基于ARM的导轨平行度误差校正研究

　　1 引言

　　雌激素检测用化学发光分析仪是为中国科学院生态环境研究中心研制的专用设备，主要完成对环境中雌激素含量的全自动检测。据作者所知，具有完全自主知识产权的雌激素检测用全自动化学发光免疫设备在国内几乎为空白。作者研制的设备主要机械部分组成及总体结构框图，如图1、图2 所示。

　　检测专用的96 孔板放在从暗室伸出的托板上，安装在Z轴工作台的加液针从试管架上吸取包括待测溶液、化学发光剂在内的各种试剂，加到96 板对应孔中。

　　待测溶液与化学发光剂发生反应后会发出微弱的光，96 孔板收回暗室后，安装在暗室中光电倍增管能对弱光放大，并检测出其发光强度。根据已知浓度的标准液体的发光值拟合出浓度-发光值曲线，根据待测液体的发光值，由拟合曲线计算出待测液中的雌激素含量[1]。

　　2 步进电机精确定位过程

　　作为对检测过程的支持，加液针从试管架吸取相关试剂和待测液并准确地加到96 板中的指定孔是整个检测的基础。精确运动由两个ARM 芯片及相关电路组成的嵌入式控制系统实现。

　　两个ARM 芯片之一负责控制各工作台及其它部件的运动，另一个负责与上位机通讯。

　　ARM 芯片是某公司生产的嵌入式处理器，在整个仪器中起控制中枢作用。工作台运动的控制原理是步进电机带动工作台首先向零点方向运动，安装在工作台上的光敏位置传感器检测到安装在工作台上的位置探测片后，步进电机停止运动，以此为零点确定工作台的初始位置。

　　接下来通过ARM 芯片发出相应脉冲，控制工作台电机驱动器，驱动工作台上的步进电机精确运动达到相应位置。同时，在每个工作台的另一端安装另一个光敏位置传感器，检测极限位置并采取防护措施。

　　与加液针相关联的工作台是三维工作台，包含水平面内的X—Y 向运动及加液针的Z 向垂直运动，Z 向垂直运动负责将加液针伸入到试管架的试管中以吸取试剂和待测液并抬起加液针，X—Y 向运动负责将加液针沿水平面内X—Y 向加入到96 孔板中指定的某一个孔。

　　由于96 板的各孔中心间距只有9mm，且孔数较多，所以精确控制X—Y 向运动直接影响着加样的精确性[2]。

　　在编写ARM 芯片的底层控制程序时，需要量出96 孔板各孔相对应于设备坐标系原点的距离，计算出加样针从原点运动到各个孔需要发出的脉冲数，从而实现精确控制。

　　3 误差现象及软件修正后的定位数据

　　由于工作台的加工误差及安装误差，所以加样针(依附于工作台上) 从设备坐标系的零点走到96 孔板的某一个具体孔所需的实际脉冲数与理论脉冲数有所不同。在调试中，首先按照理论计算值在底层的控制程序中设定理论脉冲值，然后对96 孔板的每一个孔，逐一进行位置检测，测出实际位置与理论位置的具体误差，作为调整的基础数据。