RU2505392C2

RU2505392C2 - X-ray micro tomograph manipulator

Info

Publication number: RU2505392C2
Application number: RU2012114008/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Мирзоевич Осипов; Олег Юрьевич Осипов; Михаил Григорьевич Шепеленко; Владимир Иванович Сырямкин; Артем Шамильевич Буреев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Электромехатронные системы" (ООО "ЭМС")
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2014-01-27
Also published as: RU2012114008A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: manipulator comprises object table rotating about and displacing along vertical axis Z, platforms for X-ray optical circuit hardware moving along platform horizontal axis X, microprocessor control device and case. Said platforms are mounted along said X axis at separate moving carriages fitted in guides fixed at said case. Magnetic core, a rotor, of appropriate linear electric mechanotronic drive module is fixed to every platform, moving feedback optical transducer has inductors mounted together with optical transducer signal receiver are fixed at said case. Said object table is mounted at splined sleeve inner part displacing in vertical axis Z and fixed to said linear electric mechanotronic drive module. Rotor of said segment-type linear electric mechanotronic drive module is mounted at splined sleeve outer part.

EFFECT: perfected design.

3 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в манипуляционных системах автоматизированных технологических комплексов, где требуется точное перемещение деталей и изделий, приборов и исследуемых образцов и т.п.The invention relates to robotics and can be used in handling systems of automated technological complexes where precise movement of parts and products, devices and test samples, etc. is required.

Известны манипуляторы, предназначенные для переноса и установки изделий в положения, требуемые для обеспечения требований технологии.Known manipulators designed to transfer and install products in the positions required to meet the requirements of the technology.

1. Манипулятор-платформа по патенту РФ №2093344.1. The platform manipulator according to the patent of the Russian Federation No. 2093344.

2. Манипулятор ЕР 0725710 В1, опубл. 30.12.1998 г.2. The manipulator EP 0725710 B1, publ. 12/30/1998

Недостатком аналогов является отсутствие возможностей обеспечения перемещения с высокой точностью (порядка 1 мкм), например, рентгеновских приборов и исследуемых образцов.The disadvantage of analogues is the lack of ability to provide movement with high accuracy (of the order of 1 μm), for example, X-ray devices and test samples.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к изобретению является манипулятор-платформа по патенту РФ №2365488 для лазерного технологического комплекса, выполненная на электроприводах прямого действия с инкрементальными датчиками обратной связи, содержащий два дуговых электропривода, один электропривод вращательного типа и один линейный электропривод. Прототип обеспечивает перемещение детали тремя вращательными и одним поступательным движением. Указанные электроприводы обеспечивают точность перемещения не выше 0,005 0,01 мм, а также не обеспечивают необходимой точности перемещения источника и приемника рентгеновского излучения и исследуемых или обрабатываемых образцов по технологии исследования.The closest analogue in technical essence to the invention is a platform manipulator according to RF patent No. 2365488 for a laser technological complex, made on direct-acting electric drives with incremental feedback sensors, containing two arc electric drives, one rotary type electric drive and one linear electric drive. The prototype provides movement of the part in three rotational and one translational motion. These electric drives provide an accuracy of movement of not higher than 0.005 0.01 mm, and also do not provide the necessary accuracy of movement of the source and receiver of x-ray radiation and the studied or processed samples using research technology.

Задача изобретения - повышение точности перемещения и обеспечение технологичтости исследования.The objective of the invention is to improve the accuracy of movement and ensuring the technological effectiveness of the study.

Поставленная задача достигается тем, что в манипулятор рентгеновского микротомографа, содержащий объектный столик, вращающийся вокруг вертикальной оси Z и подвижный вдоль нее, подвижные вдоль горизонтальной оси X платформы для аппаратуры рентгенооптического тракта, устройство микропроцессорного управления и корпус, внесены новые конструктивные признаки, а именно: платформы смонтированы вдоль горизонтальной оси X на отдельных и подвижных каретках, установленных на направляющих, смонтированных неподвижно на корпусе, к каждой платформе прикреплен неподвижно магнитопровод-ротор соответствующего линейного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи, индукторы которых и приемники сигнала оптических датчиков смонтированы неподвижно на корпусе, объектный столик смонтирован на внутренней части шлицевой втулки, подвижной вдоль вертикальной оси Z, и прикреплен неподвижно к магнитопровод-ротору линейного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи, ротор сегментного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи смонтирован на внешней части шлицевой втулки, индукторы которых вместе с приемниками сигналов оптических датчиков смонтированы неподвижно на корпусе.This object is achieved by the fact that in the x-ray microtomograph manipulator containing an object stage rotating around the vertical Z axis and moving along it, the platforms for the X-ray optical path apparatus moving along the horizontal axis X, the microprocessor control device and the housing are introduced with new design features, namely: platforms are mounted along the horizontal axis X on separate and movable carriages mounted on rails mounted motionlessly on the housing, to each platform the rotor of the corresponding linear electromechatronic motion module is fixedly mounted with the moving part of the optical feedback sensor, the inductors of which and the signal sensors of the optical sensors are fixedly mounted on the housing, the object stage is mounted on the inside of the spline sleeve movable along the vertical Z axis and fixedly fixed to the magnetic circuit to the rotor of the linear electromechatronic motion module with the moving part of the optical feedback sensor, the segmented electric rotor The echronic movement module with the moving part of the optical feedback sensor is mounted on the outer part of the spline sleeve, the inductors of which, together with the signal sensors of the optical sensors, are mounted stationary on the housing.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением - повышенная точность перемещения (±0,5 мкм), т.е. манипулятор обеспечивает послойную фиксацию срезов исследуемых образцов 1 мкм.The technical result achieved by the claimed invention is increased displacement accuracy (± 0.5 μm), i.e. the manipulator provides layer-by-layer fixation of sections of the investigated samples 1 μm.

На фиг.1 представлен общий вид манипулятора с устройством микропроцессорного управления позиционированием компонентов рентгеновского микротомографа; на фиг.2 - кинематическая схема; на фиг.3 - вид А на разрез манипулятора.Figure 1 presents a General view of the manipulator with the device microprocessor control positioning of the components of the x-ray microtomograph; figure 2 is a kinematic diagram; figure 3 is a view A in section of the manipulator.

Манипулятор (фиг.1) содержит устройство микропроцессорного управления 1, платформы крепления 2 и 3 источника и приемника рентгеновского излучения, соответственно, рабочий стол 4 для установки исследуемых образцов, платформы 2 и 3, смонтированы на отдельных, подвижных вдоль горизонтальной оси X на каретках 5 и 6, смонтированных подвижно на направляющих 7 и 8, установленных на корпусе 9, к каждой платформе прикреплен неподвижно магнитопровод-ротор 10 и 11 соответствующего линейного электромехатронного модуля движения по горизонтальной оси X, индукторы 12 и 13 которых смонтированы неподвижно на корпусе 9, рабочий стол 4 смонтирован на подвижной вдоль вертикальной оси внутренней части 14 шлицевой втулки (фиг.2) и прикреплен неподвижно к магнитопровод-ротору 15 линейного электромехатронного модуля движения вертикальной оси Z, внешняя часть 16 шлицевой втулки смонтирована на вращающемся магнитопровод-роторе 17 сегментного электромехатронного модуля движения, индукторы 18 и 19 которых, соответственно, смонтированы неподвижно на корпусе 9. Линейные и сегментный электромехатронные модули движения содержат оптические датчики положения с движущейся частью 20, 21, 22 и 23, расположенными, соответственно, на магнитопровод-роторах 10, 11, 15 и 17, с приемниками сигналов 24, 25, 26 и 27, соответственно, используемые устройством микропроцессорного управления 1 для организации обратной связи (фиг.1). Кинематическая схема манипулятора (фиг.2) обеспечивает демонстрацию устройства рентгеновского микротомографа, облегчая понимание технологию его функционирования. По оси рентгенооптического тракта X на платформах 2 и 3, смонтированных на корпусе 9, расположены источник и приемник рентгеновского излучения, соответственно, источник РИ и приемник РИ, перемещаемыми вдоль оси X. По оси Z расположен объектный столик 4 с испытуемым образцом, перемещаемым вокруг и вдоль оси Z.The manipulator (figure 1) contains a microprocessor control device 1, mounting platforms 2 and 3 of the source and receiver of x-ray radiation, respectively, a desktop 4 for installing test samples, platforms 2 and 3, mounted on separate carriages along the horizontal axis X on carriages 5 and 6 mounted movably on guides 7 and 8 mounted on the housing 9, a magnetic core-rotor 10 and 11 of the corresponding linear electromechatronic module of movement along the horizontal axis X is fixed to each platform, inductance the holes 12 and 13 of which are mounted motionlessly on the housing 9, the working table 4 is mounted on a spline sleeve movable along the vertical axis of the inner part 14 (FIG. 2) and fixedly attached to the magnetic rotor 15 of the linear electromechatronic module of movement of the vertical Z axis, the outer part 16 is spline the bushings are mounted on a rotating magnetic rotor-rotor 17 of a segmented electromechatronic motion module, the inductors 18 and 19 of which, respectively, are mounted stationary on the housing 9. The linear and segmented electromechatronic modules move They contain optical position sensors with a moving part 20, 21, 22 and 23 located, respectively, on the magnetic rotors 10, 11, 15 and 17, with signal receivers 24, 25, 26 and 27, respectively, used by the microprocessor control device 1 for the organization of feedback (figure 1). The kinematic diagram of the manipulator (figure 2) provides a demonstration of the device x-ray microtomograph, facilitating understanding of the technology of its functioning. On the X-ray optical path X on the platforms 2 and 3 mounted on the housing 9, there are an X-ray source and an X-ray source and, respectively, an X-ray source and a X-ray receiver, moved along the X axis. An object stage 4 with a test sample, moved around and along the z axis.

Манипулятор работает следующим образом. Устройство микропроцессорного управления 1 (фиг.1), в соответствии с технологией исследования, подает сигналы управления на индукторы 12 и 13 линейных электромехатронных модулей движения для выставки в необходимое положение вдоль оси X рентгенооптического тракта источника и приемника рентгеновского излучения для получения четких рентгеновских изображений. После выставки источника и приемника, необходимо перемещать и вращать рабочий стол 4 с исследуемыми образцами вдоль и вокруг оси Z, что осуществляется подачей от микропроцессора 1 сигналов управления на индукторы 18 и 19 соответственно линейного и сегментного электромехатронных модулей движения, в соответствии с технологией исследования. Сигналы о положении при перемещении платформы 2 и 3 источника и приемника, соответственно, рабочего стола 4, поступают от приемников сигналов датчиков положения 24, 25, 26 и 27 и используются устройством микропроцессорного управления 1 в обратной связи линейных и сегментного электромехатронных модулей движения, что обеспечивает требуемую точность перемещения.The manipulator works as follows. The microprocessor control device 1 (Fig. 1), in accordance with the research technology, supplies control signals to the inductors 12 and 13 of the linear electromechatronic motion modules for exhibiting at the required position along the X axis of the x-ray optical path of the x-ray source and receiver to obtain clear x-ray images. After the source and receiver are displayed, it is necessary to move and rotate the desktop 4 with the samples to be studied along and around the Z axis, which is accomplished by supplying control signals from the microprocessor 1 to the inductors 18 and 19, respectively, of linear and segment electromechatronic motion modules, in accordance with the research technology. The position signals when moving the platforms 2 and 3 of the source and receiver, respectively, of the desktop 4, come from the receivers of the signals of the position sensors 24, 25, 26 and 27 and are used by the microprocessor control device 1 in the feedback of linear and segment electromechatronic motion modules, which ensures required accuracy of movement.

Claims

Манипулятор рентгеновского микротомографа, содержащий объектный столик, вращающийся вокруг вертикальной оси Z и подвижный вдоль нее, подвижные вдоль горизонтальной оси X платформы для аппаратуры рентгенооптического тракта, устройство микропроцессорного управления и корпус, отличающийся тем, что платформы смонтированы вдоль горизонтальной оси X на отдельных и подвижных каретках, установленных на направляющих, смонтированных неподвижно на корпусе, к каждой платформе прикреплен неподвижно магнитопровод-ротор соответствующего линейного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи, индукторы которых и приемники сигнала оптических датчиков смонтированы неподвижно на корпусе, объектный столик смонтирован на подвижной вдоль вертикальной оси Z внутренней части шлицевой втулки и прикреплен неподвижно к магнитопровод-ротору линейного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи, ротор сегментного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи смонтирован на внешней части шлицевой втулки, индукторы которых вместе с приемниками сигналов оптических датчиков смонтированы неподвижно на корпусе. An X-ray microtomograph manipulator containing an object stage rotating around the vertical Z axis and movable along it, platforms for X-ray optical paths moving along the horizontal axis X, a microprocessor control device and a housing, characterized in that the platforms are mounted along the horizontal X axis on separate and movable carriages mounted on rails mounted motionlessly on the body, to each platform is fixedly mounted a magnetic rotor of the corresponding linearly about the electromechatronic motion module with the moving part of the optical feedback sensor, the inductors of which and the optical sensor signal receivers are mounted motionlessly on the housing, the object stage is mounted on the inner part of the splined sleeve that is movable along the vertical axis Z and fixed to the magnetic rotor of the linear electromechatronic motion module with the moving part of the optical feedback sensor, the rotor of the segment electromechatronic motion module with the moving part of the optical sensor o inverse connection mounted on the exterior of the splined sleeve inductors which together with optical sensor signal receivers fixedly mounted on the housing.