在納米位移臺(tái)系統(tǒng)中，多軸平臺(tái)間實(shí)現(xiàn)協(xié)同掃描（synchronized scanning or coordinated motion），是實(shí)現(xiàn)二維或三維精密定位與成像（如掃描電鏡、原子力顯微鏡、光學(xué)系統(tǒng)等）中的關(guān)鍵技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)有效、穩(wěn)定、同步的協(xié)同掃描，通常需要從控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)指令、反饋機(jī)制和系統(tǒng)架構(gòu)幾個(gè)層面進(jìn)行配合。以下是核心方法與實(shí)施建議：
一、使用多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制器（Motion Controller）
現(xiàn)代納米位移臺(tái)通常配備多軸同步控制器，具備以下能力：
多軸實(shí)時(shí)插補(bǔ)（real-time interpolation）；
支持路徑規(guī)劃（掃描軌跡）；
支持閉環(huán)控制（如基于位置或速度）；
內(nèi)部自動(dòng)時(shí)間同步，各軸指令執(zhí)行完全一致。
做法：
選用支持 XY 或 XYZ 協(xié)調(diào)控制的控制器（如 PI、Aerotech、Physik Instrumente、Mad City Labs 等）；
在控制軟件中配置多軸聯(lián)動(dòng)模式（如 Line Scan、Raster Scan、Spiral Scan）；
指定統(tǒng)一的時(shí)間步長(zhǎng)和分辨率，防止一個(gè)軸先跑完、另一個(gè)軸延遲。
二、統(tǒng)一規(guī)劃掃描軌跡（路徑生成）
通過(guò)軟件或控制腳本，提前規(guī)劃出完整的協(xié)同運(yùn)動(dòng)路徑。
1. 線性柵格掃描（Raster Scan）：
適合二維成像或激光掃描：
X軸往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)；
每行掃描結(jié)束后，Y軸步進(jìn)一個(gè)行高；
XY軸通過(guò)時(shí)間協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)同步走線與換行。
2. 勻速同步掃描：
適合連續(xù)同步采樣：
例如 X、Y 按 45°方向協(xié)同前進(jìn)（X 和 Y 同步變化）；
Z 軸用于高度補(bǔ)償或表面跟蹤。
三、使用同步觸發(fā)機(jī)制（硬件觸發(fā)）
為保證采集與運(yùn)動(dòng)同步，平臺(tái)通常提供外部觸發(fā)功能：
一軸運(yùn)動(dòng)到位時(shí)輸出 TTL 脈沖，觸發(fā)其他軸開(kāi)始下一步；
或所有軸由統(tǒng)一時(shí)鐘或外部信號(hào)觸發(fā)執(zhí)行下一步運(yùn)動(dòng)；
可與數(shù)據(jù)采集卡（DAQ）或圖像采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“位置觸發(fā)成像”。
四、速度與加減速參數(shù)匹配
即便軌跡規(guī)劃一致，如果各軸的速度、加減速設(shè)定不一致，也會(huì)造成實(shí)際軌跡偏離。
建議：
在設(shè)置每個(gè)軸的 velocity、acceleration、jerk 參數(shù)時(shí)保持一致；
在有閉環(huán)反饋的系統(tǒng)中，適當(dāng)調(diào)節(jié) PID 參數(shù)以平衡各軸響應(yīng)速度；
在使用壓電驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)中，注意電壓控制波形是否同步（特別是在高頻掃描下）。