CN109576145A - 一种精密两维运动平台及基因测序仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供的精密两维运动平台和基因测序仪，能够有效增加底层平台的刚性，提高平台整体谐振频率，通过采用下陷式设计，有效降低平台的整体重心，也在一定程度上提高整体刚性。

Description

一种精密两维运动平台及基因测序仪

技术领域

本发明涉及精密测量领域，特别涉及一种精密两维运动平台及基因测序仪。

背景技术

随着基因测序行业的快速发展，高速度高加速度超精密两维运动平台的作用已经凸显出来。目前高速度高加速度超精密两维运动平台一般分上下两层，而每层平台均通过单个直线电机驱动，单对或两对交叉滚柱导轨导向，光栅尺反馈的方式实现。单直线电机驱动的方式就限制了平台的驱动能力，难以实现高加速度的严苛需求。另外两层平台均采用单对或者两对交叉滚柱导轨导向的结构形式，就限制了平台的刚性，从而限制平台的控制精度。

发明内容

本发明实施例提供了一种精密两维运动平台及基因测序仪，解决了传统结构形式难以实现高加速度需求和平台刚度低难以精确控制的问题，使用方便。

第一方面，本发明提供了一种精密两维运动平台，包括沿第一方向运动的第一平台和沿第二方向运动的第二平台，所述第一平台包括第一上台板、第一下台板、一组第一交叉滚珠导轨、第一直线电机，所述第一上台板的第一表面具有用于安装物体的下沉式结构，所述一组第一交叉滚珠导轨设置在所述第一下台板的第一表面上，所述第一上台板的第二表面安装在所述一组第一交叉滚珠导轨上，所述第一直线电机安装在所述第一下台板上，所述第一上台板在所述第一直线电机和所述第一交叉滚珠导轨带动下可沿着所述第一下台板的第一表面进行往复直线运动；

所述第二平台包括第二上台板、第二下台板、一组第二交叉滚珠导轨、滚珠导轨、第二直线电机，所述第一下台板的第二表面安装在所述第二上台板的第一表面，所述一组第二交叉滚珠导轨安装在所述第二下台板的第一表面，所述滚珠导轨设置在所述一组第二交叉滚珠导轨之间的第二下台板上，所述第二直线电机安装在所述第二下台板上，所述第第二上台板在所述第二直线电机、所述第二交叉滚珠导轨、所述滚珠导轨的带动下可沿着所述第二下台板的第一表面进行往复直线运动。

作为一种可选的方案，所述第一平台还包括第一导轨调整垫片，所述第一下台板上设有第一顶丝孔，利用所述第一顶丝孔通过所述第一导轨调整垫片调整所述第一交叉滚珠导轨的预紧力；

所述第二平台还包括第二导轨调整垫片，所述第二下台板上设有第二顶丝孔，利用所述第二顶丝孔通过所述第二导轨调整垫片调整所述第二交叉滚珠导轨的预紧力。

作为一种可选的方案，所述第一平台还包括用于检测所述第一上台板和所述第一下台板之间位置关系的第一位置检测组件，所述第一位置检测组件包括第一母光栅、第一光栅尺读数头、第一光栅尺读数头调整垫片、第一光栅尺读数头转接件，第一光栅尺读数头通过第一光栅尺读数头转接件与第一上台板连接，第一母光栅固定于第一下台板上，通过第一光栅尺读数头调整垫片调整第一光栅尺读数头和第一母光栅之间的间隙。

作为一种可选的方案，所述第一平台还包括第一限位组件，所述第一限位组件包括第一光电开关、设置在所述第一下台板上用于安装所述第一光电开关的第一光电开关调整座、设置在所述第一上台板上的第一光电开关挡片、设置在所述第一下台板上的第一挡板、垂直设置在所述第一挡板上的第一限位柱塞、与所述第一限位柱塞配合限位的第一机械限位块，所述第一机械限位块设置在所述上台板上，当所述第一上台板运动至极限位置时，所述第一机械限位块容纳于所述第一限位柱塞，通过所述第一光电开关调整座调整所述第一光电开关在所述第一下台板上的位置，以使得所述第一光电开光挡片遮住所述所述第一光电开关发出的光。

作为一种可选的方案，所述第一直线电机包括第一直线电机线圈、第一直线电机磁钢、第一直线电机线圈转接件及第一直线电机线圈调整垫片，所述第一直线电机线圈通过所述第一直线电机转接件设置在所述第一上台板，所述第一直线电机磁钢设置在所述第一下台板，上电时，所述第一直线电机线圈在所述第一直线电机磁钢的磁力作用下，带动所述第一上台板在所述第一交叉滚柱导轨的导向下运动。

作为一种可选的方案，所述第二平台还包括用于检测所述第二上台板和所述第二下台板之间位置关系的第二位置检测组件，所述第二位置检测组件包括第二母光栅、第二光栅尺读数头、第二光栅尺读数头调整垫片、第二光栅尺读数头转接件以及母光栅固定座，第二光栅尺读数头通过第二光栅尺读数头转接件与所述第二上台板连接，所述第二母光栅通过所述母光栅固定座固定于所述第二下台板上，通过第二光栅尺读数头调整垫片调整第二光栅尺读数头和第二母光栅之间的间隙。

作为一种可选的方案，所述第一平台还包括第二限位组件，所述第二限位组件包括第二光电开关、设置在所述第二下台板上用于安装所述第二光电开关的第二光电开关调整座、设置在所述第二上台板上的第二光电开关挡片、设置在所述第二下台板上的第二挡板、垂直设置在所述第二挡板上的第二限位柱塞、与所述第二限位柱塞配合限位的第二机械限位块，所述第二机械限位块设置在所述上台板上，当所述第二上台板运动至极限位置时，所述第二机械限位块容纳于所述第二限位柱塞，通过所述第二光电开关调整座调整所述第二光电开关在所述第二下台板上的位置，以使得所述第二光电开光挡片遮住所述所述第二光电开关发出的光。

作为一种可选的方案，所述第二直线电机包括第二直线电机线圈、第二直线电机磁钢、第二直线电机线圈转接件及第二直线电机线圈调整垫片，所述第二直线电机线圈通过所述第二直线电机转接件设置在所述第二上台板，所述第二直线电机磁钢设置在所述第二下台板，上电时，所述第二直线电机线圈在所述第二直线电机磁钢的磁力作用下，带动所述第二上台板在所述第二交叉滚柱导轨的导向下运动。

作为一种可选的方案，所述第一直线电机具有两个且对称分布在所述第一下台板的两侧，所述第二直线电机具有两个且对称分布在所述第二下台板的两侧。

第二方面，本发明提供了一种基因测序仪，所述基因测序仪具有如上述的精密两维运动平台。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提供的精密两维运动平台和基因测序仪，能够有效增加底层平台的刚性，提高平台整体谐振频率，通过采用下陷式设计，有效降低平台的整体重心，也在一定程度上提高整体刚性。

附图说明

图1是本发明实施例中的精密两维运动平台及基因测序仪一种实施例的结构图；

图2为图1中101顶层平台的剖视图；

图3为图2中A向剖视图；

图4为图1中102底层平台的剖视图；

图5为图4中的B向剖视图。

附图标记：

101、第一平台，102第二平台，2、第二直线电机线圈转接件，4、第一直线线圈调整垫片，6、第一交叉滚柱导轨，7、第一直线电机线圈，8、第一直线电机磁钢，13、第一导轨调整垫片，16、第一机械限位块，21、第一光栅尺读数头调整垫片，22、第一光栅尺读数头转接件，23、第一母光栅，24、第一光栅尺读数头，26、第一光电开关挡片，27、第一光电开关，29、第一下台板，30、第一上台板，31、第一光电开关调整座，32、第一限位柱塞，34、第一挡板，41、第二直线电机线圈转接件，43、第二直线线圈调整垫片，46、第二上台板，47、第二交叉滚柱导轨，49、第二光电开关挡片，52、第二机械限位块，54、滚珠导轨，55、滑块连接座，57、滑块调整过渡板，58、母光栅固定座，60、第二母光栅，62、第二光栅尺读数头，64、第二光栅尺读数头转接件，66、第二光栅尺读数头调整垫片，68、第二导轨调整垫片，70、第二下台板，72、第二直线电机磁钢，75、第二直线电机线圈，81、第二挡板改，80、第二限位柱塞，82、第二光电开关调整座。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图1所示，本发明实施例中提供了一种精密两维运动平台，包括沿第一方向运动的第一平台101和沿第二方向运动的第二平台102，第一方向可和第二方向可以互相垂直，还可以根据需要进行调整，所述第一平台101包括第一上台板30、第一下台板29、一组第一交叉滚珠导轨6、第一直线电机，第一上台板30的第一表面具有用于安装物体的下沉式结构，所述一组第一交叉滚珠导轨6设置在所述第一下台板29的第一表面上，所述第一上台板30的第二表面安装在所述一组第一交叉滚珠导轨6上，所述第一直线电机安装在所述第一下台板29上，所述第一上台板30在所述第一直线电机和所述第一交叉滚珠导轨6带动下可沿着所述第一下台板30的第一表面进行往复直线运动，所述第二平,102包括第二上台板46、第二下台板70、一组第二交叉滚珠导轨47、滚珠导轨54、第二直线电机，所述第一下台板70的第二表面安装在所述第二上台板46的第一表面，所述一组第二交叉滚珠导轨47安装在所述第二下台板70的第一表面，所述滚珠导轨54设置在所述一组第二交叉滚珠导轨47之间的第二下台板70上，所述第二直线电机安装在所述第二下台板70上，所述第第二上台板46在所述第二直线电机、所述第二交叉滚珠导轨47、所述滚珠导轨54的带动下可沿着所述第二下台板70的第一表面进行往复直线运动，第二平台102采用两对交叉滚柱导轨导向和一个滚珠导轨辅助支撑，能够有效增加底层平台的刚性，提高平台整体谐振频率。

结合图2所示，下沉式结构的横向截面采用梯形设计，当然还可以根据需要设计成其他凹槽结构，将物体放置在下沉式结构中，有效降低平台的整体重心，也在一定程度上提高整体刚性。

结合图1、2和3所示，第一平台由第一下台板29、第一上台板30、第一交叉滚柱导轨6、第一导轨调整垫片13、第一直线电机线圈7、第一直线电机磁钢8、第一直线电机线圈转接件2、第一直线电机线圈调整垫片4、第一母光栅23、第一光栅尺读数头24、第一光栅尺读数头调整垫片21、第一光栅尺读数头转接件22、第一机械限位块16、第一光电开关挡片26、第一光电开关27、光电开关调整座31、第一限位柱塞32、第一挡板34组成，其中，第一交叉滚柱导轨6布置有两对，分别有一半固定在第一上台板30和第一下台板29上，利用第一下台板29上设置的第一顶丝孔通过第一导轨调整垫片13来调整第一交叉滚柱导轨6的预紧力，从而调整其直线度。第一直线电机分布于第一下台板29两侧，第一直线电机包括第一直线电机线圈7和第一直线电机磁钢8，第一直线电机线圈7和第一直线电机磁钢8之间的间隙由第一直线电机线圈调整垫片4来保证。第一上台板30采用下陷式设计，能够降低平台整体中心，有利于提升整体刚度。第一光栅尺读数头24通过第一光栅尺读数头转接件22与第一上台板30连接，并埋于其上表面的槽内。第一母光栅23固定于第一下台板29上，通过第一光栅尺读数头调整垫片21来调整第一光栅尺读数头24和第一母光栅23之间的间隙。第一挡板34上布置有两个第一限位柱塞32，当上层平台101运动到极限位置时，固定于第一上台板30的第一机械限位块16触碰第一限位柱塞32，通过第一光电开关调整座31调整第一光电开关27的位置使得第一光电开关挡片26遮住于第一光电开关27光源发出的光。上电时，第一直线电机线圈7在第一直线电机磁钢8的磁力作用下，带动第一上台板30在第一交叉滚柱导轨6的导向下运动，利用第一光栅尺读数头24来反馈位移，获得超精密定位。

结合图4和5所示，第二平台102由第二上台板46、第二下台板70、第二交叉滚柱导轨47、第二导轨调整垫片68、滚珠导轨54、滑块连接座55、滑块调整过渡板57、第二直线电机磁钢72、第二直线电机线圈75、第二直线电机线圈转接件41、第二直线电机线圈调整垫片43、母光栅固定座58、第二母光栅60、第二光栅尺读数头62、第二光栅尺读数头转接件64、第二光栅尺读数头调整垫片66、第二光电开关48、第二光电开关挡片49、第二机械限位块52、第二光电开关调整座82、第二挡板81、第二限位柱塞80构成。其中，第二交叉滚柱导轨47布置有两对，位于第二下台板70的两侧，分别有一半固定在第二上台板46和第二下台板70上，利用第二下台板70上设置的第二顶丝孔通过第二导轨调整垫片68来调整第二交叉滚柱导轨47的预紧力，从而调整其直线度。滚珠导轨54位于第二下台板70中间，通过滑块连接座55、滑块调整过渡板57与第二上台板46连接，起辅助支撑作用，第二直线电机分布于第二下台板90两侧，第二直线电机包括第二直线电机线圈75和第二直线电机磁钢72，第二直线电机线圈75和第二直线电机磁钢72之间的间隙由第二直线线圈调整垫片43来保证。第二光栅尺读数头62通过第二光栅尺读数头转接件64与第二上台板46连接，并埋于其上表面的槽内。第二母光栅60固定在布置于第二下台板70的母光栅固定座58上，通过第二光栅尺读数头调整垫片66来调整第二光栅尺读数头62和第二母光栅60之间的间隙。第二挡板81上布置有两个第二限位柱塞80，当底层平台102运动到极限位置时，固定于第二上台板46的第二机械限位块52触碰第二限位柱塞80，通过第二光电开关调整座82调整第二光电开关48位置使得第二光电开关挡片49遮住于第二光电开关48光源发出的光。上电时，第二直线电机线圈75在第二直线电机磁钢72的磁力作用下，带动第二上台板46在第二交叉滚柱导轨47的导向下运动，利用第二光栅尺读数头62来反馈位移，获得超精密定位。

精密两维运动平台在使用时，需要利用光学自准直的方式来调整第一平台101和第一平台102的正交性，保证平台整体精度。

相应地，本发明提供了一种基因测序仪，所述基因测序仪具有如上述的精密两维运动平台，能够有效增加底层平台的刚性，提高平台整体谐振频率，通过采用下陷式设计，有效降低平台的整体重心，也在一定程度上提高整体刚性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种精密两维运动平台及基因测序仪进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种精密两维运动平台，其特征在于，包括沿第一方向运动的第一平台和沿第二方向运动的第二平台，所述第一平台包括第一上台板、第一下台板、一组第一交叉滚珠导轨、第一直线电机，所述第一上台板的第一表面具有用于安装物体的下沉式结构，所述一组第一交叉滚珠导轨设置在所述第一下台板的第一表面上，所述第一上台板的第二表面安装在所述一组第一交叉滚珠导轨上，所述第一直线电机安装在所述第一下台板上，所述第一上台板在所述第一直线电机和所述第一交叉滚珠导轨带动下可沿着所述第一下台板的第一表面进行往复直线运动；

所述第二平台包括第二上台板、第二下台板、一组第二交叉滚珠导轨、滚珠导轨、第二直线电机，所述第一下台板的第二表面安装在所述第二上台板的第一表面，所述一组第二交叉滚珠导轨安装在所述第二下台板的第一表面，所述滚珠导轨设置在所述一组第二交叉滚珠导轨之间的第二下台板上，所述第二直线电机安装在所述第二下台板上，所述第第二上台板在所述第二直线电机、所述第二交叉滚珠导轨、所述滚珠导轨的带动下可沿着所述第二下台板的第一表面进行往复直线运动。

2.根据权利要求1所述的精密两维运动平台，其特征在于，所述第一平台还包括第一导轨调整垫片，所述第一下台板上设有第一顶丝孔，利用所述第一顶丝孔通过所述第一导轨调整垫片调整所述第一交叉滚珠导轨的预紧力；

所述第二平台还包括第二导轨调整垫片，所述第二下台板上设有第二顶丝孔，利用所述第二顶丝孔通过所述第二导轨调整垫片调整所述第二交叉滚珠导轨的预紧力。

3.根据权利要求1所述的精密两维运动平台，其特征在于，所述第一平台还包括用于检测所述第一上台板和所述第一下台板之间位置关系的第一位置检测组件，所述第一位置检测组件包括第一母光栅、第一光栅尺读数头、第一光栅尺读数头调整垫片、第一光栅尺读数头转接件，第一光栅尺读数头通过第一光栅尺读数头转接件与第一上台板连接，第一母光栅固定于第一下台板上，通过第一光栅尺读数头调整垫片调整第一光栅尺读数头和第一母光栅之间的间隙。

4.根据权利要求1所述的精密两维运动平台，其特征在于，所述第一平台还包括第一限位组件，所述第一限位组件包括第一光电开关、设置在所述第一下台板上用于安装所述第一光电开关的第一光电开关调整座、设置在所述第一上台板上的第一光电开关挡片、设置在所述第一下台板上的第一挡板、垂直设置在所述第一挡板上的第一限位柱塞、与所述第一限位柱塞配合限位的第一机械限位块，所述第一机械限位块设置在所述上台板上，当所述第一上台板运动至极限位置时，所述第一机械限位块容纳于所述第一限位柱塞，通过所述第一光电开关调整座调整所述第一光电开关在所述第一下台板上的位置，以使得所述第一光电开光挡片遮住所述所述第一光电开关发出的光。

5.根据权利要求1所述的精密两维运动平台，其特征在于，所述第一直线电机包括第一直线电机线圈、第一直线电机磁钢、第一直线电机线圈转接件及第一直线电机线圈调整垫片，所述第一直线电机线圈通过所述第一直线电机转接件设置在所述第一上台板，所述第一直线电机磁钢设置在所述第一下台板，上电时，所述第一直线电机线圈在所述第一直线电机磁钢的磁力作用下，带动所述第一上台板在所述第一交叉滚柱导轨的导向下运动。

6.根据权利要求3所述的精密两维运动平台，其特征在于，所述第二平台还包括用于检测所述第二上台板和所述第二下台板之间位置关系的第二位置检测组件，所述第二位置检测组件包括第二母光栅、第二光栅尺读数头、第二光栅尺读数头调整垫片、第二光栅尺读数头转接件以及母光栅固定座，第二光栅尺读数头通过第二光栅尺读数头转接件与所述第二上台板连接，所述第二母光栅通过所述母光栅固定座固定于所述第二下台板上，通过第二光栅尺读数头调整垫片调整第二光栅尺读数头和第二母光栅之间的间隙。

7.根据权利要求4所述的精密两维运动平台，其特征在于，所述第一平台还包括第二限位组件，所述第二限位组件包括第二光电开关、设置在所述第二下台板上用于安装所述第二光电开关的第二光电开关调整座、设置在所述第二上台板上的第二光电开关挡片、设置在所述第二下台板上的第二挡板、垂直设置在所述第二挡板上的第二限位柱塞、与所述第二限位柱塞配合限位的第二机械限位块，所述第二机械限位块设置在所述上台板上，当所述第二上台板运动至极限位置时，所述第二机械限位块容纳于所述第二限位柱塞，通过所述第二光电开关调整座调整所述第二光电开关在所述第二下台板上的位置，以使得所述第二光电开光挡片遮住所述所述第二光电开关发出的光。

8.根据权利要求5所述的精密两维运动平台，其特征在于，所述第二直线电机包括第二直线电机线圈、第二直线电机磁钢、第二直线电机线圈转接件及第二直线电机线圈调整垫片，所述第二直线电机线圈通过所述第二直线电机转接件设置在所述第二上台板，所述第二直线电机磁钢设置在所述第二下台板，上电时，所述第二直线电机线圈在所述第二直线电机磁钢的磁力作用下，带动所述第二上台板在所述第二交叉滚柱导轨的导向下运动。

9.根据权利要求8所述的精密两维运动平台，其特征在于，所述第一直线电机具有两个且对称分布在所述第一下台板的两侧，所述第二直线电机具有两个且对称分布在所述第二下台板的两侧。

10.一种基因测序仪，其特征在于，所述基因测序仪具有如权利要求1至9中任一项所述的精密两维运动平台。