[发明专利]一种光栅刻划机的控制装置

说明书

技术领域

本发明属于衍射光栅制备技术领域，特别涉及一种光栅刻划机的控制装置。

背景技术

作为一种独特的分光元件，刻划光栅以其光谱范围宽，色散率大，分辨率好，衍射效率高等优点，广泛应用于光谱分析仪器、波分复用器等光学仪器中，涉及物理学、生物化学、生命科学、冶金学、天文学、光通信领域等诸多科学领域。刻划光栅对刻槽形状的基本要求，决定了在现有技术条件下只能利用刻划机制备。传统的光栅刻划机主要有依靠马达带动丝杠分度的纯机械式、莫尔条纹控制式和干涉伺服控制式。纯机械刻划机是用丝杆进行分度的，它的刻划误差较大，已经远远不能满足中阶梯光栅刻划的需要；莫尔条纹控制的刻划机是结合特定分光系统，用光电倍增管接收刻划机滑座移动所引起的莫尔条纹，产生信号经电子控制器控制电磁离合器、蜗杆和蜗轮的运动。这种控制方法较纯机械式的刻划机有了很大改进，但受电子控制器、电磁离合器控制精度的影响，刻划机的精度仍不能达到理想情况；用干涉仪控制刻划过程，实际上是将产生在光栅第n条刻槽的误差通过第(n+1)条刻槽的位移来校正，这样主要是将累积和局部误差减小到较低的程度，对光栅整个的刻划过程仍有较大影响。目前，也有应用8031单片机对光栅刻划机进行控制的系统，但单片机在编程控制方面对设计人员要求较高，不易掌握，故参数调整繁琐，系统不灵活，且外围电路复杂，易产生干扰信号。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种光栅刻划机的控制装置，该装置通过可编程控制器(Programmable logic Controller，PLC)来控制光栅刻划机，精确控制光栅的刻槽形状和光栅常数，光栅参数调整方便，可以有效地减小刻划误差，使光栅刻划机控制精度达到一个新的高度，且操作方便。

本发明的技术方案如下：

一种光栅刻划机的控制装置，其构成包括上位机22、可编程控制器1、伺服控制系统和温度控制系统：

所述的可编程控制器1由中央处理器5、电源2、存储器3、I/O扩展口4和输入/输出接口电路组成，

所述的伺服控制系统包括工作台伺服控制和刻刀伺服控制两部分：

所述的可编程控制器1的第一驱动信号输出端经由第一伺服驱动器8、第一伺服电机10与带动刀桥14的凸轮相连，第一伺服电机10通过刀桥14的运动实现刻刀23对光栅基坯24的刻划动作，与第一伺服电机同轴的第一编码器11又将第一伺服电机的运动反馈给所述的第一伺服驱动器8，构成刻刀伺服控制；

所述的可编程控制器1的第二驱动信号输出端经由第二伺服驱动器9、第二伺服电机12与工作台16相连，与第二伺服电机同轴的第二编码器13又将第二伺服电机12的运动反馈给所述的第二伺服驱动器9，构成工作台伺服控制；

与工作台16同步移动的光栅尺18和读数头15将代表工作台位移量的信号经模拟量输入模块7输入所述的可编程控制器1的I/O扩展口4，所述的可编程控制器1经数据处理后适时适量地驱动所述的工作台16和刻刀23的运动，形成位置闭环控制；

所述的温度控制系统由所述的可编程控制器1的模拟量输出模块6及其依次相连的可控硅触发器21、可控硅20、电加热板17、测量工作台的温度的铂热电阻传感器19和所述的可编程控制器1的模拟量输入模块7组成，适时控制和调整电加热板17的工作，使工作台处于合适的温度环境下工作；

在所述的可编程控制器1的控制过程中，上位机22发送指令或目标位移量给所述的可编程控制器1，所述的可编程控制器1按照设定的参数或预先编写的运动程序向伺服驱动器发出信号进行控制。

所述的可编程控制器1为三菱Fx1N-60-MT的可编程控制器。

所述的伺服驱动器为三菱MR-J2S-40A的伺服驱动器。

所述的伺服电机为三菱HC-KFS-43的伺服电机。

所述的模拟量输入模块7为三菱Fx2N-4AD-PT温度传感器用模拟量输入模块。

所述的模拟量输出模块6为三菱Fx2N-2DA模拟量输出模块。

所述的可控硅触发器21为三菱NZK-1F型可控硅触发器。

所述的铂热电阻传感器19为三菱Pt100铂热电阻传感器。

所述的可编程控制器1输出的公共端子(COM₀)分别和所述的第一伺服驱动器8、第二伺服驱动器9的CN1A接口的公共端(SG)相连接，该可编程控制器1的输出端子Y1和Y5分别接CN1A的脉冲控制端子PP和NP。

所述的可控硅触发器21的两组控制端子K1、G1和K2、G2分别输出信号控制所述的可控硅20的导通或截止。