CN109765937B - 全自由度调节的扫描装置及运动建模方法及控制方法 - Google Patents

全自由度调节的扫描装置及运动建模方法及控制方法 Download PDF

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CN109765937B CN201910095746.8A CN201910095746A CN109765937B CN 109765937 B CN109765937 B CN 109765937B CN 201910095746 A CN201910095746 A CN 201910095746A CN 109765937 B CN109765937 B CN 109765937B
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Abstract

本发明公开了一种全自由度调节的扫描装置及运动建模方法及控制方法，属于光学与精密机械领域。所述运动建模方法包括步骤S1、获得待扫描样品目标位置相对初始位置在六个自由度的改变量；步骤S2、计算产生所述六个自由度的改变量需要各金属球的位移；步骤S3、计算各金属球的位移沿对应直线导轨方向以及Z轴方向的投影，从而获得六个线性促动器的位移。本发明能够实现高精度、多模式扫描目的，结构紧凑，通过选配合适的促动器，可动态调节扫描速度与扫描范围。

Description

全自由度调节的扫描装置及运动建模方法及控制方法
技术领域
本发明涉及光学与精密机械领域，尤其涉及一种全自由度调节的扫描装置及运动建模方法及控制方法。
背景技术
在光学与精密机械领域，特别是在显微成像领域，精密扫描器件有着广泛的应用。在显微成像领域，为获取组织三维完整信息，需要采用点扫描成像或者线扫描成像方式，通过平台移动带动样本，进行遍历扫描/栅格扫描，捕获单个平面信息；然后平台带动样品沿z轴提升，重复前一步骤，继续获取不同深度的平面信息；如此重复，直至获取组织完整三维信息。传统的三维扫描平台体积过大，往往无法集成到商业显微镜中。对于一些特殊的应用场景，比如只对离散的几个感兴趣区域(Region of interest,ROI)进行信息获取，则只需要对关心区域进行扫描。常规的光学扫描装置比如多面镜扫描(Polygon mirror)和共振扫描(Resonant scanner)，只能进行遍历扫描，无法满足需求。振镜(Galvanometer)可在平面上进行随机扫描，但扫描速度较慢。声光偏转器(Acousto-optic deflector)和电光偏转器(Electro-optical deflector)虽能进行快速随机扫描，但扫描范围非常有限。当对样品空间离散的几个区域进行不同角度的扫描时，需要通过一个具有六个自由度的扫描器件来实现。PI公司的六杆联动六轴平台可以实现全自由度的扫描，但是其价格较为昂贵，而且其一般基于直线电机驱动，无法实现快速扫描。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种全自由度调节的扫描装置及运动建模方法及控制方法，能够实现高精度、多模式扫描目的，结构紧凑，通过选配合适的促动器，可动态调节扫描速度与扫描范围。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种全自由度调节的扫描装置，包括顶盖和底座，所述顶盖的一面设置有三个耐磨损的金属球，所述顶盖的另一面安装待扫描样品，所述底座上设置有可拆卸的提供一维直线运动的三组线性促动器，三组所述线性促动器呈三角形分布在底座上，每组中的两个所述线性促动器之间设置有直线导轨，所述直线导轨安装在底座上，在所述直线导轨上设置有采用耐磨损材料制作的可滑动的两个斜面零件，每一对斜面零件构成一个V型槽，三个所述金属球放置在对应的V型槽中，通过六个线性促动器带动斜面零件沿着直线导轨运动，以改变V型槽的开口大小以及位置从而改变顶盖的空间位置。
其中，三组所述线性促动器呈正三角形分布在底座上。
其中，所述斜面零件的斜面端用于构成V型槽，所述斜面零件的另一端与所述线性促动器接触连接。
一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，包括：
步骤S1、获得待扫描样品目标位置相对初始位置在六个自由度的改变量；
步骤S2、计算产生所述六个自由度的改变量需要各金属球的位移；
步骤S3、计算各金属球的位移沿对应直线导轨方向以及Z轴方向的投影，从而获得六个线性促动器的位移。
其中，所述步骤S1中的六个自由度改变量，记为x，y，z，θx，θy，θz；
所述步骤S2，包括：
步骤S21、计算角度旋转θx，θy，θz导致的金属球的位置变化，变化前位置为a,b,c，变化后位置为a',b',c'；
步骤S22、计算位移x，y，z导致金属球的位置变化，变化前位置为a',b',c'，变化后位置为a"，b"，c"；
步骤S23、计算从a,b,c变化到a"，b"，c"的位移；
所述步骤S3中的六个线性促动器的位移，记为a1，a2，b1，b2，c1，c2，其中，a1，a2为第一组线性促动器的位移，b1，b2为第二组线性促动器的位移，c1，c2为第三组线性促动器的位移。
其中，在步骤S1之前，还包括建立运动坐标系，将6个促动器的半行程位置设为扫描装置的初始位置，以此时三个金属球构成的三角形的外接圆中心为坐标原点o，三个金属球所在的平面为xoy，其中oa为y轴，构建三维坐标系；
当金属球构成的三角形为正三角形时，设金属球到o点的距离为R，初始状态下三个金属球的球心坐标分别为：
Figure BDA0001964496320000031
其中，所述步骤S21，包括：对于a点的金属球绕着x轴旋转θx求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure BDA0001964496320000032
绕着y轴旋转θy求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure BDA0001964496320000033
绕着z轴旋转θz求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure BDA0001964496320000034
经过绕着三个轴旋转后的坐标为
Figure BDA0001964496320000035
同理，对于b点的金属球和c点的金属球通过同样的公式分别计算得到
Figure BDA0001964496320000036
以及
Figure BDA0001964496320000041
所述步骤S22，包括：
对于a'点的金属球沿着x，y，z方向移动距离dx，dy，dz后，其位置坐标a"为
Figure BDA0001964496320000042
所述步骤S23，包括：三个金属球从a,b,c变化到a"，b"，c"的位移分别用矢量Δa，Δb，Δc表示，则
Figure BDA0001964496320000043
Figure BDA0001964496320000044
Figure BDA0001964496320000045
其中，其特征在于，所述步骤S3，包括：
所述直线导轨的单位矩阵ia，ib，ic分别为
Figure BDA0001964496320000051
则六个线性促动器的位移量a1，a2，b1，b2，c1，c2分别为
Figure BDA0001964496320000052
Figure BDA0001964496320000053
Figure BDA0001964496320000054
Figure BDA0001964496320000055
Figure BDA0001964496320000056
Figure BDA0001964496320000057
其中，α为斜面零件的斜面与xy平面的夹角，iz为Z方向的单位矢量，即
Figure BDA0001964496320000058
一种采用上述所述的全自由度调节的扫描装置的运动建模方法的控制方法，包括：
步骤S10、获得待扫描样品当前的位置及角度信息，输入x方向扫描距离及扫描时间，y方向移动步径及步数，z方向移动步径及步数；
步骤S20、通过x方向扫描距离计算各线性促动器的位移量；
步骤S30、根据各线性促动器的位移量及扫描时间得到各个线性促动器的加加速度、加速度及速度；
步骤S40、控制各线性促动器移动，使扫描装置进行x方向扫描；
步骤S50、判断是否完成所有y方向扫描，若是，则进入下一步，若否，则转到步骤S20；
步骤S60、判断是否完成所有z方向扫描，若是，则结束，若否，则转到步骤S20。
一种采用上述所述的全自由度调节的扫描装置的运动建模方法的控制方法，其特征在于，包括：
步骤S100、获得待扫描样品当前的空间位置和角度信息，输入一系列待扫描目标点的位置和角度信息；
步骤S200、通过待扫描样品当前的空间位置和角度信息，计算各线性促动器相对初始状态的位移量；
步骤S300、计算到达待扫描样品下一个目标点的位置和角度所需的各线性促动器相对初始状态的位移量，从而获得各线性促动器的实际需要的位移量；
步骤S400、控制各线性促动器移动，使扫描装置进行离散目标点扫描；
步骤S500、判断是否完成所有目标点的位置和角度扫描，若是，则结束，若否，则转到步骤S200。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的一种全自由度调节的扫描装置及运动建模方法及控制方法，能够实现高精度、多模式扫描目的，结构紧凑，通过选配合适的促动器，可动态调节扫描速度与扫描范围。
附图说明
图1是本发明提供的全自由度调节的扫描装置的装配图。
图2是本发明提供的全自由度调节的扫描装置的爆炸图。
图3是本发明提供的全自由度调节的扫描装置的运动建模方法流程图。
图4是图3的坐标系示意图。
图5是斜面零件位移与金属球空间位置变化关系示意图。
图6是直线导轨方向的单位矢量示意图。
图7是实施例提供的遍历扫描流程图。
图8是实施例提供的离散扫描流程图。
图中：
1-顶盖；2-底座；3-金属球；4-线性促动器；5-直线导轨；6-斜面零件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1、图2所示，本实施例提供了一种全自由度调节的扫描装置，包括顶盖1和底座2，所述顶盖1的一面设置有三个耐磨损的金属球3，所述顶盖1的另一面安装待扫描样品，所述底座2上设置有可拆卸的提供一维直线运动的三组线性促动器4，三组所述线性促动器4呈三角形分布在底座2上，每组中的两个所述线性促动器4之间设置有直线导轨5，所述直线导轨5安装在底座2上，在所述直线导轨5上设置有采用耐磨损材料制作的可滑动的两个斜面零件6，每一对斜面零件6构成一个V型槽，三个所述金属球3放置在对应的V型槽中，通过六个线性促动器4带动斜面零件6沿着直线导轨5运动，以改变V型槽的开口大小以及位置从而改变顶盖1的空间位置。
进一步地，三组所述线性促动器4呈正三角形分布在底座2上。
进一步地，所述斜面零件6的斜面端用于构成V型槽，所述斜面零件6的另一端与所述线性促动器4接触连接。
本实施例提供的一种全自由度调节的扫描装置，能够实现多模式扫描目的，结构紧凑，通过选配合适的促动器，可动态调节扫描速度与扫描范围。
实施例2：
需要说明的是，本实施例是对上述实施例1描述的扫描装置的运动建模过程的具体描述，与上述实施例1属于同一技术构思，在上述实施例中已描述的内容，在本实施例中不在赘述。
如图3所示，本实施例提供了一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，所述控制方法应用于实施例1所述的扫描装置，包括：
步骤S1、获得待扫描样品目标位置相对初始位置在六个自由度的改变量；
步骤S2、计算产生所述六个自由度的改变量需要各金属球的位移；
步骤S3、计算各金属球的位移沿对应直线导轨方向以及Z轴方向的投影，从而获得六个线性促动器的位移。
所述步骤S1中的六个自由度改变量，记为x，y，z，θx，θy，θz。
所述步骤S2，包括：
步骤S21、计算角度旋转θx，θy，θz导致的金属球的位置变化，变化前位置为a,b,c，变化后位置为a',b',c'；
步骤S22、计算位移x，y，z导致金属球的位置变化，变化前位置为a',b',c'，变化后位置为a"，b"，c"；
步骤S23、计算从a,b,c变化到a"，b"，c"的位移。
如图4所示，所述步骤S3中的六个线性促动器的位移，记为a1，a2，b1，b2，c1，c2，其中，a1，a2为第一组线性促动器的位移，b1，b2为第二组线性促动器的位移，c1，c2为第三组线性促动器的位移。
如图4所示，在步骤S1之前，还包括建立运动坐标系，将6个促动器都在行程正中间位置设为扫描装置的初始位置，以此时三个金属球构成的三角形的外接圆中心为坐标原点o，三个金属球所在的平面为xoy，其中oa为y轴，构建三维坐标系；
当金属球构成的三角形为正三角形时，设金属球到o点的距离为R，初始状态下三个金属球的球心坐标分别为：
Figure BDA0001964496320000081
所述步骤S21，包括：对于a点的金属球绕着x轴旋转θx求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure BDA0001964496320000082
绕着y轴旋转θy求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure BDA0001964496320000091
绕着z轴旋转θz求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure BDA0001964496320000092
经过绕着三个轴旋转后的坐标为
Figure BDA0001964496320000093
同理，对于b点的金属球和c点的金属球通过同样的公式分别计算得到
Figure BDA0001964496320000094
以及
Figure BDA0001964496320000095
所述步骤S22，包括：
对于a'点的金属球沿着x，y，z方向移动距离dx，dy，dz后，其位置坐标a"为
Figure BDA0001964496320000096
由于采用实施例1的扫描装置结构精确求解金属球旋转角度与线性促动器移动不是一个线性关系，而金属球位移量与线性促动器移动是一个严格的线性关系，所以任何六个自由度的改变，都可以先转化成金属球经过旋转中心为o点的旋转，再经过位移形成的。
所述步骤S23，包括：三个金属球从a,b,c变化到a"，b"，c"的位移分别用矢量Δa，Δb，Δc表示，则
Figure BDA0001964496320000101
Figure BDA0001964496320000102
Figure BDA0001964496320000103
分别计算金属球中心的位移在直线导轨移动方向的投影和在Z轴方向的投影，就是金属球沿着直线导轨移动和高度的改变，将两部分线性促动器的位移值相加就是各个线性促动器的位移值。
如图6所示，所述步骤S3，包括：
所述直线导轨的单位矩阵ia，ib，ic分别为
Figure BDA0001964496320000104
计算每个金属球中心的位移矢量在直线导轨方向的投影，只需要知道直线导轨移动方向的单位矩阵ia，ib，ic即可，如图6所示。在本实例中abc为正三角形且ia方向为x负方向，所以可以得到ia，ib，ic的值如上。
所以当待扫描样品目标点六个自由度相对于初始状态改变为x，y，z，θx，θy，θz时，则六个线性促动器的位移量a1，a2，b1，b2，c1，c2分别为
Figure BDA0001964496320000111
Figure BDA0001964496320000112
Figure BDA0001964496320000113
Figure BDA0001964496320000114
Figure BDA0001964496320000115
Figure BDA0001964496320000116
其中，如图5所示，α为斜面零件的斜面与xy平面的夹角，iz为Z方向的单位矢量，即
Figure BDA0001964496320000117
线性促动器带动斜面零件导致金属球在z轴方向和xy平面移动如图5所示，其中斜面零件斜面与xy平面的夹角为α，线性促动器都朝着金属球移动m，则改变金属球高度为mtana，线性促动器相同的方向移动m，则使得金属球沿着直线导轨方向移动m。
本实施例提供的运动建模算法流程同样可以应用于三个金属球构成的三角形不是正三角形的情况，仅仅是初始状态下三个金属球的坐标以及直线导轨方向的单位矢量不同。
本实施例可以适用于各种扫描环境，且控制精度高，能够实现高精度扫描目的。
下面以遍历扫描以及离散扫描分别为例，进行详细说明其控制流程。
实施例3：
需要说明的是，本实施例是将上述实施例2应用于遍历扫描的具体描述，与上述实施例2属于同一技术构思，在上述实施例中已描述的内容，在本实施例中不在赘述。
对于遍历扫描需要完整的扫描完整个样品，一种常见的策略是保持调节好的旋转角θx，θy，θz不变，进行x方向扫描样品，再依次切换y和z完成待扫描样品的三维扫描，整个扫描流程可以通过图7描述。具体包括：
步骤S10、获得待扫描样品当前的位置及角度信息，输入x方向扫描距离及扫描时间，y方向移动步径及步数，z方向移动步径及步数；
步骤S20、通过x方向扫描距离计算各线性促动器的位移量；
步骤S30、根据各线性促动器的位移量及扫描时间得到各个线性促动器的加加速度、加速度及速度；
步骤S40、控制各线性促动器移动，使扫描装置进行x方向扫描；
步骤S50、判断是否完成所有y方向扫描，若是，则进入下一步，若否，则转到步骤S20；
步骤S60、判断是否完成所有z方向扫描，若是，则结束，若否，则转到步骤S20。
通过开始扫描时待扫描样品当前的位置和角度信息以及每次x扫描的位移量以及yz方向的步径，可以计算六个线性促动器的位移量。然后控制六个线性促动器的加加速度之比、加速度之比以及速度之比与六个线性促动器的位移量之比相同，可以使得扫描过程严格按照x方向直线运动。
实施例4：
需要说明的是，本实施例是将上述实施例2应用于离散扫描的具体描述，与上述实施例2属于同一技术构思，在上述实施例中已描述的内容，在本实施例中不在赘述。
对于离散扫描需要对离散的位置和角度进行扫描，显微成像时的探测器或者精密加工时的加工装置只有在样品到达目标位置和角度才开始工作，而在上述遍历扫描流程x方向扫描时探测器或者加工装置一直在工作。离散扫描的步骤可以通过图8描述，具体包括：
步骤S100、获得待扫描样品当前的空间位置和角度信息，输入一系列待扫描目标点的位置和角度信息；
步骤S200、通过待扫描样品当前的空间位置和角度信息，计算各线性促动器相对初始状态的位移量；
步骤S300、计算到达待扫描样品下一个目标点的位置和角度所需的各线性促动器相对初始状态的位移量，从而获得各线性促动器的实际需要的位移量；
步骤S400、控制各线性促动器移动，使扫描装置进行离散目标点扫描；
步骤S500、判断是否完成所有目标点的位置和角度扫描，若是，则结束，若否，则转到步骤S200。
分别计算当前状态线性促动器相对于初始状态的位移量和下一个状态线性促动器相对于初始状态的位移量，两个结果求差就得到了从当前状态到下个状态，线性促动器实际上的位移量。通过将任意轨迹拆分成密集离散的点，然后采用上述离散扫描的方法就可以实现任意轨迹的扫描。
本发明仅提供了上述两种典型的扫描流程作为演示，结合设计机械结构以及算法可以实现更加复杂的扫描过程，满足显微成像以及精密加工的多种扫描需求。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。。

Claims (10)

1.一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，包括：
步骤S1、获得待扫描样品目标位置相对初始位置在六个自由度的改变量；
步骤S2、计算产生所述六个自由度的改变量需要各金属球的位移；
步骤S3、计算各金属球的位移沿对应直线导轨方向以及Z轴方向的投影，从而获得六个线性促动器的位移。
2.根据权利要求1所述的一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，所述步骤S1中的六个自由度改变量，记为x，y，z，θx，θy，θz；
所述步骤S2，包括：
步骤S21、计算角度旋转θx，θy，θz导致的金属球的位置变化，变化前位置为a,b,c，变化后位置为a',b',c'；
步骤S22、计算位移x，y，z导致金属球的位置变化，变化前位置为a',b',c'，变化后位置为a"，b"，c"；
步骤S23、计算从a,b,c变化到a"，b"，c"的位移；
所述步骤S3中的六个线性促动器的位移，记为a1，a2，b1，b2，c1，c2，其中，a1，a2为第一组线性促动器的位移，b1，b2为第二组线性促动器的位移，c1，c2为第三组线性促动器的位移。
3.根据权利要求2所述的一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括建立运动坐标系，将6个促动器的半行程位置设为扫描装置的初始位置，以此时三个金属球构成的三角形的外接圆中心为坐标原点o，三个金属球所在的平面为xoy，其中oa为y轴，构建三维坐标系；
当金属球构成的三角形为正三角形时，设金属球到o点的距离为R，初始状态下三个金属球的球心坐标分别为：
Figure FDA0003214921860000011
4.根据权利要求3所述的一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，所述步骤S21，包括：对于a点的金属球绕着x轴旋转θx求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure FDA0003214921860000021
绕着y轴旋转θy求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure FDA0003214921860000022
绕着z轴旋转θz求解出旋转后的位置坐标a'为
Figure FDA0003214921860000023
经过绕着三个轴旋转后的坐标为
Figure FDA0003214921860000024
同理，对于b点的金属球和c点的金属球通过同样的公式分别计算得到
Figure FDA0003214921860000025
以及
Figure FDA0003214921860000026
所述步骤S22，包括：
对于a'点的金属球沿着x，y，z方向移动距离dx，dy，dz后，其位置坐标a"为
Figure FDA0003214921860000031
所述步骤S23，包括：三个金属球从a,b,c变化到a"，b"，c"的位移分别用矢量Δa，Δb，Δc表示，则
Figure FDA0003214921860000032
Figure FDA0003214921860000033
Figure FDA0003214921860000034
5.根据权利要求4所述的一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：
所述直线导轨的单位矩阵ia，ib，ic分别为
Figure FDA0003214921860000035
则六个线性促动器的位移量a1，a2，b1，b2，c1，c2分别为
Figure FDA0003214921860000036
Figure FDA0003214921860000041
Figure FDA0003214921860000042
Figure FDA0003214921860000043
Figure FDA0003214921860000044
Figure FDA0003214921860000045
其中，α为斜面零件的斜面与xy平面的夹角，iz为Z方向的单位矢量，即
Figure FDA0003214921860000046
6.一种采用权利要求1-5任一项所述的全自由度调节的扫描装置的运动建模方法的控制方法，其特征在于，包括：
步骤S10、获得待扫描样品当前的位置及角度信息，输入x方向扫描距离及扫描时间，y方向移动步径及步数，z方向移动步径及步数；
步骤S20、通过x方向扫描距离计算各线性促动器的位移量；
步骤S30、根据各线性促动器的位移量及扫描时间得到各个线性促动器的加加速度、加速度及速度；
步骤S40、控制各线性促动器移动，使扫描装置进行x方向扫描；
步骤S50、判断是否完成所有y方向扫描，若是，则进入下一步，若否，则转到步骤S20；
步骤S60、判断是否完成所有z方向扫描，若是，则结束，若否，则转到步骤S20。
7.一种采用权利要求1-5任一项所述的全自由度调节的扫描装置的运动建模方法的控制方法，其特征在于，包括：
步骤S100、获得待扫描样品当前的空间位置和角度信息，输入一系列待扫描目标点的位置和角度信息；
步骤S200、通过待扫描样品当前的空间位置和角度信息，计算各线性促动器相对初始状态的位移量；
步骤S300、计算到达待扫描样品下一个目标点的位置和角度所需的各线性促动器相对初始状态的位移量，从而获得各线性促动器的实际需要的位移量；
步骤S400、控制各线性促动器移动，使扫描装置进行离散目标点扫描；
步骤S500、判断是否完成所有目标点的位置和角度扫描，若是，则结束，若否，则转到步骤S200。
8.一种全自由度调节的扫描装置，其特征在于，用于应用权利要求1-5任一所述的运动建模方法，包括顶盖(1)和底座(2)，所述顶盖(1)的一面设置有三个耐磨损的金属球(3)，所述顶盖(1)的另一面安装待扫描样品，所述底座(2)上设置有可拆卸的提供一维直线运动的三组线性促动器(4)，三组所述线性促动器(4)呈三角形分布在底座(2)上，每组中的两个所述线性促动器(4)之间设置有直线导轨(5)，所述直线导轨(5)安装在底座(2)上，在所述直线导轨(5)上设置有采用耐磨损材料制作的可滑动的两个斜面零件(6)，每一对斜面零件(6)构成一个V型槽，三个所述金属球(3)放置在对应的V型槽中，通过六个线性促动器(4)带动斜面零件(6)沿着直线导轨(5)运动，以改变V型槽的开口大小以及位置从而改变顶盖(1)的空间位置。
9.根据权利要求8所述的一种全自由度调节的扫描装置，其特征在于，三组所述线性促动器(4)呈正三角形分布在底座(2)上。
10.根据权利要求8所述的一种全自由度调节的扫描装置，其特征在于，所述斜面零件(6)的斜面端用于构成V型槽，所述斜面零件(6)的另一端与所述线性促动器(4)接触连接。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5600476A (en) * 1995-01-30 1997-02-04 Seiko Epson Corporation Optical scanner
CN1879046A (zh) * 2003-09-12 2006-12-13 卡尔蔡司Smt股份公司 光学元件操纵仪
CN104252030A (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 中国科学院云南天文台 一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置
CN106338805A (zh) * 2016-10-31 2017-01-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学元件六自由度微位移调节装置、投影物镜和光刻机
CN107145041A (zh) * 2017-06-30 2017-09-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学元件六自由度定位调节装置、投影物镜及光刻机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602007005778D1 (de) * 2007-04-18 2010-05-20 Hexagon Metrology Ab Tastkopf mit konstanter Rastergeschwindigkeit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5600476A (en) * 1995-01-30 1997-02-04 Seiko Epson Corporation Optical scanner
CN1879046A (zh) * 2003-09-12 2006-12-13 卡尔蔡司Smt股份公司 光学元件操纵仪
CN104252030A (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 中国科学院云南天文台 一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置
CN106338805A (zh) * 2016-10-31 2017-01-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学元件六自由度微位移调节装置、投影物镜和光刻机
CN107145041A (zh) * 2017-06-30 2017-09-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学元件六自由度定位调节装置、投影物镜及光刻机

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