三维精密工作台机械结构及其控制系统设计(19)
间的合理间距，确保线路接稳接牢。
整合完成后，三文精密工作台及其控制系统如图6.1所示。
图 6.1 三文精密工作台及其控制系统实物图
6.2.三文精密工作台的调试
整合完成后，对三文精密工作台进行整机调试，以验证三文精密工作台的运
动精度是否符合设计要求。
三文精密工作台在应用于基因芯片点样时，Z 轴运动的作用是调节点样头的
高度，对运动精度要求不高；而 X 轴和 Y 轴的运动精度是影响点样头与孔板在水
平面内相对位置的关键因素，因此，本文中三文精密工作台的调试是指对 X 轴和
Y 轴的运动精度进行调试。
图 6.2所示为三文精密工作台的 X 轴和 Y 轴运动精度调试示意图，在实验过
程中，高精度标尺固定于工作台面上并与台面一起运动， CCD显微镜放置在标
尺的正上方用于观察工作台面的运动情况。
图 6.2 三文精密工作台运动精度调试及标定示意图
（1）X轴调试过程及结果
在上位机输入参数，分别给出任意点坐标（1000，0） ， （2000，0） ， （3000，
0） （4000，0） ，即点击至任意点按钮后，X 轴应运动 4 次，且每次运动距离为
1000μm。X 轴实际运动过程显微照片如图 6.3 所示，显微镜分度值为 100µm。
由图可以看出，工作台运动四次((a)→(b),(b)→(c), (c)→(d), (d)→(e))，
每次 X 轴运动距离与设定值相同，均为 1000µm，误差很小，符合设计要求。
图 6.3 X轴调试过程中工作台运动显微照片
（2）Y轴调试过程及结果
在上位机输入参数，分别给出任意点坐标（1000，0） ， （2000，0） ， （3000，
0） （4000，0） ，即点击至任意点按钮后，Y 轴应运动 4 次，且每次运动距离为
1000μm。Y 轴实际运动过程显微照片如图 6.4 所示，显微镜分度值为 100µm。
由图可以看出，工作台运动四次((a)→(b),(b)→(c), (c)→(d), (d)→(e))，
每次 Y 轴运动距离与设定值相同，均为 1000µm，误差很小，符合设计要求。
图 6.4 Y轴调试过程中工作台运动显微照片
6.3.三文精密工作台的标定
三文精密工作台用于基因芯片点样，不仅对运动精度有要求，且要求其运动
速度可调，本文对 X轴（Y轴）的速度标定方法如下：
在上位机人机操作界面中设置 X 轴或 Y 轴的运动行程为 30000μm，且设置
几组不同的速度参数（2~40 之间的自然数）进行实验，实验过程中，用秒表记
录不同速度参数下工作台运动30000μm所用时间。利用 v=s/t，计算出不同速度
参数下对应的 X轴（Y轴）实际运动速度。
工作台运动速度只需大小可调，不必连续，表6.1给出了几个典型的速度参
数与实际运动速度的对应关系。
表 6.1 速度参数与实际运动速度对应关系