[发明专利]显微镜下的旋转定位平台的控制系统和控制方法

摘要

本发明公开了一种显微镜下的旋转定位平台的控制系统和控制方法，该系统包括：旋转控制台、第一、第二平移控制台、样品台、视觉反馈子系统、驱动器、和双闭环定位控制系统，第一、第二平移控制台的运动方向与所述旋转控制台的旋转轴垂直；双闭环定位控制系统包括：外部位置控制器计算内环输入位移量；第一、第二平移控制台的位移闭环控制子系统包括：插入式重复控制器根据输入位移量与反馈位移量的误差计算位移补偿控制量；原始闭环位移控制子系统根据输入位移量与反馈位移量的误差计算位移控制量，并结合位移补偿控制量来控制驱动器驱动第一、第二平移控制台进行位移。提高显微镜下微纳米尺度样本的旋转定位精度，大大改善了样品的显微成像效果。

主权项

1.一种显微镜下的旋转定位平台的控制系统，其特征在于，包括：旋转控制台、第一平移控制台和第二平移控制台、样品台、视觉反馈子系统、驱动器和双闭环定位控制系统；所述旋转控制台、所述第一平移控制台和所述第二平移控制台均由微纳米电机控制；所述第一平移控制台安装在所述旋转控制台上，所述第二平移控制台安装在所述第一平移控制台上，所述第一平移控制台与所述第二平移控制台的运动方向垂直，且所述第一平移控制台和所述第二平移控制台的运动方向与所述旋转控制台的旋转轴垂直；所述样品台用于放置显微镜待观察样品，所述样品台连接于所述第二平移控制台，且位于所述旋转控制台的旋转轴上，并垂直于所述第一平移控制台和所述第二平移控制台的运动方向；所述旋转控制台用于带动所述样品台绕所述旋转控制台的旋转轴匀速旋转；所述视觉反馈子系统用于实时监测所述样品台上的待观察样品的成像坐标位置，通过像素当量计算，确定所述待观察样品在旋转过程中，所述待观察样品上的参考点的位置变化情况，得到反馈位移量；所述双闭环定位控制系统包括外部位置控制器、内环的第一平移控制台的位移闭环控制子系统和第二平移控制台的位移闭环控制子系统；所述外部位置控制器通过整个系统输入位置与视觉反馈子系统反馈的样本空间位置的位置误差，并通过基于旋转坐标系结构的PID控制器计算内环的第一平移控制台的输入位移量和第二平移控制台的输入位移量；所述第一平移控制台的位移闭环控制子系统和第二平移控制台的位移闭环控制子系统的结构相同，均包括插入式重复控制器和原始闭环位移控制子系统；所述插入式重复控制器用于根据内环输入位移量与驱动器反馈位移量的误差计算位移补偿控制量；所述原始闭环位移控制子系统用于根据输入位移量与驱动器反馈位移量的误差计算所述第一平移控制台和所述第二平移控制台的位移控制量，并结合位移补偿控制量控制驱动器驱动第一平移控制台和第二平移控制台进行位移。