、光电开关电路、光栅编码器处理电路、通信电路和电源电路；本发明专利技术解决了现有动镜扫描运动平台运动均匀性不高、运动速度范围窄以及精度不高的问题，能进行多档速度调整，极大的提高了其适用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于干涉仪
，具体涉及一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台。
技术介绍
光谱分析技术在环境科学、农业、制药、石油化工、临床医学等各个领域有着重要的应用。由于干涉式傅里叶变换光谱仪具有高效率、宽光谱覆盖范围、光谱分辨率高诸多等优点，成为许多国家研究光谱分析技术的重要方向。干涉式傅里叶变换光谱仪是利用干涉图的傅里叶变换获取光谱的技术，利用双光束干涉的有迈克尔逊型、Mach-Zender型和Sagnac型，其中又以迈克尔逊型傅里叶光谱仪最为常见。迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台是迈克尔逊干涉仪的核心部件之一。干涉仪动镜在运动过程中的速度波动和角度倾斜对光谱仪探测有很大的影响，要保证光谱仪探测光谱的稳定性和准确性，必须设计高精度的迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台以实现高稳定性的光程差扫描运动。高精度、高匀速性以及多速度的动镜运动平台设计，是一项综合性的应用技术，涉及到驱动系统、导轨等支撑部件的选择、测量技术和计算机控制技术等多个方面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据现有技术的不足，提供一种高精度、多扫描速度的迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，该平台具有能够根据不同的迈克尔逊干涉仪的要求进行多档速度调整，极大的提高了其适用范围，解决了现有动镜扫描运动平台的运动均匀性不高、运动速度范围窄以及精度不高的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，包括机械传动平台和电子电路模块；所述的机械传动平台包括固定组件部分和相对固定组件部分做往复直线运动的活动组件部分；所述的固定组件部分包括底座、设置在底座上的滑座和设置在滑座上的直线滚动导轨副和直线音圈电机，所述的直线音圈电机包括电机定子和电机动子线圈；所述的活动组件部分包括活动设置在直线滚动导轨副上的滑块、设置在滑块上并与直线滚动导轨副平行的滑台和设置在滑台一端的动镜，所述的滑台的另一端通过连接器与电机动子线圈相连接，所述的活动组件部分还包括设置在滑台上的光电开关挡片、光栅尺和位于光栅尺上方的光栅编码器，所述的固定组件部分还包括设置在滑座上的光电开关和挡块；所述的电子电路模块包括伺服控制电路、光电开关电路、光栅编码器处理电路、通信电路和电源电路，所述的伺服控制电路通过电机线缆与直线音圈电机相连接，所述的光电开关电路通过光电开关线缆与光电开关相连接，所述的光栅编码器处理电路通过光栅编码器线缆与光栅编码器相连接，所述的通信电路连接上位计算机。所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其伺服控制电路包括顺序连接的位置调节模块、电流调节模块和功率放大器，所述的功率放大器连接直线音圈电机和光栅编码器后与动镜连接，所述的电流调节模块和功率放大器通过连接检流电阻构成电流控制环，所述的位置调节模块、电流调节模块、功率放大器、直线音圈电机和光栅编码器通过连接位置信号处理构成位置控制环。所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其位置调节模块采用位置环控制器，所述的位置环控制器采用模糊PID控制器。进一步，所述的位置环控制器采用TMS320F28335芯片。所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其电流调节模块采用基于
模拟电路的电流环控制器，所述的电流环控制器采用模拟PID控制器。所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其光栅编码器的分辨率为10nm。所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其直线音圈电机通过电机支架设置在滑座上。所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其光栅编码器通过光栅编码器支架设置在滑台上并位于光栅尺的上方。所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其光电开关通过光电开关支架设置在滑座上。所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其滑块、动镜和光电开关挡片分别通过螺栓或螺钉设置在滑台上。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的驱动电机采用直线音圈电机，而且活动组件部分通过滑块活动连接在直线滚动导轨副上，滑台的一端固定设置有动镜，其另一端通过连接器与电机动子线圈相连接，直线音圈电机是一种具有特殊结构形式的新型电机，能够直接产生直线驱动力，基于直线音圈电机的动镜扫描运动平台没有中间机械传动环节，直线运动机械装置简单可靠，而且机械结构静/动态刚度高。2、本专利技术基于直线音圈电机的动镜扫描运动平台没有中间机械传动环节，平台的控制环路较短，并且采用了分辨率达到10nm的光栅编码器作为位置测量元件进行闭环反馈控制，将能获得相当高的定位精度，使得本专利技术精度高、稳定性好。3、本专利技术的直线音圈电机直接输出直线驱动力，通过滑台直接驱动动镜，系统响应时间快。4、本专利技术的伺服控制电路采用数模混合控制技术，伺服控制系统采用电流控制环和位置控制环双闭环控制，其中位置控制环采用数字控制器，电流控制环由模拟电路实现。增加了模拟电流环提高了电机的电流控制响应速度和稳定性，能够减小电流波动对电机工作的影响，同时使闭环控制系统具有较快的动态响应能力。5、本专利技术的伺服控制系统位置控制环采用基于模糊PID的控制器，相比于传统的PID控制器，模糊PID控制器提高系统的定位精度，加快了稳定时间，同时还能有效的抑制超调现象。6、本专利技术的模糊PID控制器采用高速浮点运算DSP芯片TMS320F28335作为控制系统主控芯片。TMS320F28335系统主频可达150MHz,其采用增强型哈佛流水线总线结构,最高速度为150MIPS(百万条指令/秒)。由于TMS320F28335具有的强大的计算功能功能,使控制器能够实现40Khz的更新计算速度，并且能够满足高精度光栅编码器最低20Mhz的采样速率要求。通过提高控制器的计算速率有效的减少了外界干扰对动镜低速运动的影响。7、本专利技术经过准直仪测试在动镜的2cm行程内，动镜的倾斜误差小于5角秒，能够有效减小动镜在匀速运动时，运动机构的倾斜对动镜运动的均匀性带来的不利影响附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的机械传动平台的结构示意图；图3是本专利技术的伺服控制电路的结构框图。各附图标记为：VCM—直线音圈电机，1—电机定子，2—电机动子线圈，3—连接器，4—光电开关挡片，5—光栅尺，6—光栅编码器，7—光栅编码器支
架，8—滑台，9—动镜，10—挡块，11—直线滚动导轨副，12—滑座，13—滑块，14—底座，15—光电开关支架，16—光电开关，17—电机支架。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参照图1至图3所示，本专利技术公开了一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，包括机械传动平台和电子电路模块；所述的机械传动平台包括固定组件部分和相对固定组件部分做往复直线运动的活动组件部分，所述的电子电路模块用于对机械传动平台的控制、监视以及与计算机通讯。所述的固定组件部分包括底座14、固定设置在底座14上的L型滑座12和固定设置在滑座12上的直线滚动导轨副11和直线音圈电机VCM，所述的直线音圈电机VCM包括电机定子1和电机动子线圈2；所述的活动组件部分包括活动设置在直线滚动导轨副11上的滑块13、固定设置在滑块13上并与直线滚动导轨副11平行的滑台8和固定设置在滑台8一端的动镜9，所述的滑台8的另一端通过连接器3与电机动子线圈2相连接，所述的滑台8通过直线滚动导轨副11进行直线运动时，其最大行程运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其特征在于：包括机械传动平台和电子电路模块；所述的机械传动平台包括固定组件部分和相对固定组件部分做往复直线运动的活动组件部分；所述的固定组件部分包括底座（14）、设置在底座（14）上的滑座（12）和设置在滑座（12）上的直线滚动导轨副（11）和直线音圈电机（VCM），所述的直线音圈电机（VCM）包括电机定子（1）和电机动子线圈（2）；所述的活动组件部分包括活动设置在直线滚动导轨副（11）上的滑块（13）、设置在滑块（13）上并与直线滚动导轨副（11）平行的滑台（8）和设置在滑台（8）一端的动镜（9），所述的滑台（8）的另一端通过连接器（3）与电机动子线圈（2）相连接，所述的活动组件部分还包括设置在滑台（8）上的光电开关挡片（4）、光栅尺（5）和位于光栅尺（5）上方的光栅编码器（6），所述的固定组件部分还包括设置在滑座（12）上的光电开关（16）和挡块（10）；所述的电子电路模块包括伺服控制电路、光电开关电路、光栅编码器处理电路、通信电路和电源电路，所述的伺服控制电路通过电机线缆与直线音圈电机（VCM）相连接，所述的光电开关电路通过光电开关线缆与光电开关（16）相连接，所述的光栅编码器处理电路通过光栅编码器线缆与光栅编码器（6）相连接，所述的通信电路连接上位计算机。...

【技术特征摘要】
1.一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其特征在于：包括机械传动平台和电子电路模块；所述的机械传动平台包括固定组件部分和相对固定组件部分做往复直线运动的活动组件部分；所述的固定组件部分包括底座（14）、设置在底座（14）上的滑座（12）和设置在滑座（12）上的直线滚动导轨副（11）和直线音圈电机（VCM），所述的直线音圈电机（VCM）包括电机定子（1）和电机动子线圈（2）；所述的活动组件部分包括活动设置在直线滚动导轨副（11）上的滑块（13）、设置在滑块（13）上并与直线滚动导轨副（11）平行的滑台（8）和设置在滑台（8）一端的动镜（9），所述的滑台（8）的另一端通过连接器（3）与电机动子线圈（2）相连接，所述的活动组件部分还包括设置在滑台（8）上的光电开关挡片（4）、光栅尺（5）和位于光栅尺（5）上方的光栅编码器（6），所述的固定组件部分还包括设置在滑座（12）上的光电开关（16）和挡块（10）；所述的电子电路模块包括伺服控制电路、光电开关电路、光栅编码器处理电路、通信电路和电源电路，所述的伺服控制电路通过电机线缆与直线音圈电机（VCM）相连接，所述的光电开关电路通过光电开关线缆与光电开关（16）相连接，所述的光栅编码器处理电路通过光栅编码器线缆与光栅编码器（6）相连接，所述的通信电路连接上位计算机。2.根据权利要求1所述的一种迈克尔逊干涉仪动镜扫描运动平台，其特征在于，所述的伺服控制电路包括顺序连接的位置调节模块、电流调节模块和功率放大器，所述的功率放大器连接直线音圈电机（VCM）和光栅编码器（6）后与动镜（9）连...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，张智杰，赵坤，叶小风，郭良贤，洪普，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42