精密数控三维样品台的设计与应用

论文摘要

2003年2月份,欧盟议会和欧盟理事会发布了《废旧电子电气》设备指令和《RoHS指令》(RoHS指令全称为The Restriction of the use of certain Hazardous substances in Electronical and Electronic Equipment), RoHS指令指的是在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令,也称2002/95/EC指令,欧盟在2005年又以2005/618/EC决议的形式对其进行了补充。RoHS指令和WEEE指令规定纳入有害物质限制管理和报废回收管理的有十大类102种产品,几乎包含了所有的电子产品、电器设备、医疗器械、通信设备、安防信息产品等,而且不仅包括上述产品中的各种整机,还包括用来生产整机所使用的零部件、原材料和外包装件,关系到了整个生产链。根据中国电器工业协会的最新数据,2004年一季度,我国机电产品出口在我国出口中所占比重达55%,而欧盟已经成为中国机电产品出口的主要市场。世界各国对RoHS指令反响强烈,高度关注。我国是制造业大国,同时也是产品出口大国,出口产品总量的百分之七十以上都与RoHS指令有关,2004年以来,我国制定了电子产业急需的材料、工艺以及名词术语、测试方法和试验方法等基础标准。为了使我国出口的电子产品能够达到RoHS指令的标准,需要对产品或者原材料进行RoHS检测,目前较为常用的RoHS检测仪器是X荧光分析仪,采用此仪器进行检测时需要将待测样品放在样品台上,通过移动样品台对样品各部位进行检测,而目前市面上的样品台普遍有造价较高或者操作不便等缺点,所以根据X荧光分析仪测量要求设计一台能够在三维方向上精密移动的样品台来实现对样品的分析,具有广泛的应用前景和实际意义。本论文结合当前样品台的研究现状,利用单片机的成熟技术和稳定性能来作为主控芯片,采用CPLD配合控制电机完成一定的逻辑转换功能,利用步进电机的线性特性,来设计数控三维样品台,使其既能达到高精度,速度快,寿命长,自动化程度高,实现对样品的精确测量。本设计还可应用于各个领域的样品观测中,可以减少操作的复杂度,有效提高观测精度,同时降低成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 三维样品台的研究现状
• 1.3 研究内容及组织形式
• 第2章 系统组成及原理
• 2.1 系统组成
• 2.2 系统实现原理
• 2.2.1 三维定点技术
• 2.2.2 系统实现方法
• 2.3 样品台的技术指标
• 第3章 系统方案设计
• 3.1 单片机的选择
• 3.1.1 单片机简介
• 3.1.2 STC89C52 系列单片机特性简介
• 3.2 CPLD 的选择
• 3.3 步进电机以及步进电机驱动器的选型
• 3.3.1 步进电机
• 3.3.2 步进电机驱动器
• 第4章 样品台的硬件电路设计
• 4.1 总体设计
• 4.2 相关模块设计
• 第5章 样品台的软件实现
• 5.1 电机驱动程序的实现
• 5.2 计算机控制端程序设计
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的成果