本實(shí)用新型涉及一種基于FPGA的太赫茲成像快速掃描裝置。

背景技術(shù)：

太赫茲成像技術(shù)可以分為連續(xù)波成像技術(shù)和脈沖成像技術(shù)，相比而言連續(xù)波成像技術(shù)具有成像時(shí)間短、成像質(zhì)量好、成本低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。在當(dāng)前的太赫茲連續(xù)波成像技術(shù)中，主要圍繞成像質(zhì)量和掃描速度兩個(gè)方面進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)研究。陣列成像雖然能夠快速成像，但是由于受陣列像素的限制，無(wú)法獲得高質(zhì)量的太赫茲圖像；掃描成像是獲得高質(zhì)量太赫茲成像的技術(shù)，但是掃描速度的限制使其成像時(shí)間太長(zhǎng)。

現(xiàn)有的太赫茲成像快速掃描裝置只是單純的提高電機(jī)運(yùn)行速度，不可避免的帶來(lái)了定位精度下降的問(wèn)題。雖然可以采用后期算法補(bǔ)償?shù)姆绞剑谝欢ǔ潭壬舷ㄎ徊粶?zhǔn)對(duì)成像質(zhì)量的影響。但是額外的算法處理增加了系統(tǒng)復(fù)雜度，延長(zhǎng)了圖像處理時(shí)間，與快速掃描的目的背道而馳。

另外，現(xiàn)有的太赫茲成像快速掃描裝置一般采用單片機(jī)或者ARM作為控制器，憑借其外設(shè)豐富、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擁有多種電機(jī)驅(qū)動(dòng)例程等優(yōu)點(diǎn)，可以較快的完成掃描裝置的研發(fā)。但是低成本的單片機(jī)、ARM的時(shí)鐘速度較慢，并且采用結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的脈沖周期會(huì)比較長(zhǎng)，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速驅(qū)動(dòng)。如果為了提高電機(jī)運(yùn)行速度，一味的減小電機(jī)脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)，則進(jìn)一步惡化了掃描裝置的定位精度，犧牲了成像質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于FPGA的太赫茲成像快速掃描裝置，本實(shí)用新型采用光柵傳感器作為位置反饋裝置，對(duì)快速掃描造成的定位精度下降進(jìn)行實(shí)時(shí)硬件補(bǔ)償，避免了后端算法補(bǔ)償帶來(lái)的額外延時(shí)。采用FPGA作為掃描裝置的控制器，憑借其輸入輸出引腳豐富、具有倍頻功能、程序并行運(yùn)行等特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了快速掃描，在提高太赫茲成像速度的同時(shí)，保證了成像質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種基于FPGA的太赫茲成像快速掃描裝置，包括FPGA控制主板、開(kāi)關(guān)電源模塊、二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架、光柵尺和光柵傳感器，所述光柵尺包括兩個(gè)，分別設(shè)置在支架的X、Y軸方向上，所述光柵傳感器設(shè)置在二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)光柵傳感器進(jìn)行X、Y軸方向上的運(yùn)動(dòng)，使光柵傳感器上的線紋與光柵尺上的線紋產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

所述FPGA控制主板包括依次連接的FPGA主芯片、隔離器和光柵傳感器解碼器，光柵傳感器解碼器通過(guò)光柵傳感器接口與光柵傳感器連接，接收光柵傳感器的X、Y軸兩路正交脈沖信號(hào)，進(jìn)行計(jì)數(shù)，并傳送給FPGA主芯片；

開(kāi)關(guān)電源模塊向FPGA控制主板和二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供電源。

所述二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均設(shè)置有光柵傳感器。

所述二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有夾具，夾具同時(shí)固定在X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，隨X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)做二維移動(dòng)。

所述X軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、X軸電機(jī)和X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，所述X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)X軸電機(jī)工作，所述X軸電機(jī)帶動(dòng)X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿X軸方向運(yùn)動(dòng)。

所述Y軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Y軸電機(jī)和Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，所述Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)Y軸電機(jī)工作，所述Y軸電機(jī)帶動(dòng)Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)。

所述光柵尺包括X軸光柵尺和Y軸光柵尺，其中所述X軸光柵尺設(shè)置在X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)旁邊，設(shè)置在支架上，所述Y軸光柵尺設(shè)置在Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)旁邊，設(shè)置在支架上。

所述光柵傳感器包括X軸光柵傳感器和Y軸光柵傳感器，X軸光柵傳感器緊貼X軸光柵尺并與X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在一起，隨X軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)而作水平移動(dòng)；Y軸光柵傳感器緊貼Y軸光柵尺并與Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在一起，隨Y軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)而作垂直移動(dòng)。

所述FPGA控制主板通過(guò)三路信號(hào)線與X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，包括脈沖信號(hào)線、方向信號(hào)線和使能信號(hào)線；FPGA控制主板輸出三路信號(hào)線與Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，包括脈沖信號(hào)線、方向信號(hào)線和使能信號(hào)線。

所述開(kāi)關(guān)電源模塊使用220V交流電作為輸入，輸出兩路220V交流電源分別給X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)供電，輸出兩路12V直流電源分別給X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電，輸出1路5V直流電源和1路3.3V直流電源給FPGA控制主板供電。

所述使能信號(hào)線的使能信號(hào)為高電平，方向信號(hào)為低電平并且脈沖信號(hào)正常時(shí)，X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別向X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)輸出正向相位差120度的三相交流信號(hào)，X軸電機(jī)通過(guò)X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具水平向右運(yùn)動(dòng)，Y軸電機(jī)通過(guò)Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具垂直向上運(yùn)動(dòng)。

所述使能信號(hào)線的使能信號(hào)為高電平，方向信號(hào)為高電平并且脈沖信號(hào)正常時(shí)，X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別向X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)輸出反向相位差120度的三相交流信號(hào)，X軸電機(jī)通過(guò)X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具水平向左運(yùn)動(dòng)，Y軸電機(jī)通過(guò)Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具垂直向下運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型采用光柵傳感器作為位置反饋裝置，F(xiàn)PGA主芯片讀取光柵傳感器解碼器的數(shù)字量獲得當(dāng)前夾具的準(zhǔn)確位置，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的脈沖信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，使夾具的定位精度不受掃描速度的影響，解決了快速掃描時(shí)精度下降的問(wèn)題。

本實(shí)用新型采用FPGA作為控制主板的主芯片，憑借其輸入輸出引腳豐富、具有倍頻功能、程序并行運(yùn)行等特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了快速掃描，在提高太赫茲成像速度的同時(shí)，保證了成像質(zhì)量；

本實(shí)用新型采用光柵傳感器作為位置反饋裝置，對(duì)快速掃描造成的定位精度下降進(jìn)行實(shí)時(shí)硬件補(bǔ)償，避免了后端算法補(bǔ)償帶來(lái)的額外延時(shí)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的FPGA控制主板原理圖示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)用新型采用光柵傳感器作為位置反饋裝置，對(duì)快速掃描造成的定位精度下降進(jìn)行實(shí)時(shí)硬件補(bǔ)償，避免了后端算法補(bǔ)償帶來(lái)的額外延時(shí)。采用FPGA作為掃描裝置的控制器，憑借其輸入輸出引腳豐富、具有倍頻功能、程序并行運(yùn)行等特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了快速掃描，在提高太赫茲成像速度的同時(shí)，保證了成像質(zhì)量。

本實(shí)用新型由X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)、X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、X軸光柵尺、Y軸光柵尺、X軸光柵傳感器、Y軸光柵傳感器、X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、夾具、支架、FPGA控制主板和開(kāi)關(guān)電源模塊構(gòu)成，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

X軸電機(jī)與X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在一起并安裝在支架上作為水平軸。X軸光柵尺緊貼X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并安裝在支架上。X軸光柵傳感器緊貼X軸光柵尺并與X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在一起，隨X軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)而作水平移動(dòng)。

Y軸電機(jī)與Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在一起并安裝在支架上作為垂直軸。Y軸光柵尺緊貼Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并安裝在支架上。Y軸光柵傳感器緊貼Y軸光柵尺并與Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在一起，隨Y軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)而作垂直移動(dòng)。

夾具同時(shí)固定在X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，隨X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)做二維移動(dòng)。

FPGA控制主板輸出3路信號(hào)線與X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，包括脈沖信號(hào)線、方向信號(hào)線和使能信號(hào)線；FPGA控制主板輸出3路信號(hào)線與Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，包括脈沖信號(hào)線、方向信號(hào)線和使能信號(hào)線。

X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出三相交流信號(hào)線與X軸電機(jī)連接；Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出三相交流信號(hào)線與Y軸電機(jī)連接。

X軸光柵傳感器輸出3路信號(hào)線，包括2路正交計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)線和1路中心點(diǎn)脈沖信號(hào)線，與FPGA控制主板連接；Y軸光柵傳感器輸出3路信號(hào)線，包括2路正交計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)線和1路中心點(diǎn)脈沖信號(hào)線，與FPGA控制主板連接。

開(kāi)關(guān)電源模塊使用220V交流市電作為輸入，輸出2路220V交流電源分別給X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)供電，輸出2路12V直流電源分別給X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和Y軸驅(qū)動(dòng)器供電，輸出1路5V直流電源和1路3.3V直流電源給FPGA控制主板供電。

FPGA控制主板電路結(jié)構(gòu)

FPGA控制主板主要包括FPGA主芯片、隔離器、光柵傳感器解碼器，原理圖如圖2所示。

FPGA主芯片型號(hào)是EP4CE30F23C7，它的輸入輸出口與隔離器連接。其中，P21、P20、R21引腳配置為輸出口，通過(guò)隔離器與X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口的脈沖信號(hào)線、方向信號(hào)線和使能信號(hào)線連接；P15、R19、R17引腳配置為輸出口，通過(guò)隔離器與Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口的脈沖信號(hào)線、方向信號(hào)線和使能信號(hào)線連接；P22、U20、V22、Y22、M4、M3、M2、P16引腳配置為輸入口，通過(guò)隔離器與光柵傳感器解碼器8位數(shù)字量信號(hào)D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7連接；N17、N20引腳配置為輸出口，通過(guò)隔離器與光柵傳感器解碼器通道選擇控制信號(hào)EN1、EN2連接；P17、W22引腳配置為輸出口，通過(guò)隔離器與光柵傳感器解碼器數(shù)字量模式選擇控制信號(hào)SEL1、SEL2連接；R18、R20引腳配置為輸出口，通過(guò)隔離器與光柵傳感器解碼器的復(fù)位控制信號(hào)RSTX、RSTY連接；M1、L7引腳配置為輸入口，通過(guò)隔離器與X軸光柵傳感器接口和Y軸光柵傳感器接口的中心點(diǎn)脈沖信號(hào)CHIX、CHIY連接。

隔離器由6個(gè)型號(hào)為T(mén)XB0104PWR的數(shù)字電平轉(zhuǎn)換芯片組成，左側(cè)使用3.3V直流電源供電，與FPGA主芯片的輸入輸出口連接；右側(cè)使用5V直流電源供電，與X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口、光柵傳感器解碼器、X軸光柵傳感器接口和Y軸光柵傳感器接口連接。實(shí)現(xiàn)FPGA主芯片輸入輸出口與外部設(shè)備信號(hào)線的隔離與電平轉(zhuǎn)換。

X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口又與X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接。其中，引腳1連接脈沖信號(hào)線，引腳2連接方向信號(hào)線，引腳3連接使能信號(hào)線。

Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口又與Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接。其中，引腳1連接脈沖信號(hào)線，引腳2連接方向信號(hào)線，引腳3連接使能信號(hào)線。

光柵傳感器解碼器型號(hào)是HCTL-2032-SC，又與33MHz晶振、X軸光柵傳感器接口、Y軸光柵傳感器接口連接。其中，引腳5連接33MHz晶振的輸出引腳3；引腳14、引腳15分別連接X(jué)軸光柵傳感器接口的引腳6、引腳8；引腳13、引腳16分別連接Y軸光柵傳感器接口的引腳6、引腳8。

X軸光柵傳感器接口又與X軸光柵傳感器連接。其中，引腳6、引腳8連接2路正交計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)線，引腳9連接中心點(diǎn)脈沖信號(hào)線。

Y軸光柵傳感器接口又與Y軸光柵傳感器連接。其中，引腳6、引腳8連接2路正交計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)線，引腳9連接中心點(diǎn)脈沖信號(hào)線。

電機(jī)工作方式

如上所述，F(xiàn)PGA主芯片P21引腳、P20引腳、R21引腳通過(guò)隔離器、X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口，與X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，分別作為脈沖信號(hào)、方向信號(hào)和使能信號(hào)；FPGA主芯片P15引腳、R19引腳、R17引腳通過(guò)隔離器、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口，與Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接。信號(hào)時(shí)序圖如圖3所示。

使能信號(hào)為高電平，方向信號(hào)為低電平并且脈沖信號(hào)正常時(shí)，X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別向X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)輸出正向相位差120度的三相交流信號(hào)，X軸電機(jī)通過(guò)X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具水平向右運(yùn)動(dòng)，Y軸電機(jī)通過(guò)Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具垂直向上運(yùn)動(dòng)。

使能信號(hào)為高電平，方向信號(hào)為高電平并且脈沖信號(hào)正常時(shí)，X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別向X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)輸出反向相位差120度的三相交流信號(hào)，X軸電機(jī)通過(guò)X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具水平向左運(yùn)動(dòng)，Y軸電機(jī)通過(guò)Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具垂直向下運(yùn)動(dòng)。

光柵傳感器工作方式

如上所述，光柵尺緊貼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并固定在支架上，光柵傳感器緊貼光柵尺并固定在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，光柵傳感器發(fā)生位移，光柵傳感器上的線紋與光柵尺上的線紋產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)每達(dá)到一個(gè)固定的距離，光柵傳感器的2路正交計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)線各輸出一個(gè)脈沖，且這2個(gè)脈沖為正交關(guān)系。光柵傳感器解碼器通過(guò)光柵傳感器接口與光柵傳感器連接，接收光柵傳感器的2路正交脈沖信號(hào)，進(jìn)行計(jì)數(shù)，并可以通過(guò)8位數(shù)字量信號(hào)傳送給FPGA主芯片。由此，F(xiàn)PGA主芯片可以通過(guò)8位數(shù)字量計(jì)算出目前光柵傳感器所在位置。同時(shí)，夾具也固定在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，與X軸光柵傳感器和Y軸光柵傳感器的相對(duì)距離恒定，所以，F(xiàn)PGA主芯片可以計(jì)算得到夾具所在位置。

光柵尺的中心點(diǎn)具有光柵傳感器可識(shí)別標(biāo)志。當(dāng)光柵傳感器運(yùn)行到光柵尺中點(diǎn)時(shí)，其中心點(diǎn)脈沖信號(hào)線輸出一個(gè)單脈沖，此單脈沖可以通過(guò)光柵傳感器接口、隔離器傳送給FPGA主芯片。由此，F(xiàn)PGA主芯片可以判斷光柵傳感器是否運(yùn)行到光柵尺中點(diǎn)。

光柵傳感器運(yùn)行到光柵尺中點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)PGA主芯片通過(guò)復(fù)位控制信號(hào)RSTX、RSTY對(duì)光柵傳感器的數(shù)字量進(jìn)行清零。

光柵傳感器沿光柵尺運(yùn)行，光柵傳感器解碼器對(duì)正交脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。FPGA主芯片通過(guò)通道選擇控制信號(hào)EN1、EN2來(lái)決定讀取X軸還是Y軸的光柵傳感器正交脈沖計(jì)數(shù)數(shù)值。

光柵傳感器解碼器的正交脈沖計(jì)數(shù)器位數(shù)是32位，記為C[0:31]，而其數(shù)字量信號(hào)的位數(shù)是8位，記為D0～D7。所以，需要分4次，才能將一次正交脈沖計(jì)數(shù)數(shù)值全部傳送給FPGA主芯片。FPGA主芯片通過(guò)數(shù)字量模式選擇控制信號(hào)SEL1、SEL2來(lái)決定讀取正交脈沖計(jì)數(shù)器的哪組8位數(shù)字量。

通道選擇控制信號(hào)EN1、EN2，數(shù)字量模式選擇控制信號(hào)SEL1、SEL2和8位數(shù)字量信號(hào)D0～D7關(guān)系如表1所示。

表1光柵傳感器解碼器的控制信號(hào)與數(shù)字量信號(hào)的邏輯關(guān)系

表中，“0”表示低電平，“1”表示高電平。

使用本實(shí)用新型裝置，對(duì)夾具上的樣品進(jìn)行100mm×100mm范圍的快速掃描，寬度100mm，記為W，高度100mm，記為H。對(duì)樣品Y軸掃描的步進(jìn)需求為2mm，記為L(zhǎng)_s。夾具與X軸光柵傳感器和Y軸光柵傳感器的相對(duì)距離均為50mm，記為L(zhǎng)_j。光柵尺線紋分辨率1um，即每當(dāng)光柵傳感器相對(duì)于光柵尺運(yùn)動(dòng)1um的距離，光柵傳感器輸出一對(duì)正交脈沖，光柵傳感器解碼器的正交脈沖計(jì)數(shù)器加1。假設(shè)夾具初始位置在X軸光柵尺中心點(diǎn)的左方和Y軸光柵尺中心點(diǎn)的下方。

本實(shí)用新型裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)夾具上的樣品快速掃描的步驟為：

步驟一：FPGA控制主板通過(guò)X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制X軸電機(jī)，使X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)X軸光柵傳感器運(yùn)行到X軸光柵尺中心點(diǎn)時(shí)，X軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，并且FPGA主芯片復(fù)位光柵傳感器的數(shù)字量信號(hào)。然后FPGA控制主板通過(guò)X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制X軸電機(jī)，使X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FPGA主芯片讀取到光柵傳感器解碼器的X軸正交脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值為50000，即1000×L_j時(shí)，X軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具位于X軸光柵尺的中心點(diǎn)。

步驟二：FPGA控制主板通過(guò)Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制Y軸電機(jī)，使Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)Y軸光柵傳感器運(yùn)行到Y(jié)軸光柵尺中心點(diǎn)時(shí)，Y軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，并且FPGA主芯片復(fù)位光柵傳感器的數(shù)字量信號(hào)。然后FPGA控制主板通過(guò)Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制Y軸電機(jī)，使Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FPGA主芯片讀取到光柵傳感器解碼器的Y軸正交脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值為50000，即1000×L_j時(shí)，Y軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具同時(shí)位于X軸和Y軸光柵尺的中心點(diǎn)。

步驟三：FPGA主芯片復(fù)位光柵傳感器的數(shù)字量信號(hào)，然后FPGA控制主板通過(guò)X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制X軸電機(jī)，使X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FPGA主芯片讀取到光柵傳感器解碼器的X軸正交脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值為50000，即時(shí)，X軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具位于待掃描區(qū)域的X軸原點(diǎn)。

步驟四：FPGA主芯片復(fù)位光柵傳感器的數(shù)字量信號(hào)，然后FPGA控制主板通過(guò)Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制Y軸電機(jī)，使Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FPGA主芯片讀取到光柵傳感器解碼器的Y軸正交脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值為50000，即時(shí)，Y軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具同時(shí)位于待掃描區(qū)域的X軸原點(diǎn)和Y軸原點(diǎn)。

步驟五：FPGA主芯片復(fù)位光柵傳感器的數(shù)字量信號(hào)，然后FPGA控制主板通過(guò)X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制X軸電機(jī)，使X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FPGA主芯片讀取到光柵傳感器解碼器的X軸正交脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值為100000，即1000×W時(shí)，X軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具位于待掃描區(qū)域的X軸終點(diǎn)。

步驟六：FPGA主芯片復(fù)位光柵傳感器的數(shù)字量信號(hào)，然后FPGA控制主板通過(guò)Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制Y軸電機(jī)，使Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FPGA主芯片讀取到光柵傳感器解碼器的Y軸正交脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值為2000，即1000×L_s時(shí)，Y軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具沿Y軸向下運(yùn)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)距離。

步驟七：FPGA主芯片復(fù)位光柵傳感器的數(shù)字量信號(hào)，然后FPGA控制主板通過(guò)X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制X軸電機(jī)，使X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FPGA主芯片讀取到光柵傳感器解碼器的X軸正交脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值為100000，即1000×W時(shí)，X軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具回到待掃描區(qū)域的X軸原點(diǎn)。

步驟八：FPGA主芯片復(fù)位光柵傳感器的數(shù)字量信號(hào)，然后FPGA控制主板通過(guò)Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制Y軸電機(jī)，使Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾具向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FPGA主芯片讀取到光柵傳感器解碼器的Y軸正交脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值為2000，即1000×L_s時(shí)，Y軸電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具繼續(xù)沿Y軸向下運(yùn)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)距離。

步驟九：重復(fù)步驟五～步驟八，使夾具做逐行掃描。直到夾具沿Y軸的運(yùn)動(dòng)距離累計(jì)超過(guò)高度，即∑L_s＞H時(shí)，X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)均停止運(yùn)動(dòng)，快速掃描完成。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。