[发明专利]基于复合减速算法的低成本压痕仪压头软着陆方法及系统

权利要求书

1.一种基于复合减速算法的低成本压痕仪压头软着陆方法，其特征在于，所述方法应用于一种基于复合减速算法的低成本压痕仪压头软着陆装置，所述装置包括压头、载物台、控制系统、力传感器和步进电机，所述控制系统分别和所述步进电机和所述力传感器连接，所述步进电机和所述力传感器连接，所述力传感器和所述压头连接，所述载物台位于所述压头的下方，所述方法包括：

获取压头至载物台的距离和样品高度；

根据所述压头至载物台的距离和所述样品高度，确定步进电机待运动的距离；

获取测量方式导致的测量误差；

根据所述步进电机待运动的距离和所述测量误差，确定步进电机在高速阶段运动的距离；

驱动所述步进电机匀加速增大至最高速度后进行一段匀速运动，再进行一段匀减速运动达到低速阶段的初始速度，直至所述压头运动至所述步进电机在高速阶段运动的距离；

驱动所述步进电机通过圆弧形减速算法逐渐减速至固定速度后进行匀速运动；

获取力传感器的力值和力传感器的平均动态误差和最大动态误差；

判断所述力值是否大于所述最大动态误差；

若是，说明所述压头已经和所述样品相接触，所述步进电机进入返回阶段，所述步进电机以较小的速度反方向运动，直至所述力值小于或等于所述平均动态误差，说明所述压头恰好离开所述样品表面，所述步进电机停止运动，整个软着陆过程结束；

若否，说明所述压头未接触所述样品表面，步进电机继续匀速运动。

2.根据权利要求1所述的基于复合减速算法的低成本压痕仪压头软着陆方法，其特征在于，所述获取压头至载物台的距离和样品高度，具体包括：

使用游标卡尺和水平仪测量压头至载物台间的距离；

使用千分尺测量样品的高度。

3.根据权利要求1所述的基于复合减速算法的低成本压痕仪压头软着陆方法，其特征在于，所述根据所述压头至载物台的距离和所述样品高度，确定步进电机待运动的距离，具体包括：

根据所述压头至载物台的距离和所述样品高度采用公式Δh＝H–H_s，确定步进电机待运动的距离；

其中，Δh为步进电机待运动的距离，H为压头至载物台的距离，H_s为样品高度。

4.根据权利要求1所述的基于复合减速算法的低成本压痕仪压头软着陆方法，其特征在于，所述测量误差为0.2mm。

5.一种基于复合减速算法的低成本压痕仪压头软着陆系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取压头至载物台的距离和样品高度；

步进电机待运动的距离确定模块，用于根据所述压头至载物台的距离和所述样品高度，确定步进电机待运动的距离；

第二获取模块，用于获取测量方式导致的测量误差；

步进电机在高速阶段运动的距离确定模块，用于根据所述步进电机待运动的距离和所述测量误差，确定步进电机在高速阶段运动的距离；

高速阶段运动模块，用于驱动所述步进电机匀加速增大至最高速度后进行一段匀速运动，再进行一段匀减速运动达到低速阶段的初始速度，直至所述压头运动至所述步进电机在高速阶段运动的距离；

低速阶段运动模块，用于驱动所述步进电机通过圆弧形减速算法逐渐减速至一固定速度后进行匀速运动；

第三获取模块，用于获取力传感器的力值和力传感器的平均动态误差和最大动态误差；

判断模块，用于判断所述力值是否大于所述最大动态误差；

第一判断结果输出模块，用于当所述力值大于所述最大动态误差时，说明所述压头已经和所述样品相接触，所述步进电机进入返回阶段，所述步进电机以较小的速度反方向运动，直至所述力值小于或等于所述平均动态误差，说明所述压头恰好离开所述样品表面，所述步进电机停止运动，整个软着陆过程结束；

第二判断结果输出模块，用于当所述力值小于或等于所述最大动态误差时，步进电机继续匀速运动。

6.根据权利要求5所述的基于复合减速算法的低成本压痕仪压头软着陆系统，其特征在于，所述第一获取模块，具体包括：

使用游标卡尺和水平仪测量压头至载物台间的距离；

使用千分尺测量样品的高度。