本发明专利技术涉及一种用于细胞组织离子流采集的便携式三维微距运动装置，包括三维微距运动机械手、步进电机、驱动控制器、数据传输转换模块和上位机，将步进电机的驱动器和控制器进行一体化的集成设计，基于CAN总线的通信方式，可以实现多个驱动控制器的连接，实现多个步进电机的同步控制，通过软件对步进电机进行操控，实现高精度实时控制，具有便携轻巧、屏蔽性强、处理速度快、实时性好、即时反馈控制信息、高精度微距精确定位、支持二次开发和运动保护等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数控
，特别是涉及一种便携式三维微距运动装置。
技术介绍
随着科学技术的飞速发展，包括生物科学、精密仪器在内的前沿领域对测量仪器的要求越来越高，测量仪器正朝着具有精、准、灵活、便携等特点的方向发展，而作为数字控制系统中非常重要的执行元件，步进电机的控制技术在此过程中起着至关重要的作用，它被广泛应用于生命科学、材料科学等领域的研究中。例如对植物组织或者原生质体进行离子流速信号的检测、对细胞进行膜电位的检测以及细 胞分离等显微操作。近几年，由于步进电机可控性强，精度高等优点，越来越多的学者关注步进电机驱动控制技术，将其应用在各种高精度、高可控性的精密仪器领域。目前，大多数采用单片机搭配驱动电路、控制芯片构成的外围工作电路来实现步进电机的运动控制，包括步进电机控制电路和步进电机驱动电路，如专利申请号为201110175263. 2的中国专利申请公开了一种驱动和控制三组步进电机的集成电路，使用步进电机来提高控制的稳定性，减小控制系统的复杂性并实现位置上的精确定位，可实现三组共二十个步进电机的定位以及正反转运动，但是该电路不具有普遍应用性，硬件设计好后很难改变，不易调整，无法实现远程控制；步进电机拖动负载移动一段距离并且精确定位时，一般包括“启动-加速-匀速-减速-停止”五个过程，而该设计不满足上述要求，急起急停的控制方式很容易造成设备的晃动，从而造成测量精度不高，在精密仪器测量中不宜应用。专利号200810231444. 0的中国专利公开了一种缸式三维运动装置，该三维运动装置具有水平设置的机架，经过液压缸的驱动，可实现在三维空间沿X、Y、Z方向往复直线运动，且绕Y轴交替翻转，运动的行程长，速度稳定且力量较大，具有使用范围广的优点，但该装置设计复杂，不易控制，运动装置实时性不好、精度不高，体积庞大不易携带，在需要灵活控制的高精度测试系统中，该缸式三维运动装置有明显的不足，不能很好的应用在精密仪器的控制和远程控制，在应用中具有局限性。有些现有产品采用运动控制手柄通过电气系统箱对机械手进行三维精确定位，如产品CFT - 8301D细胞电生理精密显微操作器，运动控制手柄通过运动数据线将运动数据传送给电气系统箱，电气系统箱通过过渡接线盒连接三维机械手，X、Y、Z三维运动控制手柄分别包括正向和反向运动，超过机械手设定的限位开关的位置报警灯就会提示，通过速度微调旋钮实现三维机械手的精确定位。但是该设备体积庞大笨重，搬运不方便，不容易携带，并且只能采用手动控制的方式，不能通过软件进行控制。因此，针对以上不足，本专利技术提供了一种便携式三维微距运动装置。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种基于软件控制的便携式三维微距运动装置，克服以往设备不易控制、精度不高、实时性不好、不方便携带等缺点。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术提供了一种用于细胞组织离子流采集的便携式三维微距运动装置，包括三维微距运动机械手、步进电机、驱动控制器、数据传输转换模块和上位机，所述三维微距运动机械手通过丝杠与步进电机相连，所述步进电机与驱动控制器相连，上位机通过数据传输转换模块与所述驱动控制器相连，所述驱动控制器和数据传输转换模块均集成安装于PCB板上。其中，所述的数据传输转换模块包括CAN转RS232模块和串口转USB芯片模块，所述CAN转RS232模块的一端通过CAN总线与所述驱动控制器相连，另一端通过PCB板布线与串口转USB芯片模块相连。 其中，所述运动装置还包括上位机，所述串口转USB芯片模块提供有USB端口，该USB端口与上位机相连。其中，所述的三维微距运动装置还包括电源模块，所述电源模块分别与所述驱动控制器和CAN转RS232模块连接，用于提供24V电压，所述电源模块安装于PCB板上。其中，所述的三维微距运动装置还包括电压转换芯片，所述电源模块通过电压转换芯片与所述串口转USB芯片模块相连，提供所需的5V电压，电压转换芯片安装于PCB板上。其中，所述驱动控制器与所述步进电机的数目为三个，所述三个步进电机分别与三维微距运动机械手连接，实现机械手在X、Y、Z三个方向的三维微距运动。其中，在所述的三维微距运动机械手上设置一限位传感器，所述驱动控制器上具有传感器接口，所述限位传感器与所述驱动控制器上的传感器接口相连。其中，所述运动装置还包括一金属外壳，封装所述驱动控制器、所述CAN转RS232模块、所述串口转USB芯片模块、所述电源模块、所述电压转换芯片和所述PCB板。其中，在所述PCB板上驱动控制器相应的位置开出散热孔或者在所述驱动控制器上贴装散热片。本专利技术运动装置的工作原理是本专利技术的执行机构为三维微距运动机械手，机械手在X、Y、Z三个方向上装备有步进电机，通过丝杠将步进电机的转动转化为直线运动，实现细胞组织离子流信号采集探针的移动。装置的驱动部分，向步进电机发送脉冲，驱动步进电机进行正反转、匀速、加速、减速等运动。装置的控制部分，利用CAN总线将各控制器连接，通过定义不同的地址，实现对三个步进电机的控制，将基于CAN总线协议的信号转化成为基于RS232协议的信号，通过基于串口指令的二次开发实现上位机对多个步进电机的操作。(三)有益效果本专利技术采用PCB板集成，将步进电机的驱动器和控制器进行一体化的集成，相比传统使用的驱动器和控制器，大幅减少了占用的空间，实现了本专利技术的微型化、一体化；抗干扰金属外壳封装的方式，实现了本专利技术的高屏蔽性。本专利技术基于CAN总线的通信方式，可以实现多个驱动控制器的连接，实现多个步进电机的同步控制；通过CAN转RS232模块，将CAN总线的通信协议转化成为RS232的通信协议，通过软件对步进电机进行操控，实现高精度实时控制。本专利技术采用可靠的接口设计、稳定的电源、良好的温度控制保证硬件性能，同时，提供高效的软件二次开发接口，保证运动的精度和实时响应程度。综上，本专利技术具有便携轻巧、屏蔽性强、处理速度快、实时性好、即时反馈控制信息、高精度微距精确定位、支持二次开发和运动保护等优点。附图说明图I为现有产品示意图；图2为本专利技术的三维微距运动装置的连接关系示意图；图3为本专利技术采用CH341A的串口转USB芯片电路设计图；图4为本专利技术24V转5V电压转化电路图； 图5为本专利技术的整体结构示意图。图中101 :三维微距运动机械手；102 :过渡接线盒；103 :电气系统箱；104 :运动控制盒；105 :电源；106 :驱动控制一体化模块；107 :笔记本电脑；1 :第一步进电机；2 :第一驱动控制器；3 :第二步进电机；4 :第二驱动控制器；5 :第三步进电机；6 :第三驱动控制器；7 :串口转USB芯片；8 :上位机；9 :电压转换芯片；10 :电源模块；11 :CAN转RS232模块；12 :数据传输转换模块；13 :驱动控制器；14 :步进电机；101 :三维微距运动机械手。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术三维微距运动装置作进一步详细说明。如图5所示，本专利技术提供的用于细胞组织离子流采集的便携式三维微距运动装置，包括三维微距运动机械手101、步进电机14、驱动控制器13、数据传输转换模块12和上位机8，所述步进电机14包括第一步进电机I、第二步进电机3和第三步进电机5，驱动控制器13包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于细胞组织离子流采集的便携式三维微距运动装置，其特征在于：其包括三维微距运动机械手（101）、步进电机（14）、驱动控制器（13）、数据传输转换模块（12）和上位机（8），所述三维微距运动机械手（101）通过丝杠与步进电机（14）相连，所述步进电机（14）与驱动控制器（13）相连，上位机（8）通过数据传输转换模块（12）与所述驱动控制器（13）相连，所述驱动控制器（13）和数据传输转换模块（12）均集成安装于PCB板上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜富斌，王晓冬，侯佩臣，罗斌，朱大洲，王成，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：
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