CN107680897B - 一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，包括升降电机、拉线电机、侧面引线法兰以及矩形真空仓，矩形真空仓内部包含螺杆、三槽孔内螺纹管、转接件和探针头；可选择多种介入式探针头进行等离子体参数诊断，并且通过升降电机可以实现等离子体内部和边界的径向参数扫描，通过拉线电机则可以实现信号导线的侧面引入和引出；通过上位机软件能够可视化交互式控制该装置的运行以及随时终止运行；可视化控制的侧面引线方式填补了一项技术空白，整个装置由无磁材料构成，内部多处通气孔有利于快速获得真空环境。本发明安全可靠、易拆卸且可循环利用、加工方便且精密、体积减小且价格降低，可以广泛应用于科研、医疗和工业等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，该装置可以搭载多种介入式探针头并且能够侧面引出信号线，在物理学研究、医疗和工业生产方面属于高低温等离子体诊断设备中的精密移动机械装置。
背景技术
等离子体从空间来分可以分为：空间等离子体和实验室等离子体；从温度来分可以分为：高温等离子体和低温等离子体；而产生等离子体的方式包括射频感应、电击穿等多种方式。科研中等离子体用于产生清洁能源，工业中等离子体用于镀膜，医疗中等离子体用于消毒杀菌，可以说等离子体已经在21世纪得到了广泛的发展和应用。
等离子体作为一种物质，有它特定的物理属性，主要包括：电子温度、电子密度、离子温度、离子密度以及粒子速度、粒子悬浮电位、空间电位等；而对这些物理属性进行获得的方式我们一般称为诊断。
诊断的方式主要分为两种：介入式诊断和非介入式诊断；介入式诊断又被称为接触式诊断，这种诊断的方式非常成熟，所述的介入式诊断又分为：静电探针、磁探针、发射探针和离子能量分析仪等；目前搭载这些介入式诊断探头的机械装置只有磁传动结构和波纹管结构，目前来说种类稀少、体积庞大、价格昂贵并且没有能从侧面电控引线的诊断装置。
发明内容
本发明的目的为：为了填补技术空白，减小体积，降低科研、医疗和生产方面的成本，本发明提供一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置。
本发明采用的技术方案为：一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，包括升降电机和拉线电机，升降电机位于矩形真空仓的一端，所述矩形真空仓的另一端与装置安装法兰连接，所述的矩形真空仓外观形状是矩形，矩形真空仓内部包含的螺杆、三槽孔内螺纹管、转接件和探针头依次连接，所述的矩形真空仓有矩形真空仓板、内限位卡口、外限位卡口和真空轴承，所述的拉线电机共有两个且放置位置垂直，所述的拉线电机位于矩形真空仓和线仓之间且连接有主动轮和从动轮，所述线仓的一个端面固定有航空插头，线仓的另一个端面有通气孔和线仓走线孔。
所述的螺杆通过矩形真空仓内部的真空轴承固定于矩形真空仓内部，并且升降电机与螺杆连接。
所述的升降电机和拉线电机可以通过上位机软件控制运行。
所述的探针头可以是静电探针、磁探针、发射探针和离子能量分析仪。
所述的三槽孔内螺纹管能够位置移动但无法旋转且位置移动距离被外限位卡口和内限位卡口限制。
所述的矩形真空仓、装置安装法兰、螺杆、三槽孔内螺纹管、转接件和线仓均为无磁不锈钢材料。
所述的主动轮和从动轮材料为高温特氟龙材料。
所述的探针头和航空插头通过信号导线连接。
所述的线仓主要用于存放探针头和航空插头之间的信号导线。
所述的主动轮和从动轮之间有狭缝，可以拉动信号导线且不会损伤导线。
所述的升降电机和拉线电机运行速度关系通过参数标定，单位时间升降电机使三槽孔内螺纹管上升的距离约等于拉线电机拉入(拉出)信号导线的距离。
所述的上位机软件可由Labview或者C++编写，并且即使电机在运行中，也可以通过上位机控制按钮实现中止运行。
所述的上位机软件可以直观的查看三个电机的运行速度，以及当前升降电机引起的升降距离。
所述的通气孔分别位于三槽孔内螺纹管和线仓端面上。
所述的三槽孔内螺纹管可以在矩形真空仓内伸缩移动，三槽孔内螺纹管的一端是管部矩形限制端，管部矩形限制端移动时被外限位卡口和内限位卡口限制了移动距离范围，管部矩形限制端是矩形且在矩形真空仓内只能伸缩无法旋转，三槽孔内螺纹管的另一端是管部通孔端，管部通孔端的中空接口可以让探针头引出的信号导线穿过。
所述的螺杆与升降电机通过升降电机接口连接，并且固定于矩形真空仓内部的真空轴承上，可以和真空轴承一起旋转，但是在矩形真空仓内部无法发生伸缩移动。
所述的螺杆和三槽孔内螺纹管通过内外螺纹咬合，三槽孔内螺纹管随着螺杆的旋转而发生一维的位移伸缩运动；
所述的螺杆一端与升降电机连接，另一端处于悬空且位置在外限位卡口和侧面引线法兰口之间。
所述的三槽孔内螺纹管内部中空，内表面有螺纹，且表面有三个相对管中心线互为90度夹角的贯穿槽孔，其中中间的贯穿槽孔与外接法兰口离得最近且被用于探针头和航空插头之间信号导线的出入，两侧的贯穿槽孔为通气孔。
所述的矩形真空仓是矩形结构，并且其中一面为矩形真空仓板，矩形真空仓板可以拆卸。
所述的升降电机和拉线电机都是固定于真空法兰盘上，可以通过拆卸法兰盘实现对电机的拆卸。
所述的拉线电机连接主动轮，主动轮和从动轮安装在固定结构的真空轴承上，主动轮可以伴随拉线电机旋转，主动轮和从动轮通过固定杆固定于电机法兰上。
所述的主动轮和从动轮之间有微小的缝隙，当缝隙中有信号导线时，主动轮驱动从动轮一起旋转，可以对信号导线进行位移改变。
所述的探针头可以通过转接件进行拆卸和更换；
所述的侧面引线航空插头靠近装置安装法兰处，且垂直于矩形真空仓的一个面。
本发明的优点在于：
(1)本发明可以搭载多种介入式探针，通过升降电机和拉线电机的配合实现对等离子体的空间径向扫描。
(2)本发明应用面广，可以用于高温等离子体、低温等离子体，并且体积相对减小。
(3)本发明控制电机的上位机软件使装置可视化操作，运行时稳定安全高效，并且都能控制电机的转速和力矩，携带探针头的能力大大拓展。
(4)本发明采用皮实耐用的螺杆和三槽孔内螺纹管结构，相比于波纹管结构大大节约了成本，而且通过本发明的结构还实现了侧面引出信号导线。
(5)在三槽孔内螺纹管和线仓端面上分布通气孔以及主动轮和从动轮材料采用高温特氟龙材料，达到了减少抽真空时间的效果，实用性更强。
(6)两个拉线电机的垂直分布能够实现本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置安装到等离子体发生装置的不同位置后进行稳定的信号采集，避免了信号导线的滑落和纠缠。
(7)本发明矩形真空仓结构在介入式探针中首次实现，通过矩形真空仓板的拆卸方便对本结构进行安装和检修，大大提高了介入式探针的重复利用性。
附图说明
图1是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的结构示意图；
图2是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的升降电机端结构示意图；
图3是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的矩形真空仓局部结构示意图；
图4是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的装置安装法兰端结构示意图；
图5是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的装置的探针头局部结构示意图；
图6是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的装置侧面引线局部示意图；
图7是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的装置拉线电机局部截面图；
图8是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的装置线仓局部电机图；
图9是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的装置升降电机端三维效果图；
图10是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的装置矩形真空仓局部三维效果图；
图11是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的装置的装置安装法兰端三维效果图；
图12是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的拉线电机结构三维效果图；
图13是本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置的上位机软件界面的效果图。
图中：1.升降电机；2.电机法兰；3.第一螺丝；4.矩形真空仓；5.第一拉线电机；6.第二拉线电机；7.线仓；8.航空插头；9.三槽孔内螺纹管；10.探针头；11.装置安装法兰；12.矩形真空仓板；13.第二螺丝；14.螺杆；401.真空轴承；402.内限位卡口；403.外限位卡口；501.主动轮；502.从动轮；503.第一固定杆；504.第二固定杆；505.第一通气孔；506.线仓走线孔；901.管部矩形限制端；902.管部通孔端；903.第三螺丝；904.线槽孔；905.第二通气孔；906.第三通气孔；907.转接件；1401.升降电机接口；1501.升降电机指示灯；1502.拉线电机指示灯；1503.升降电机的速度复选框；1504.距离复选框；1505.拉线电机速度指示值；1506.正常指示灯；1507.异常指示灯；1508.运行；1509.停止。
具体实施方式
下面结合附图以及具体施例对本发明进行实施方式的说明。
如图1、图2、图3、图4、图5和图8所示，本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，包括升降电机1和第一拉线电机5、第二拉线电机6，升降电机1位于矩形真空仓4的一端，所述矩形真空仓4的另一端与装置安装法兰11连接，所述的矩形真空仓4外观形状是矩形，矩形真空仓4内部包含螺杆14、三槽孔内螺纹管9、转接件907和探针头10，所述的矩形真空仓4有矩形真空仓板12、内限位卡口402、外限位卡口403和真空轴承401，所述的第一拉线电机5、第二拉线电机6共有两个且放置位置垂直，所述的第一拉线电机5、第二拉线电机6位于矩形真空仓4和线仓7之间且连接有主动轮501和从动轮502，所述线仓7的一个端面固定有航空插头8，线仓7的另一个端面有第一通气孔505、第二通气孔905、第三通气孔906和线仓走线孔506。
如图6、图7、图8、图11和图12所示，本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，侧面引线法兰口紧挨装置安装法兰11，并且装置接口法兰11和矩形真空仓4构成90度夹角；侧面引线法兰口和航空插头8之间有两个互相垂直的第一拉线电机5、第二拉线电机6，当从侧面引线法兰口引入的信号导线必须经过主动轮501和从动轮502之间的狭缝后再通过线仓走线孔506才能进入线仓7。
如图9、图10所示，矩形真空仓4一侧的矩形真空仓板12拆卸后，可以直接看到内部的内限位卡口402和外限位卡口403以及螺杆14和三槽孔内螺纹管9，所述的矩形真空仓4内部的三槽孔内螺纹管9的一个端面连接探针头10，另一个端面和螺杆14相连，并且管部矩形限制端901被限制在内限位卡口402和外限位卡口403之间，这样就可以防止三槽孔内螺纹管9和螺杆14失去连接或者过度收缩，并且外限位卡口430和装置安装法兰11间隔侧面引线法兰口；
如图8所示，线仓7的一个端面是航空插头8，另一个端面是第一通气孔505和线仓走线孔506；并且第一拉线电机5直接和主动轮501直接相连。
如图3和图6所示，螺杆14的悬浮端位置位于外限位卡口403和侧面引线法兰口之间，这样可以解决两个问题：一、三槽孔内螺纹管9的管部矩形限制端901即使接近外限位卡口403也不会和螺杆14脱离；二、通过三槽孔内螺纹管9表面的线槽孔904进入侧面法兰口的信号导线不会和螺杆14接触，避免信号导线被螺杆14和三槽孔内螺纹管9挤压。
如图13所示，本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，包括电机上位机软件，软件界面中有正常指示灯1506和异常指示灯1507，在升降电机指示灯1501下方有速度复选框1503和距离复选框1504，该复选框均支持参数输入。拉线电机指示灯1502有两个，分别是第一拉线电机5指示灯和第二拉线电机6指示灯，而第一拉线电机5指示灯和第二拉线电机6指示灯下方的速度指示值1505不支持参数输入。软件界面的最下方是运行1508和停止1509按钮。
具体实施步骤如下：
如图1-12，本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置进行正确的装配，其中探针头10可以选用静电探针、磁探针、发射探针或者离子能量分析仪，并且将探针头10引出的信号导线通过转接件907引入到三槽孔内螺纹管9，而后穿过装置安装法兰11，然后从线槽孔904进入侧面引线法兰口。信号导线进入法兰口后，通过第一拉线电机5、第二拉线电机6驱动控制的主动轮501和从动轮502之间的缝隙后，在通过线仓走线孔506进入线仓7，然后将信号导线焊接到航空插头8上。
紧接上一步，根据三槽孔内螺纹管9伸缩长度以及信号导线的长度对升降电机1和第一拉线电机5、第二拉线电机6进行参数标定，有效参数可以保证三槽孔内螺纹管9的管部矩形限制端901只能在内限位卡口402和外限位卡口403之间来回移动，并且三槽孔内螺纹管9的升降速度和第一拉线电机5、第二拉线电机6的拉线速度几乎同步，保证信号导线安全移动。然后对上位机进行编辑，将刚才获得的标定有效值结合上位机中的输入参数项，当在输入参数项升降电机的速度复选框1503、距离复选框1504输入无效参数，会有错误提示并且无法运行。
紧接上一步，将本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置通过装置安装法兰11与等离子体发生装置的接口法兰进行连接固定。
如图13所示，本发明一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，上位机软件界面中有正常指示灯1506和异常指示灯1507，当正常指示灯1506亮起时，在升降电机的速度复选框1503输入升降电机的旋转速度参数，然后在距离复选框1504中输入距离参数，然后点击运行1508，此时升降电机指示灯1501和第一拉线电机5、第二拉线电机6的指示灯1502亮起，并且各拉线电机下方的拉线电机速度指示值1505也会实时显示，并且可以通过停止按钮1509随时选择中止当前的运行状态。
凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，其特征在于：包括升降电机和拉线电机，升降电机位于矩形真空仓的一端，所述矩形真空仓的另一端与装置安装法兰连接，所述的矩形真空仓外观形状是矩形，矩形真空仓内部包含的螺杆、三槽孔内螺纹管、转接件和探针头依次连接，所述的矩形真空仓有矩形真空仓板、内限位卡口、外限位卡口和真空轴承，所述的拉线电机共有两个且放置位置垂直，所述的拉线电机位于矩形真空仓和线仓之间且连接有主动轮和从动轮，所述线仓的一个端面固定有航空插头，线仓的另一个端面有通气孔和线仓走线孔；所述的螺杆通过矩形真空仓内部的真空轴承固定于矩形真空仓内部，并且升降电机与螺杆连接；
所述的通气孔分别位于三槽孔内螺纹管和线仓端面上；
所述的三槽孔内螺纹管在矩形真空仓内伸缩移动，三槽孔内螺纹管的一端是管部矩形限制端，管部矩形限制端移动时被外限位卡口和内限位卡口限制了移动距离范围，管部矩形限制端是矩形且在矩形真空仓内只能伸缩无法旋转，三槽孔内螺纹管的另一端是管部通孔端，管部通孔端的中空接口能够让探针头引出的信号导线穿过；
所述的螺杆与升降电机通过升降电机接口连接，并且固定于矩形真空仓内部的真空轴承上，能够和真空轴承一起旋转，但是在矩形真空仓内部无法发生伸缩移动；
所述的螺杆和三槽孔内螺纹管通过内外螺纹咬合，三槽孔内螺纹管随着螺杆的旋转而发生一维的位移伸缩运动；
所述的螺杆一端与升降电机连接，另一端处于悬空且位置在外限位卡口和侧面引线法兰口之间；
所述的三槽孔内螺纹管内部中空，内表面有螺纹，且表面有三个相对管中心线互为90度夹角的贯穿槽孔，其中中间的贯穿槽孔与外接法兰口离得最近且被用于探针头和航空插头之间信号导线的出入，两侧的贯穿槽孔为通气孔；
所述的矩形真空仓是矩形结构，并且其中一面为矩形真空仓板，矩形真空仓板能够拆卸。
2.根据权利要求1所述的一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，其特征在于：所述的升降电机和拉线电机通过上位机软件控制运行；
所述的探针头是静电探针、磁探针、发射探针或离子能量分析仪；
所述的三槽孔内螺纹管能够位置移动但无法旋转且位置移动距离被外限位卡口和内限位卡口限制。
3.根据权利要求1所述的一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，其特征在于：所述的矩形真空仓、装置安装法兰、螺杆、三槽孔内螺纹管、转接件和线仓均为无磁不锈钢材料；
所述的主动轮和从动轮材料为高温特氟龙材料。
4.根据权利要求1所述的一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，其特征在于：所述的探针头和航空插头通过信号导线连接；
所述的线仓主要用于存放探针头和航空插头之间的信号导线。
5.根据权利要求1所述的一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，其特征在于：所述的主动轮和从动轮之间有狭缝，能够拉动信号导线且不会损伤导线；
所述的升降电机和拉线电机运行速度关系通过参数标定，单位时间升降电机使三槽孔内螺纹管上升的距离约等于拉线电机拉入或拉出信号导线的距离。
6.根据权利要求2所述的一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，其特征在于：所述的上位机软件由Labview或者C++编写，并且即使电机在运行中，也能够通过上位机控制按钮实现中止运行；
所述的上位机软件能够直观的查看三个电机的运行速度，以及当前升降电机引起的升降距离。
7.根据权利要求1所述的一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，其特征在于：所述的升降电机和拉线电机都是固定于真空法兰盘上，通过拆卸法兰盘实现对电机的拆卸；
所述的拉线电机连接主动轮，主动轮和从动轮安装在固定结构的真空轴承上，主动轮能够伴随拉线电机旋转，主动轮和从动轮通过固定杆固定于电机法兰上。
8.根据权利要求1所述的一种精密移动且侧面引线的介入式诊断装置，其特征在于：所述的主动轮和从动轮之间有微小的缝隙，当缝隙中有信号导线时，主动轮驱动从动轮一起旋转，对信号导线进行位移改变；
所述的探针头通过转接件进行拆卸和更换；
侧面引线航空插头靠近装置安装法兰处，且垂直于矩形真空仓的一个面。
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