使用納米位移臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)掃描時(shí)如何規(guī)劃路徑？
使用納米位移臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)掃描時(shí)，路徑規(guī)劃的關(guān)鍵是確保掃描軌跡覆蓋目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)兼顧速度、精度與數(shù)據(jù)同步性。以下是路徑規(guī)劃的通用方法和建議：
一、常見掃描路徑類型
1. 線性掃描（Line Scan）
適用于一維結(jié)構(gòu)，如線性光柵、光纖陣列等。
通常沿一個(gè)軸（如 X 軸）來(lái)回移動(dòng)，記錄信號(hào)強(qiáng)度。
2. 蛇形掃描（Raster Scan / Zigzag）較常用
先沿 X 方向掃描一行，回頭時(shí)移動(dòng) Y 方向一小步，再反向掃描下一行。
類似打印機(jī)掃描或圖像獲取。
優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單。
3. 螺旋掃描（Spiral Scan）
適用于圓形區(qū)域，如圓孔、光斑掃描。
從中心逐漸向外擴(kuò)展，形成螺旋狀路徑。
優(yōu)點(diǎn)：減少急轉(zhuǎn)彎，平滑度高。
4. 點(diǎn)陣掃描（Point Grid / Step-and-Settle）
在每個(gè)位置停頓一段時(shí)間進(jìn)行采集，適用于高精度取點(diǎn)。
適合高分辨成像或長(zhǎng)曝光時(shí)間需求的系統(tǒng)。
二、路徑規(guī)劃步驟
Step 1：設(shè)定掃描區(qū)域
明確掃描范圍（如 X: 0–100 μm，Y: 0–50 μm）
設(shè)定分辨率或步進(jìn)間隔（如每步 0.5 μm）
Step 2：選擇掃描方式
高速成像 → 優(yōu)先蛇形或螺旋掃描
高精度采集 → 點(diǎn)陣或慢速線性掃描
Step 3：計(jì)算路徑點(diǎn)序列
生成二維點(diǎn)列（如通過(guò) MATLAB、Python、LabVIEW、Igor Pro 等）
例如 Python 中可使用 numpy.meshgrid() 生成點(diǎn)陣坐標(biāo)
Step 4：執(zhí)行路徑+數(shù)據(jù)同步
將位移指令發(fā)送給位移臺(tái)控制器
使用觸發(fā)信號(hào)（如 TTL）與采集設(shè)備（如相機(jī)、光電探測(cè)器）同步
三、注意事項(xiàng)
掃描加減速曲線：避免急停、急啟，保護(hù)設(shè)備精度。
穩(wěn)定等待時(shí)間（settling time）：高精度需求下，掃描每點(diǎn)后要等待平臺(tái)穩(wěn)定（特別是壓電位移臺(tái)）。
避開死區(qū)：某些位移臺(tái)邊緣區(qū)域響應(yīng)慢，建議留有邊界緩沖。
閉環(huán)反饋優(yōu)先：使用閉環(huán)控制能顯著提升掃描精度，減少漂移。