[发明专利]一种跨尺度微纳结构激光制造检测系统及控制方法

权利要求书

1.一种跨尺度微纳结构激光制造检测系统，其特征在于，包括主控芯片、激光发生器、光子转换器、显示交互平台、压电控制器和微纳米平移台；

所述主控芯片是系统的核心控制单元，起到协调控制系统中其他各个部件的作用；所述微纳米平移台的作用是承载待制造和检测的微纳结构单元，能够在三轴方向上实现位移，微纳米平移台通过压电控制器与主控芯片进行通讯；所述主控芯片下达指令给压电控制器，所述压电控制器根据指令改变微纳米平移台的三轴位置，所述微纳米平移台的三轴位置能同步传回主控芯片；

所述激光发生器的作用是产生激光，进行制造检测工作，激光检测结果经由光子转换器将光信号转换为电信号传回主控芯片；

所述显示交互平台受主控芯片控制，用于人机交互，完成工作模式选择、检测参数设置、实时位置显示；

一种跨尺度微纳结构激光制造检测系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：通过显示交互平台进行工作模式选择，包括三种工作模式，分别为实时定位检测模式、扫描检测模式和单点检测模式，对应不同的工作需求；

所述实时定位检测模式中微纳米平移台在每个检测点都停留，对当前检测点检测完成后进行下一个点的检测，直到完成所有检测点的检测工作；所述扫描检测模式中微纳米平移台不在检测点停留，按照预先制定的检测方式和路径微纳米平移台在连续移动中完成所有检测点的检测工作；所述单点检测模式中微纳米平移台停留在单个检测点进行多次检测；

步骤2：根据步骤1所选择的工作模式，完成各个工作模式所对应的检测工作，具体如下：

步骤2-1：实时定位检测模式；

步骤2-1-1：检查检测系统中各个部件的连接状况，确保各个部件正确连接；

步骤2-1-2：通过显示交互平台进行检测参数设置，包括：(1)三轴方向上的检测范围，用于确定本次检测的总检测区域；(2)三轴方向上的检测步长，用于确定相邻两个检测点之间的检测距离间隔；(3)检测时在单个检测点的光子脉冲计数时间及停留时间；光子脉冲计数时间被定义为：激光发生器发射激光检测时会产生光子信号，经过光子转换器转换为电脉冲信号，主控芯片在设定时间内对电脉冲信号计数换算为光强度值，该设定时间即为光子脉冲计数时间；停留时间为微纳米平移台到达检测点之后、开始进行光子脉冲计数前的停留等待时间；

步骤2-1-3：主控芯片发送位置指令，压电控制器接收到位置指令之后，将位置指令转化为电压信号传输给微纳米平移台，微纳米平移台根据电压的变化进行位置移动；微纳米平移台将自身的实时位置反馈给主控芯片，主控芯片在判断微纳米平移台已经到达指定的位置之后，停留等待一段时间等平台稳定；激光发生器发射激光进行检测，光信号经过光子转换器转换为电脉冲信号，主控芯片进行光子脉冲计数工作；计数完成之后，将该检测点的位置、检测所用时间、光子脉冲计数值信息存储；

步骤2-1-4：重复步骤2-1-3完成下一个检测点的检测，直到检测范围内所有的检测点均完成检测；

步骤2-2：扫描检测模式；

步骤2-2-1：检查检测系统中各个部件的连接状况，确保各个部件正确连接；

步骤2-2-2：通过显示交互平台进行检测参数设置，包括：(1)三轴方向上的检测范围；(2)检测时间间隔，即扫描检测过程中相邻两个检测点之间的检测相差的时间间隔；(3)光子脉冲计数时间；

步骤2-2-3：主控芯片发送指令开始扫描检测，按照预先指定的路径进行，每经过一个检测时间间隔，读取此时微纳米平移台的位置，并进行一次光子脉冲计数；将此次检测时微纳米平移台的位置、检测时间和脉冲计数值进行存储，完成一个检测点的检测工作；

步骤2-2-4：按照预先指定的路径完成所有检测点的检测，检测过程中微纳米平移台不停留；

步骤2-3：单点检测模式；

步骤2-3 -1：检查检测系统中各个部件的连接状况，确保各个部件正确连接；

步骤2-3 -2：通过显示交互平台进行检测参数设置，包括：(1)检测点的三轴坐标；(2)检测时间周期，即扫描检测过程中对同一个检测点进行检测的时间间隔；(3)检测次数；

步骤2-3 -3：主控芯片发送位置指令，通过压电控制器传输电压信号到微纳米平移台，微纳米平移台根据电压变化移动到指定的位置，再通过位置反馈判断检测点已经移动到位之后，开始检测工作；主控芯片对检测点进行光子脉冲计数，并将本次检测的位置信息、光子脉冲计数值和时间进行数据存储；

步骤2-3 -4：按照检测时间周期的间隔，重复对步骤2-2-3指定的检测点进行检测，直到达到检测次数；

步骤3：对检测过程中存储的数据进行处理：对于实时定位检测模式和扫描检测模式中存储的数据，采用成像算法将检测的结果处理成可视图像；对于单点检测模式中存储的数据，直接显示数据。