專利名稱：點樣儀的雙閉環(huán)反饋定位控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物芯片點樣儀，尤其是涉及一種生物芯片點樣儀的雙閉環(huán)反饋定位控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)點樣針定位的精確控制。
背景技術：
生物芯片技術的應用一方面為疾病的診斷和治療、新藥開發(fā)、分子生物學、司法鑒定、食品衛(wèi)生和環(huán)境監(jiān)測等領域帶來一場革命，生物芯片的出現(xiàn)為人類提供了能夠?qū)€體生物信息進行高速、并行采集和分析的強有力的技術手段，與此同時，生物芯片技術的發(fā)展催生了在該產(chǎn)業(yè)鏈中扮演重要角色的生物芯片點樣技術的不斷發(fā)展。目前點樣儀廣泛用于生物芯片的制備，現(xiàn)有的點樣儀還存在以下不足1、規(guī)整度不足。規(guī)整度即微陣列上各點所在行列的對齊程度，是一個很重要的指標，因為它決定從微陣列圖像中提取數(shù)據(jù)的難易程度，當基片表面及制備環(huán)境達到要求時，影響其規(guī)整度的主要因素就是點樣儀的精度。目前多數(shù)的點樣儀的定位精度為±10um，但加上其他因素的影響，例如基片放置，定位精度將會有所降低，因此這對于高質(zhì)量的微陣列制備是不夠的。2、無反饋或者是單反饋點樣針定位控制系統(tǒng)。目前大多數(shù)的點樣儀采用的都是無反饋的步進電機，定位精度差，失步明顯；也有使用單反饋的伺服電機模塊，依靠伺服電機可以一定程度上提高點樣針的定位精度，但是存在對機械裝配精度要求高、傳動機構中旋轉圈數(shù)同運行位移之間的換算誤差、重復定位精度差、伺服電機的編碼器易丟脈沖等問題，并且伺服控制單元的編碼器只能間接的依靠脈沖數(shù)來換算實際位移，存在理論上的定位位置與實際定位位置的差異，這種差異在機械上很難克服，限制了單反饋系統(tǒng)的定位精度。

實用新型內(nèi)容本申請人針對上述的問題，進行了研究改進，提供一種點樣儀的雙閉環(huán)反饋定位控制系統(tǒng)，提高點樣儀點樣針的定位精度，提高點樣基片微陣列的規(guī)整度。為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案一種生物芯片點樣儀的雙閉環(huán)反饋定位控制系統(tǒng)，包括內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)及外環(huán)反饋補償系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)包括驅(qū)動點樣針定位的X向運動機構、Y向運動機構及內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)，X向伺服電機連接X向運動機構，Y向伺服電機連接Y向運動機構，X向伺服電機及Y向伺服電機的軸端分別設有編碼器，編碼器連接內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)；外環(huán)反饋補償系統(tǒng)包括連接X向運動機構的X向光柵尺、X向光柵讀數(shù)頭及連接Y向運動機構的Y向光柵尺、Y向光柵讀數(shù)頭，X向光柵讀數(shù)頭及Y向光柵讀數(shù)頭連接外環(huán)控制系統(tǒng)；所述編碼器檢測X向伺服電機及Y向伺服電機旋轉圈數(shù)信號并反饋至內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)，構成內(nèi)環(huán)反饋信號；X向光柵讀數(shù)頭及Y向光柵讀數(shù)頭檢測點樣針所在的實際定位位置信號并反饋至外環(huán)控制系統(tǒng)，構成外環(huán)反饋信號，內(nèi)環(huán)反饋信號及外環(huán)反饋信號共同構成雙閉環(huán)的控制系統(tǒng)。本實用新型的技術效果在于[0009]本實用新型公開的一種點樣儀的雙閉環(huán)反饋定位控制系統(tǒng)，由內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)作點樣針的初步定位校正，由外環(huán)反饋補償系統(tǒng)對點樣針定位作校正補償，消除了點樣針的定位誤差，提高點樣儀點樣針的定位精度，提高點樣基片微陣列的規(guī)整度，點樣效果的歸一性較好；同時，雙閉環(huán)反饋定位控制確保定位判斷的成功，提高了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、可靠性。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的控制流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明。如圖1所示，點樣儀的雙閉環(huán)反饋定位控制系統(tǒng)包括內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)及外環(huán)反饋補償系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)包括X向運動機構I及Y向運動機構2，由X向運動機構I及Y向運動機構2驅(qū)動點樣針作X向及Y向的運動，并定位確定點樣針相對于點樣基片的位置，X向伺服電機3連接X向運動機構1，Y向伺服電機4連接Y向運動機構2，X向伺服電機3及Y向伺服電機4的軸端分別設有編碼器(未在圖中畫出)，X向伺服電機3及Y向伺服電機4軸端的編碼器連接內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)。外環(huán)反饋補償系統(tǒng)包括連接X向運動機構I的X向光柵尺5、X向光柵讀數(shù)頭6及連接Y向運動機構2的Y向光柵尺7、Y向光柵讀數(shù)頭8，X向光柵尺5的設置方向平行于X向運動機構I的運動方向，Y向光柵尺7設置方向平行于Y向運動機構2的運動方向，X向光柵讀數(shù)頭6及Y向光柵讀數(shù)頭8作為外環(huán)反饋補償系統(tǒng)的定位反饋傳感器，X向光柵讀數(shù)頭6及Y向光柵讀數(shù)頭8連接外環(huán)控制系統(tǒng)。編碼器檢測X向伺服電機3及Y向伺服電機4旋轉圈數(shù)信號反饋至內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)，構成內(nèi)環(huán)反饋信號；X向光柵讀數(shù)頭6及Y向光柵讀數(shù)頭8檢測點樣針所在的實際定位位置信號并反饋至外環(huán)控制系統(tǒng)，構成外環(huán)反饋信號，內(nèi)環(huán)反饋信號及外環(huán)反饋信號共同構成一個雙閉環(huán)的控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)及外環(huán)控制系統(tǒng)均由各自的硬件及軟件構成，按現(xiàn)有技術設計計制造。如圖2所示，內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)在點樣針定位校正過程中，編碼器作為內(nèi)環(huán)反饋的傳感器，其所檢測到的X向伺服電機3及Y向伺服電機4旋轉圈數(shù)信號以脈沖數(shù)的方式反饋給內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)將反饋回來的脈沖數(shù)作運算，再與點樣針目標位置的內(nèi)環(huán)設定值(脈沖數(shù))作硬件差值計算，差值如為零，則輸出定位完成信號至外環(huán)反饋補償系統(tǒng)；差值如不為零，則由內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)計算出需要校正的補償脈沖數(shù)值并發(fā)送給X向伺服電機3及Y向伺服電機4的伺服驅(qū)動器，X向伺服電機3及Y向伺服電機4旋轉作位置脈沖補償，旋轉結束后，編碼器再次將位置信號以脈沖數(shù)的方式反饋給內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)再次作上述的差值運算，如果差值這零，則輸出定位完成信號，否則再一次作反饋補償，直至脈沖數(shù)值與點樣針目標位置的內(nèi)環(huán)設定值的差值為零。內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)在定位校正過程中的反饋的信號均為間接代表點樣針位移的X向伺服電機3及Y向伺服電機4旋轉圈數(shù)的脈沖數(shù)，并不是直接獲取真實點樣針的定位坐標，但內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)可以將編碼器反饋回來的旋轉脈沖數(shù)在內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)中通過硬件的方式與點樣針目標位置的內(nèi)環(huán)設定值作比較，并將差值直接發(fā)送至X向伺服電機3及Y向伺服電機4的伺服驅(qū)動器，驅(qū)動X向伺服電機3及Y向伺服電機4作定位補償。當接收到內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)定位完成的信號，外環(huán)反饋補償系統(tǒng)開始工作，X向光柵讀數(shù)頭6及Y向光柵讀數(shù)頭8將點樣針的實際定位位置信號傳送給外環(huán)控制系統(tǒng)，夕卜環(huán)控制系統(tǒng)經(jīng)過對信號的硬件解析，最終獲取到點樣針實際位置數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)與點樣針目標位置的外環(huán)設定值作比較，如果差值在設定的公差范圍之內(nèi)，則定位成功；如果差值在設定的公差范圍之外，外環(huán)控制系統(tǒng)計算出需要補償?shù)奈灰?，并將該位移轉化為完成補償所需要的脈沖數(shù)，發(fā)送給內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)，由內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)對點樣針作定位校正；內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)定位校正完成之后，外環(huán)反饋補償系統(tǒng)再次檢測點樣針的實際定位位置，夕卜環(huán)控制系統(tǒng)判定在公差范圍內(nèi)則定位成功，反之重復以上過程，外環(huán)反饋補償系統(tǒng)計算出補償值后再次發(fā)送給內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)，直至點樣針的實際定位位置在設定的公差范圍之內(nèi)，點樣針定位完成。在實際點樣針定位校正過程中，經(jīng)過兩次外環(huán)反饋補償系統(tǒng)檢測、運算并經(jīng)內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)校正之后，點樣針能夠得到一個準確的定位精度，定位隨即完成，但是假如外環(huán)反饋補償系統(tǒng)檢測并計算出的點樣針實際的定位位置誤差超出設定公差范圍，則還需要進行第三次甚至更多次的由內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)作定位校正補償。內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)及外環(huán)反饋補償系統(tǒng)在點樣針的一次定位過程中，內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)的點樣針目標位置的內(nèi)環(huán)設定值與外環(huán)反饋補償系統(tǒng)點樣針目標位置的外環(huán)設定值的理論值相同，內(nèi)環(huán)設定值的單位是脈沖數(shù)，而外環(huán)設定值為實際的尺寸，兩者代表同一個含義，可以相互轉換。
權利要求1.一種點樣儀的雙閉環(huán)反饋定位控制系統(tǒng)，其特征在于包括內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)及外環(huán)反饋補償系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)包括驅(qū)動點樣針定位的X向運動機構、Y向運動機構及內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)，X向伺服電機連接X向運動機構，Y向伺服電機連接Y向運動機構，X向伺服電機及Y向伺服電機的軸端分別設有編碼器，編碼器連接內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)；外環(huán)反饋補償系統(tǒng)包括連接X向運動機構的X向光柵尺、X向光柵讀數(shù)頭及連接Y向運動機構的Y向光柵尺、Y向光柵讀數(shù)頭，X向光柵讀數(shù)頭及Y向光柵讀數(shù)頭連接外環(huán)控制系統(tǒng)；所述編碼器檢測X向伺服電機及Y向伺服電機旋轉圈數(shù)信號并反饋至內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)，構成內(nèi)環(huán)反饋信號；X向光柵讀數(shù)頭及Y向光柵讀數(shù)頭檢測點樣針所在的實際定位位置信號并反饋至外環(huán)控制系統(tǒng)，構成外環(huán)反饋信號，內(nèi)環(huán)反饋信號及外環(huán)反饋信號共同構成雙閉環(huán)的控制系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型涉及一種點樣儀的雙閉環(huán)反饋定位控制系統(tǒng)，由內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)及外環(huán)反饋補償系統(tǒng)構成，由內(nèi)環(huán)反饋補償系統(tǒng)作點樣針的初步定位校正，由外環(huán)反饋補償系統(tǒng)對點樣針定位作校正補償，消除了點樣針的定位誤差，提高點樣儀點樣針的定位精度，提高點樣基片微陣列的規(guī)整度，點樣效果的歸一性較好；同時，雙閉環(huán)反饋定位控制確保定位判斷的成功，提高了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、可靠性。
文檔編號G05B19/19GK202886933SQ20122014556
公開日2013年4月17日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權日2012年4月10日
發(fā)明者王振宇, 魏顯東, 戴良 申請人:無錫國盛精密模具有限公司