[發明專利]一種適用于微納雙模檢測加工模塊的控制系統及方法

有效

• 申請號: 201910368973.3
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110262309B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 閆永達;史文博;耿延泉;胡振江;毛立陽;王桐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;B82B3/00;B82Y40/00;G01B7/02;G01B7/28
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發明公開了一種適用于微納檢測加工模塊的控制系統及方法，所述系統包括微納雙模檢測加工模塊、三坐標工作臺、PZT驅動器、UMAC、電荷放大器、鎖相放大器、XY壓電掃描臺、路由器、上位機、CCD、XY向位移傳感器和Z向位移傳感器。本發明選用UMAC作為控制核心，利用其高性能伺服環、可擴展性強、集成度高特點，實現宏?微聯動控制，采用模擬信號方式，保證信號處理、傳輸的實時性，滿足設計需求。本發明通過對電容式位移傳感器信號放大、鎖相處理，作為閉環控制參考信號，該方式測試結果精確、對測試環境要求較低，可以實現μN級閉環控制。鎖相放大器的使用排除了電容式位移傳感器測試結果中的噪聲信號，利于閉環精確控制。

技術領域

本發明涉及一種適用于微納雙模檢測加工模塊的控制系統及方法。

背景技術

生物技術及納米科技的發展，對微納領域的檢測、加工提出了更高的要求，商業化AFM系統憑借高分辨率、非破壞性、高穩定性特點，廣泛應用于表面觀察、尺寸測定、表面粗糙測定、缺陷分析，已發展成為微觀檢測加工的通用手段。但是AFM本身具有造價高、掃描尺寸小缺點，發展一種適用于大尺度工件檢測加工系統成為目前研究熱點。

AFM系統的力閉環控制原理、掃描模式十分成熟，被廣泛應用于各微納檢測與加工系統研究中。

發明內容

本發明借鑒AFM系統的力閉環控制原理，提出了一種適用于微納雙模檢測加工模塊的控制系統及方法。本發明除具有AFM優勢外，還有成本低、模塊化、工作范圍廣優點，適用于非平面加工檢測、微結構加工檢測、變切深加工。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種適用于微納檢測加工模塊的控制系統，包括微納雙模檢測加工模塊、三坐標工作臺、PZT驅動器、UMAC、電荷放大器、鎖相放大器、XY壓電掃描臺、路由器、上位機、CCD、XY向位移傳感器、和Z向位移傳感器，其中：

所述微納雙模檢測加工模塊包括Z向壓電位移臺、支架、電容式位移傳感器、電容固定座、調節座、鎖緊支座、上固定環、PZT激振器、下固定環、測試螺釘、柔性鉸鏈、擋環、固定螺母和探針；

所述電容式位移傳感器固定在電容固定座；

所述電容固定座固定在調節座上方；

所述上固定環、PZT激振器、下固定環、測試螺釘、柔性鉸鏈、擋環、固定螺母和探針依次固定在調節座下方；

所述探針通過固定螺母和測試螺釘固定在柔性鉸鏈上；

所述調節座固定在鎖緊支座上；

所述鎖緊支座固定在支架上；

所述支架固定在Z向壓電位移臺上

所述PZT驅動器包括激振PZT驅動器、XY向PZT驅動器和Z向PZT驅動器；

所述UMAC分別與三坐標工作臺、XY向PZT驅動器、Z向PZT驅動器、激振PZT驅動器、鎖相放大器、Z向位移傳感器、XY向位移傳感器相連；

所述XY向PZT驅動器與XY壓電掃描臺相連；

所述XY壓電掃描臺上設置有XY向位移傳感器；

所述Z向PZT驅動器與Z向壓電位移臺相連；

所述Z向壓電位移臺上設置有Z向位移傳感器；

所述激振PZT驅動器與PZT激振器相連；

所述電荷放大器分別與鎖相放大器和電容式位移傳感器相連；

所述路由器分別與UMAC和上位機連接；

所述上位機和CCD相連。