[發明專利]一種光柵刻劃機的控制裝置

有效

• 申請號: 201010594534.3
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102033507A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 趙翠翠;倪爭技;朱冬月;張大偉;黃元申
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明屬于衍射光柵制備技術領域，特別涉及一種光柵刻劃機的控制裝置。

背景技術

作為一種獨特的分光元件，刻劃光柵以其光譜范圍寬，色散率大，分辨率好，衍射效率高等優點，廣泛應用于光譜分析儀器、波分復用器等光學儀器中，涉及物理學、生物化學、生命科學、冶金學、天文學、光通信領域等諸多科學領域。刻劃光柵對刻槽形狀的基本要求，決定了在現有技術條件下只能利用刻劃機制備。傳統的光柵刻劃機主要有依靠馬達帶動絲杠分度的純機械式、莫爾條紋控制式和干涉伺服控制式。純機械刻劃機是用絲桿進行分度的，它的刻劃誤差較大，已經遠遠不能滿足中階梯光柵刻劃的需要；莫爾條紋控制的刻劃機是結合特定分光系統，用光電倍增管接收刻劃機滑座移動所引起的莫爾條紋，產生信號經電子控制器控制電磁離合器、蝸桿和蝸輪的運動。這種控制方法較純機械式的刻劃機有了很大改進，但受電子控制器、電磁離合器控制精度的影響，刻劃機的精度仍不能達到理想情況；用干涉儀控制刻劃過程，實際上是將產生在光柵第n條刻槽的誤差通過第(n+1)條刻槽的位移來校正，這樣主要是將累積和局部誤差減小到較低的程度，對光柵整個的刻劃過程仍有較大影響。目前，也有應用8031單片機對光柵刻劃機進行控制的系統，但單片機在編程控制方面對設計人員要求較高，不易掌握，故參數調整繁瑣，系統不靈活，且外圍電路復雜，易產生干擾信號。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種光柵刻劃機的控制裝置，該裝置通過可編程控制器(Programmable?logic?Controller，PLC)來控制光柵刻劃機，精確控制光柵的刻槽形狀和光柵常數，光柵參數調整方便，可以有效地減小刻劃誤差，使光柵刻劃機控制精度達到一個新的高度，且操作方便。

本發明的技術方案如下：

一種光柵刻劃機的控制裝置，其構成包括上位機22、可編程控制器1、伺服控制系統和溫度控制系統：

所述的可編程控制器1由中央處理器5、電源2、存儲器3、I/O擴展口4和輸入/輸出接口電路組成，

所述的伺服控制系統包括工作臺伺服控制和刻刀伺服控制兩部分：

所述的可編程控制器1的第一驅動信號輸出端經由第一伺服驅動器8、第一伺服電機10與帶動刀橋14的凸輪相連，第一伺服電機10通過刀橋14的運動實現刻刀23對光柵基坯24的刻劃動作，與第一伺服電機同軸的第一編碼器11又將第一伺服電機的運動反饋給所述的第一伺服驅動器8，構成刻刀伺服控制；

所述的可編程控制器1的第二驅動信號輸出端經由第二伺服驅動器9、第二伺服電機12與工作臺16相連，與第二伺服電機同軸的第二編碼器13又將第二伺服電機12的運動反饋給所述的第二伺服驅動器9，構成工作臺伺服控制；

與工作臺16同步移動的光柵尺18和讀數頭15將代表工作臺位移量的信號經模擬量輸入模塊7輸入所述的可編程控制器1的I/O擴展口4，所述的可編程控制器1經數據處理后適時適量地驅動所述的工作臺16和刻刀23的運動，形成位置閉環控制；

所述的溫度控制系統由所述的可編程控制器1的模擬量輸出模塊6及其依次相連的可控硅觸發器21、可控硅20、電加熱板17、測量工作臺的溫度的鉑熱電阻傳感器19和所述的可編程控制器1的模擬量輸入模塊7組成，適時控制和調整電加熱板17的工作，使工作臺處于合適的溫度環境下工作；

在所述的可編程控制器1的控制過程中，上位機22發送指令或目標位移量給所述的可編程控制器1，所述的可編程控制器1按照設定的參數或預先編寫的運動程序向伺服驅動器發出信號進行控制。

所述的可編程控制器1為三菱Fx1N-60-MT的可編程控制器。

所述的伺服驅動器為三菱MR-J2S-40A的伺服驅動器。

所述的伺服電機為三菱HC-KFS-43的伺服電機。

所述的模擬量輸入模塊7為三菱Fx2N-4AD-PT溫度傳感器用模擬量輸入模塊。

所述的模擬量輸出模塊6為三菱Fx2N-2DA模擬量輸出模塊。

所述的可控硅觸發器21為三菱NZK-1F型可控硅觸發器。

所述的鉑熱電阻傳感器19為三菱Pt100鉑熱電阻傳感器。

所述的可編程控制器1輸出的公共端子(COM₀)分別和所述的第一伺服驅動器8、第二伺服驅動器9的CN1A接口的公共端(SG)相連接，該可編程控制器1的輸出端子Y1和Y5分別接CN1A的脈沖控制端子PP和NP。

所述的可控硅觸發器21的兩組控制端子K1、G1和K2、G2分別輸出信號控制所述的可控硅20的導通或截止。