专利名称：一种共焦显微系统三维扫描装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于纳米測量技术领域，涉及ー种三维扫描装置，尤其涉及一种共焦显微系统三维扫描装置 。
背景技术：
微-纳米技术作为21世纪ー项重要的新兴技木，已成为国内外科学和工程技术领域研究的热点。随着微-纳米技术的发展，对这些微纳米产品进行检测是一个亟待解决的问题。近20年来，人们都致力于设计分辨率高、扫描速度快的三维检测系统。然而，目前三维检测系统都存在着各种问题。绝大多数传统的SFM采用电压作为压电传动装置(PZT)的位置信号。但是PZT的ー些缺陷，比如老化、蠕变、磁滞和非线性等，都将对SFM产生不利影响，因而不适宜进行定量的微-纳米測量。德国的TU-Ilmenau已制造出了一台精密定位范围为25mmX 25mmX 5mm的纳米定位仪(Nano Positioning Machine,NPM)。然而，由于NPM的动态性能不甚理想，这种测量的速度非常慢(要想有好的扫描检测效果，扫描速度必须< 5m/s)。为了提高扫描速度，可在基于NPM的扫描台之外，另加入动态性能较好的PZT工作台以控制z轴方向的运动，这样就能够将SFM应用于大范围检测，这ー装置已成功地将扫描速度提高到了 40m/s。然而当被测样品面积达到平方毫米时，却满足不了测量的需要。绝大多数传统的共焦显微三维检测系统采用电压作为压电传动装置的位置信号。但是压电传动装置存在ー些缺陷，比如老化、蠕变、磁滞和非线性等，都将对共焦显微三维检测系统产生不利影响，因而不适宜进行定量的微-纳米测量。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供ー种共焦显微系统三维扫描装置，可实现零摩擦、高分辨率和超高导向精度測量。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案ー种共焦显微系统三维扫描装置，所述装置包括横向扫描装置、纵向扫描装置；所述横向扫描装置包括第一高精度位移台、第二高精度位移台，第一高精度位移台、第二高精度位移台互成90°叠加放置，实现横向扫描；所述纵向扫描装置采用压电陶瓷控制器驱动，通过柔性平行导向系统实现运动，以实现高精度扫描。作为本实用新型的一种优选方案，所述第一高精度位移台、第二高精度位移台之间设有第一连接件，第一高精度位移台设置于第二高精度位移台上方。作为本实用新型的一种优选方案，所述装置进ー步包括载物台，所述载物台设置于第一高精度位移台上方、纵向扫描装置下方。作为本实用新型的一种优选方案，所述第一高精度位移台上方设有第二连接件，第二连接件上方设置升降台，升降台连接所述载物台。[0014]作为本实用新型的一种优选方案，所述装置进ー步包括支架，支架底部设有底座，底座上方设置所述第二高精度位移台；所述纵向扫描装置设置于所述支架的顶部。作为本实用新型的一种优选方案，所述第一高精度位移台、第二高精度位移台、纵向扫描装置分别设有控制器，用以控制第一高精度位移台、第二高精度位移台、纵向扫描装置的移动；所述装置进ー步包括计算机，各控制器通过串ロ连接计算机。作为本实用新型的一种优选方案，所述压电陶瓷控制器通过G PIB接ロ与计算机相连。本实用新型的有益效果在于本实用新型提出的共焦显微系统三维扫描装置，纵向扫描采用高性能压电陶瓷，通过柔性平行导向运动，可以实现零摩擦、高分辨率和超高导向精度測量。本实用新型横向扫描采用两个高精度位移台互成90°叠加，结合 部分用机械加工件连接，以实现大范围高速度扫描。本实用新型提出的ー种共焦显微系统三维扫描装置制作エ艺简单，能够被设计者掌握并应用到实际工作中。
图I为本实用新型共焦显微系统三维扫描装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。实施例一请參阅图1，本实用新型掲示了ー种共焦显微系统三维扫描装置，所述装置包括支架9、底座8、横向扫描装置、纵向扫描装置I、载物台2、升降台3、第二连接件4、第一连接件6。所述支架9的底部设有底座8，所述纵向扫描装置I设置于所述支架9的顶部。所述横向扫描装置包括第一高精度位移台5、第二高精度位移台7，第一高精度位移台5、第二高精度位移台7互成90°叠加放置，实现横向扫描。第二高精度位移台7设置在底座8上；所述第一高精度位移台5、第二高精度位移台7之间设有第一连接件6，第一高精度位移台5设置于第二高精度位移台7上方。所述纵向扫描装置I采用压电陶瓷控制器驱动，通过柔性平行导向系统实现运动，以实现高精度扫描。本实施例中，纵向扫描装置I为显微物镜纳米调焦定位装置I。所述载物台2设置于第一高精度位移台5上方、纵向扫描装置I下方。所述第一高精度位移台5上方设有第二连接件4，第二连接件4上方设置升降台3，升降台3连接所述载物台2。所述第一高精度位移台5、第二高精度位移台7、纵向扫描装置I分别设有控制器，用以控制第一高精度位移台5、第二高精度位移台7、纵向扫描装置I的移动；所述装置进ー步包括计算机，各控制器通过串ロ连接计算机。所述压电陶瓷控制器通过GPIB接ロ与计算机相连。具体地，横向扫描装置连接各自的控制器通过串ロ与计算机连接，通过该控制器控制界面，直接对纳米台的移动实时精密控制。横向行程50mm，一次性扫描范围O. 14mmX0. Imm I. 4mmX 1mm,运动速度3mm/s。纵向扫描装置连接压电陶瓷控制器通过GPIB接ロ与计算机相连，通过该压电陶瓷控制器控制界面，直接对纳米台的移动实时高精密闭环控制，闭环分辨率高达O. 65nm,纵向步距0· 25 μ m,纵向分辨率最小0· 35 μ m。并且可以与其他采集�？橄嗷バ鳎瓿啥怨步剐畔⒌氖莶杉１臼涤眯滦腿枳爸霉ぷ魇保晕⑽锞的擅椎鹘苟ㄎ蛔爸�(纵向扫描装置)I实现纵向扫描，此装置连接压电陶瓷控制器通过GPIB接ロ与计算机相连，通过该压电陶瓷控制器控制界面，直接对纳米台的移动实时高精密闭环控制，闭环分辨率高达O. 65nm，并且可以与其他采集�？橄嗷バ鳎瓿啥怨步剐畔⒌氖莶杉８呔任灰铺�5和高精度位移台7实现横向扫描，此装置连接各自的控制器通过串ロ与计算机连接，通过该控制器控制界面，直接对纳米台的移动实时精密控制。升降台3粗调旋钮可以实现人工快速对焦，将 样品放到载物台2上以后，人工粗调升降台3，对焦以后便可以通过计算机控制软件对纵向和横向实现自动大范围高精度高速度扫描。综上所述，本实用新型提出的共焦显微系统三维扫描装置，纵向扫描采用高性能压电陶瓷，通过柔性平行导向运动，可以实现零摩擦、高分辨率和超高导向精度測量。本实用新型横向扫描采用两个高精度位移台互成90°叠加，结合部分用机械加工件连接，以实现大范围高速度扫描。本实用新型提出的ー种共焦显微系统三维扫描装置制作エ艺简単，能够被设计者掌握并应用到实际工作中。这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求1.一种共焦显微系统三维扫描装置，其特征在于，所述装置包括横向扫描装置、纵向扫描装置； 所述横向扫描装置包括第一高精度位移台、第二高精度位移台，第一高精度位移台、第二高精度位移台互成90°叠加放置，实现横向扫描； 所述纵向扫描装置采用压电陶瓷控制器驱动，以实现高精度扫描。
2.根据权利要求I所述的共焦显微系统三维扫描装置，其特征在于 所述第一高精度位移台、第二高精度位移台之间设有第一连接件，第一高精度位移台设置于第二高精度位移台上方。
3.根据权利要求I所述的共焦显微系统三维扫描装置，其特征在于 所述装置进一步包括载物台，所述载物台设置于第一高精度位移台上方、纵向扫描装置下方。
4.根据权利要求3所述的共焦显微系统三维扫描装置，其特征在于 所述第一高精度位移台上方设有第二连接件，第二连接件上方设置升降台，升降台连接所述载物台。
5.根据权利要求I所述的共焦显微系统三维扫描装置，其特征在于 所述装置进一步包括支架，支架底部设有底座，底座上方设置所述第二高精度位移台；所述纵向扫描装置设置于所述支架的顶部。
6.根据权利要求I所述的共焦显微系统三维扫描装置，其特征在于 所述第一高精度位移台、第二高精度位移台、纵向扫描装置分别设有控制器，用以控制第一高精度位移台、第二高精度位移台、纵向扫描装置的移动； 所述装置进一步包括计算机，各控制器通过串口连接计算机。
7.根据权利要求6所述的共焦显微系统三维扫描装置，其特征在于 所述压电陶瓷控制器通过GPIB接口与计算机相连。
专利摘要本实用新型揭示了一种共焦显微系统三维扫描装置，包括横向扫描装置、纵向扫描装置；所述横向扫描装置包括第一高精度位移台、第二高精度位移台，第一高精度位移台、第二高精度位移台互成90°叠加放置，实现横向扫描；所述纵向扫描装置采用压电陶瓷控制器驱动，通过柔性平行导向系统实现运动，以实现高精度扫描。本实用新型提出的共焦显微系统三维扫描装置，纵向扫描采用高性能压电陶瓷，通过柔性平行导向运动，可以实现零摩擦、高分辨率和超高导向精度测量。本实用新型横向扫描采用两个高精度位移台互成90°叠加，结合部分用机械加工件连接，以实现大范围高速度扫描。
文档编号G01B21/20GK202372163SQ20112053417
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者杨召雷, 胡凯, 董洪波 申请人:上海理工大学
专业数控铣床产品供应商
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