[发明专利]用于单道扫描ICP光谱仪的光栅驱动模块及控制方法

说明书

本发明涉及一种用于单道扫描ICP光谱仪的光栅驱动模块及控制方法，包括固定壳体以及控制单元，在固定壳体内设置力矩电机，力矩电机上设置平面光栅以及圆光栅，在固定壳体上设置读数头；控制方法，S1、控制单元得到平面光栅的目标位置；S2、平面光栅将其实际位置发送至控制单元；S3、控制单元规划出最优路径；S4、控制单元启动力矩电机并按照最优路径转动；S5、力矩电机停机。通过将原有的机械驱动替换为力矩电机的驱动，减少机械磨损从而影响转动精度；而力矩电机本身的特点，能够实现机器的快速响应及快速分析，提高ICP光谱仪的转动精度，提升其使用寿命。

技术领域

本发明涉及ICP光谱仪制造技术领域，尤其是涉及一种用于单道扫描ICP光谱仪的光栅驱动模块及控制方法。

背景技术

扫描型ICP发射光谱仪的光学系统有Ebert-Fastic和Czerny-Turner两种，而多数平面光栅扫描型ICP发射光谱仪都采用Czerny-Turner光学系统。根据Czerny-Turner光学系统的原理，为了达到找寻分光后的分析谱线，必须使光栅角度作相应的精确变化。为了提高光栅旋转台转动的精密度，常见的光栅旋转台转动方式有两种：螺纹螺杆传动机构方式和蜗轮蜗杆驱动方式。虽然这两种光栅驱动机构的定位精度都能达到仪器需求的不大于0.001nm，但是它们都属于常规的机械传动装置，是牺牲转动速度来达到转动精度，而且长期使用还会受到机械磨损的影响，限制了仪器的分析速度，特别是分析元素过多的情况下。

为了提高仪器的分析速度，需要在保证光栅转动定位精度的情况下，寻找一种新的能够快速旋转光栅的驱动机构，最好能够不采用常规的机械传动装置，消除机械磨损的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够消除机械磨损并能快速响应的用于单道扫描ICP光谱仪的光栅驱动模块及控制方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于单道扫描ICP光谱仪的光栅驱动模块，包括固定壳体以及控制单元，在所述的固定壳体内设置力矩电机，所述的力矩电机上设置平面光栅以及圆光栅，在所述的固定壳体上设置与圆光栅配合的读数头，所述的力矩电机驱动平面光栅及圆光栅同步转动；读数头读取圆光栅转动的角度反馈至控制单元，控制单元控制力矩电机的启动与停止。

进一步具体的，所述的力矩电机采用无框力矩电机，所述的平面光栅与圆光栅均设置于无框力矩电机的转子上，所述的无框力矩电机的定子固定于固定壳体上。

进一步具体的，所述的平面光栅通过光栅固定台固定于无框力矩电机的转子上。

进一步具体的，所述的固定壳体包括壳本体、设置于壳本体顶部上的法兰盖，在所述的法兰盖中部开设通孔，所述的光栅固定台穿过通孔并与通孔之间形成间隙。

进一步具体的，所述的壳本体包括底部的大圆柱体、设置于大圆柱体上的小圆柱体以及设置于大圆柱体与小圆柱体内部的腔体，所述的无框力矩电机、平面光栅、圆光栅以及读数头设置腔体内，在所述的大圆柱体与小圆柱体之间形成台阶，在所述的台阶上设置固定孔，所述的固定孔通过螺栓连接到ICP光谱仪上。

进一步具体的，在所述的腔体内设置一环形槽，所述的无框力矩电机的定子卡设在环形槽内。

进一步具体的，所述的无框力矩电机的转子呈环状，在所述的转子内侧开始螺纹，在螺纹上设置固定件，所述的光栅固定台固定于固定件顶端，所述的圆光栅固定于固定件的底端。

一种基于上述用于单道扫描ICP光谱仪的光栅驱动模块的控制方法，

S1、外部指令输入至控制单元，控制单元对相应指令进行分析，得到平面光栅的目标位置；

S2、平面光栅将其实际位置发送至控制单元；

S3、控制单元根据平面光栅的实际位置以及目标位置，规划出力矩电机转动的最优路径；