高精度电动扫描台及控制方法技术

本发明专利技术提供了一种高精度电动扫描台及控制方法，包括：支撑底板、运动下板、运动上板、直线电机、光栅尺、限位开关、电缆接插件、控制驱动器，通过两个直线电机带动运动上板和运动下板进行XY扫描运动，并利用光栅尺进行精确定位。高精度电动扫描台仅依靠I/O引脚的脉冲信号输入和高低电平输出实现电动扫描台的回零操作、加减速及匀速运动和插补联动等操作控制以及指令执行状态反馈。本发明专利技术提供的高精度电动扫描台响应速度快、定位精度高，低速性能好，控制方便，可用于工业视觉检测扫描台、显微镜扫描载物台等自动控制，尤其适用于高分辨率全自动数字显微镜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制领域，具体地，涉及高精度电动扫描台及控制方法。
技术介绍
电动扫描台是实现平面扫描运动的基础部件，在工业检测、显微扫描领域广泛应用。目前市场上的两轴扫描台，多数采用步进电机和丝杠传动的方式。由于步进电机的精度局限性和丝杠传动的反向间隙，市面上的电动扫描台具有响应速度慢，定位精度低等问题。此外，还容易出现高速振动、低速爬行、外形笨重等缺点。此外，尽管市场上的电动扫描台采用了CAN、RS232等通讯控制方式，可以实现相对复杂的通讯协议，但是实时性不佳，实用性不强。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种高精度电动扫描台及控制方法。根据本专利技术提供的高精度电动扫描台，包括：支撑底板、运动下板、运动上板以及直线磁轴电机，所述运动下板设置在支撑底板上，所述运动上板位于运动下板上，所述运动下板和运动上板分别与一直线磁轴电机相连；且所述支撑底板上表面与运动下板下表面之间，以及运动下板上表面与运动上板下表面之间分别设置有匹配的滚动/滑动导轨副。优选地，所述滚动/滑动导轨副的安装方式为层叠镶嵌式结构包括：固定组件和移动组件，具体地，支撑底板的上表面嵌合有导轨副固定组件，则运动下板的下表面嵌合有相匹配的导轨副移动组件；运动下板的上表面嵌合有导轨副固定组件，则运动上板的下表面嵌合有相匹配的导轨副移动组件。优选地，所述支撑底板上表面、运动下板下表面之间的滚动/滑动导轨副与运动下板上表面、运动上板下表面之间的滚动/滑动导轨副的运动方向相互垂直。优选地，还包括光栅读头和光栅尺，所述光栅尺分别镶嵌在运动下板和运动上板的下表面的某一侧，所述光栅读头镶嵌在支撑底板的上表面并且与两个光栅尺相对应的位置处。优选地，还包括电缆接插件，所述电缆接插件设置在支撑底板的某个侧面上，并通过支撑底板上的走线槽与直线磁轴电机、光栅读头以及限位开关相连。优选地，还包括控制驱动器，所述的控制驱动器安装有两个与支撑底板上的电缆接插件相对应的电缆接插件，其中的一个接插件用于连接电机驱动线，另一个接插件用于连接信号线；所述控制驱动器通过电机驱动线控制直线磁轴电机带动运动下板和运动上板运动；通过信号线实时获取光栅尺的读数，并结合限位开关实现对运动下板和运动上板的定位。优选地，所述运动下板的下表面的一侧安装了直线磁轴电机的磁轴动子，运动下板下表面的另一侧安装了光栅尺；运动下板下表面的两侧分别嵌入一个导轨副移动组件，所述导轨副移动组件与支撑底板上表面所安装的导轨副固定组件分别组成一对相互平行的滚动/滑动导轨副。优选地，所述运动上板的下表面一侧安装了直线磁轴电机的磁轴动子，运动上板的下表面另一侧安装了光栅尺；运动上板下表面的两侧分别嵌入一个导轨副移动组件，所述导轨副移动组件与运动下板上表面所安装的导轨副固定组件组成一对相互平行的滚动/滑动导轨副。根据本专利技术提供的高精度电动扫描台的控制方法，仅仅依靠高精度电动扫描台的控制驱动器的I/O引脚的脉冲发送和高/低电平反馈就能够实现对运动下板、运动上板的操作控制和状态反馈，包括：回零操作、加减速操作、匀速操作以及插补联动操作以及指令执行状态。优选地，通过给控制驱动器的若干I/O引脚一个脉冲上升沿或下降沿，能够使电动扫描台运动上板和运动下板执行回零操作；通过检测控制驱动器的若干I/O引脚输出的高/低电平，能够获取电动扫描台的运动上板和运动下板所处的状态，所述状态包括：运动状态、空闲状态以及指令执行状态。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的高精度电动扫描台及控制方法采用直线电机驱动，克服了步进电机的高低速性能缺陷，采用光栅尺全闭环反馈方式解决了丝杠传动精度低的问题，采用镶嵌式紧凑设计使得扫描台的结构更加合理紧凑。2、本专利技术提供的高精度电动扫描台能够响应速度快、定位精度高，低速性能好，可用于工业视觉检测扫描台、显微镜扫描载物台等自动控制，尤其适用于高分辨率全自动数字显微镜。3、本专利技术提供的高精度电动扫描台的控制方法采用光栅尺全闭环控制，解决了丝杠传动精度低的问题，完全依靠驱动控制器I/O引脚的脉冲信号输入和高低电平输出实现电动扫描台的回零操作、加减速及匀速运动和插补联动等操作，大大降低了控制的难度，便于使用者快捷的使用。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为使用本专利技术提供的电动扫描台的整体结构示意图；图2为本专利技术提供的电动扫描台的结构示意图；图3为本专利技术中电动扫描台的驱动控制器的结构示意图，其中：图3中标号1～9表示9个I/O引脚。图中：1-支撑底板；2-运动下板；3-运动上板；4-滚动/滑动导轨副；5-电缆接插件。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的高精度电动扫描台，包括：支撑底板1、运动下板2、运动上板3以及直线磁轴电机，所述运动下板2设置在支撑底板1上，所述运动上板3位于运动下板2上，所述运动下板2和运动上板3分别与一直线磁轴电机相连；且所述支撑底板1上表面与运动下板2下表面之间，以及运动下板2上表面与运动上板3下表面之间分别设置有匹配的滚动/滑动导轨副4。所述滚动/滑动导轨副4为层叠镶嵌结构包括：滚珠导轨和滚珠导轨滑块，具体地，支撑底板1的上表面设置有滚珠导轨或者滚珠导轨滑块，则运动下板2的下表面设置有相匹配的滚珠导轨滑块或者滚珠导轨；运动下板2的上表面设置有滚珠导轨或者滚珠导轨滑块，则运动上板2的下表面设置有相匹配的滚珠导轨滑块或者滚珠导轨。所述支撑底板1上表面、运动下板2下表面之间的滚动/滑动导轨副4与运动下板2上表面、运动上板3下表面之间的滚动/滑动导轨副4的运动方向相互垂直。高精度电动扫描台还包括光栅读头和光栅尺，所述光栅尺分别设置在运动下板2和运动上板3的下表面的某一侧，所述光栅读头设置在支撑底板1的上表面并且与两个光栅尺相对应的位置处。高精度电动扫描台还包括电缆接插件5，所述电缆接插件5设置在支撑底板1的某个侧面上，并通过支撑底板1上的走线槽与直线磁轴电机、光栅读头以及限位开关相连。高精度电动扫描台还包括控制驱动器，所述的控制驱动器安装有两个与支撑底板1上的电缆接插件5相对应的电缆接插件，其中的一个接插件用于连接电机驱动线，另一个接插件用于连接信号线；所述控制驱动器通过电机驱动线控制直线磁轴电机带动运动下板2和运动上板3运动；通过信号线实时获取光栅尺的读数并结合限位开关实现对运动下板2和运动上板3的定位。所述运动下板2的下表面的一侧安装了直线磁轴电机的磁轴动子，运动下板2下表面的另一侧安装了光栅尺；运动下板2下表面的两侧分别嵌入一个滚珠导轨滑块，所述滚珠导轨滑块与支撑底板1上表面所安装的滚珠导轨组成一对相互平行的滚动/滑动导轨副4。所述运动上板3的下表面一侧安装了直线磁轴电机的磁轴动子，运动上板3的下表面另一侧安装了光栅尺；运动上板3下表面的两侧分别嵌入一个滚珠导轨滑块，所述滚珠导轨滑块与运动下板2上表面所安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度电动扫描台，其特征在于，包括：支撑底板(1)、运动下板(2)、运动上板(3)以及直线磁轴电机，所述运动下板(2)设置在支撑底板(1)上，所述运动上板(3)位于运动下板(2)上，所述运动下板(2)和运动上板(3)分别与一直线磁轴电机相连；且所述支撑底板(1)上表面与运动下板(2)下表面之间，以及运动下板(2)上表面与运动上板(3)下表面之间分别设置有匹配的滚动/滑动导轨副(4)。

【技术特征摘要】
1.一种高精度电动扫描台，其特征在于，包括：支撑底板(1)、运动下板(2)、运动上板(3)以及直线磁轴电机，所述运动下板(2)设置在支撑底板(1)上，所述运动上板(3)位于运动下板(2)上，所述运动下板(2)和运动上板(3)分别与一直线磁轴电机相连；且所述支撑底板(1)上表面与运动下板(2)下表面之间，以及运动下板(2)上表面与运动上板(3)下表面之间分别设置有匹配的滚动/滑动导轨副(4)。2.根据权利要求1所述的高精度电动扫描台，其特征在于，所述滚动/滑动导轨副(4)的安装方式为层叠镶嵌式结构包括：固定组件和移动组件，具体地，支撑底板(1)的上表面嵌合有导轨副固定组件，则运动下板(2)的下表面嵌合有相匹配的导轨副移动组件；运动下板(2)的上表面嵌合有导轨副固定组件，则运动上板(2)的下表面嵌合有相匹配的导轨副移动组件。3.根据权利要求1所述的高精度电动扫描台，其特征在于，所述支撑底板(1)上表面、运动下板(2)下表面之间的滚动/滑动导轨副(4)与运动下板(2)上表面、运动上板(3)下表面之间的滚动/滑动导轨副(4)的运动方向相互垂直。4.根据权利要求1所述的高精度电动扫描台，其特征在于，还包括光栅读头和光栅尺，所述光栅尺分别镶嵌在运动下板(2)和运动上板(3)的下表面的某一侧，所述光栅读头镶嵌在支撑底板(1)的上表面并且与两个光栅尺相对应的位置处。5.根据权利要求4所述的高精度电动扫描台，其特征在于，还包括电缆接插件(5)，所述电缆接插件(5)设置在支撑底板(1)的某个侧面上，并通过支撑底板(1)上的走线槽与直线磁轴电机、光栅读头以及限位开关相连。6.根据权利要求1至5中任一项所述的高精度电动扫描台，其特征在于，还包括控制驱动器，所述的控制驱动器安装有两个与支撑底板(1)上的电缆接...

【专利技术属性】
技术研发人员：关新平，谷朝臣，吴开杰，程昊，孙嘉伟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31