数控机构位置校正方法的研究

一叶扁舟

& O* s1 v) P" b  b8 `7 y图1
( i" _* q, R: a8 b- P% D
图2

% N. _& [; b% v0 e图3
, O3 A. V% |5 V" M1 d5 {4 基因芯片自动化分析仪器数控定位器的位置校正方法
) @( F& h4 Z% ^1 \! }$ q在仪器本体上有由25个相距9mm的试管组成的样本区，其具有一个以1#试管中心为原点的样本坐标系X'O'Y'。数控定位器带动取样探针运动到指定编号的试管位置，进行取样工作。该数控定位器为典型的平面二坐标数控机构，在X轴和Y轴上用接近开关分别设置有机械零位。由于数控定位器是作为一个部件整体安置在仪器上的，考虑到制造的经济性，在装配时利用定位元件保证样本区的坐标系与数控定位器的坐标系平行，这时位置校正参数为这两坐标系的平移值。
位置校正时，利用点动命令将探针移动到1#试管位置，此为样本坐标系的原点。启动自动寻找原点功能和调用该函数，X、Y轴自动回零，并显示实际各坐标移动距离并写入配置文件，完成数控定位器的位置校正。
' X4 e& G& @. K! l9 W( N5 投射式全自动视野仪激光二维扫描装置的位置校正方法图2 所示为投射式全自动视野仪的投射原理，投射屏为直径330mm 的半球内壁，激光二维扫描装置悬挂在空中，将光束投射在球内壁上，生成视标。光学投射系统在水平面和垂直面上可分别由步进电动机带动作C'轴、A'轴旋转运动，将光标投向屏幕上的设定位置。
% p: A9 Q3 T3 m0 v5 Y* d# \由于在装配中制造误差和调整误差的影响，很难保证光学投射系统安装后相对半球屏的准确位置和视标的正确投射位置，因而应确定该系统的实际工作位置，进行必要的校正。
如图3所示，假定知道球面上任意两点D(x1，y1，z1)和E(x2，y2，z2)，并测得此时的d和h分别为d1、h1和d2、h2，由几何关系可得如下方程。

7 i" a+ \9 }2 u9 S& {6 Xsind1=
9 n& a6 O/ w# T# @9 Lc-z1
7 y7 \; K* O' I" o0 t[(x1-a)2+(y1-b)2+(z1-c)2]½
7 u# T* I  u1 |! otgh1=
6 U5 z3 h1 t& C: g|y1|+b
x1-a
sind2=
c-z2
, C! V% q! j! e7 A' u[(x2-a)2+(y2-b)2+(z2-c)2]½
tgh2=
2 @$ s. Y$ ]" O. i/ h# p. i|y2|+b
x2-a
0 o6 A4 @- @' ~5 Q' `8 V解上面方程组得到a、b、c 调整值为
+ E! i; ^0 d8 @# v1 `' x% N
/ g4 J# J$ _" U# g; D- A3 V& ca=
4 f4 o) E2 C& x9 T! E1 |- Qx1tgh1-x2tgh2+|y1|-|y2|
tgh1-tgh2
b=
(x1-x2)tgh1tgh2+|y1|tgh2-|y2|tgh1
/ G4 R: `6 i9 stgh1-tgh2
! q9 `9 u7 D# W; h3 pc=z1+|tgd1|[(x1-a)2+(z1-b)2]½
由上述分析可知，激光二维扫描装置安装后，将光束从零点分别移动到半球屏的已知两点，确定两旋转轴的运动值，并代入式(2)，即可计算出激光器的实际位置O'(a，b，c)，以此作为光标位置控制的基本参数。
6 结语
! I- q2 H$ o' m( O数控部件与系统本体的位置调整对系统工作质量至关重要。低速度回零是保证坐标轴准确定位于机械原点的前提。不同的数控机构都可以选择一定的调整校正方法来降低装配的技术难度。 【MechNet】
文章关键词： 数控机构