实时自动对焦系统中的压电驱动器用于质量控制的高速显微镜

（文献部分内容摘抄）

在质量控制过程中，必须对大量大表面物体进行检查，以查明只有在显微镜下才能看到的细微细节。由于微型化程度高，半导体和电子产品生产中对微观测试过程的需求很大。其他领域，例如生物技术或制药，也有类似的要求，例在微并板中筛选样品。特别是在需要高分辨率时，传统的显微镜工艺无法跟上自动化技术的发展，这很常见。

由于新的高通量显微镜系统，这一点现在已经改变。压电致动器驱动您的实时自动对焦系统发挥着重要的作用。现在研究者生产技术研究所(IPT)开发了一种新的图像记录过程可以在几秒钟内将大表面物体完全缩小。这是一次可以在工业环境中进行100%的显微镜测试。

高架速率的实时测量

在图像记录过程中，台阶以恒定速度连续移动物体，这与传统的“停转方法形成鲜明对比。这使得样品可以在高帧率下进行数字化，根据PCO.edge相机的不同，可以设置每秒100多帧。因为对象是由闪光灯照亮的，所以图像也没有运动模糊。时间优化的扫描过程与实时数据处理和图像处理步骤相结合。即使是CPU密集型的任务，例如缝合过程，也几乎没有任何延迟。即使在测量过程中单个图像也可以无缝合并到整体图像中。当然，这主要归功于系统的处理能力和复杂的软件，但所使用的硬件也对此做出了贡献。

在连续扫描期间相应地调整焦点非常重要。表面拓扑结构超过了显微物镜的焦深，无论这是由于生物技术中使用的注塑塑料微孔板的凹凸不平，还是由于板上的元件高度不同，或者在电子制造过程中整个芯片的倾斜。只有在及时调整焦距时，才有可能对表面进行锐利聚焦。因此，实时自动对焦功能是必要的，为微显微镜图像记录;必须对焦距沿光轴方向进行动态高精度调节。

压电致动器及其特性

压电驱动系统负责这些任务。旅行范围约为500它们非常适合自动对焦的应用而且，当考虑到精度，特别是动态，他们远远优于步进电机。此外，压电驱动器还具有有利于显微镜的其他特性:压电材料将电能直接转换为机械能，反之亦然。当电压施加到压电材料上时所产生的运动对定位很重要。基于这种压电效应的致动器可以执行高分辨率的电子运动，扫描频率高达几百千赫兹。运动基于晶体效应，因此没有摩擦，也没有旋转部件;因此，压电致动器几乎不需要维护，而且没有磨损。

对于控制，IPT使用E-709数字控制器与线性化算法。它可以简单地通过一个模拟接口连接到整个系统。用于驱动器的适配器还允许轻松集成。将适配器拧入旋转机头后，将驱动器固定到所需的方向。因为目标定位器本身不需要旋转，所以布线不再是问题。直径为29 mm的螺纹插件版本可用于需要特别大的光学性能的应用这为工业条件下的显微镜开辟了全新可能性;压电驱动器对此作出了贡献。

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