현미경 시료를 정밀하게 옮기는 스테이지

하드웨어 · 펌웨어 · 서버2020.01

XY 스테이지를 마이크로미터 단위로 움직여 같은 자리를 다시 찍을 수 있게 만들고, 그 제어를 API 로 열었습니다.


과제 배경

현미경 시료 위치를 손으로 맞추면 같은 자리를 다시 찾지 못합니다. 반복 실험이나 AI 학습용 이미지를 모을 때 위치가 조금씩 어긋나면 그 데이터를 비교할 수 없습니다.

주요 설계 결정

제어 방식

GRBL 펌웨어를 얹어 G-code 로 위치를 지시합니다

CNC 에서 오래 쓰인 것이라 위치 제어에서 겪을 문제가 이미 다 나와 있습니다. 우리가 처음부터 짤 이유가 없었습니다.

외부 연동

이동과 촬영 명령을 HTTP API 로 열었습니다

쓰는 쪽이 AI 분석 프로그램입니다. 시리얼 프로토콜을 배우게 하는 대신 부를 수 있는 형태로 냈습니다.

진동

이동한 뒤 정해진 시간을 기다렸다가 찍습니다

멈춘 직후에는 미세하게 떨립니다. 그 상태로 찍은 사진은 위치가 맞아도 흐립니다.

제공 기능

제공 기능
기능내용
정밀 XY 제어BLDC 모터와 정밀 XY 플레이트로 ±200um 안에서 시료를 옮깁니다.
G-code 기반 제어GRBL 펌웨어로 위치 명령을 처리합니다.
제어 API외부 시스템이 HTTP 로 이동과 촬영을 호출합니다.
위치 저장과 재현기준 위치를 저장해 두고 같은 지점으로 반복 이동합니다.
진동 안정화 대기이동 후 정해진 시간을 기다렸다가 촬영합니다.

수행 결과

  • 기준점을 저장해 두고 같은 자리로 반복해서 돌아갑니다.
  • AI 분석 시스템이 HTTP 로 이동과 촬영을 시킵니다.
  • ±200um 안쪽의 정밀도로 시료를 옮깁니다.

시스템 구성도

사용자와 기기서버저장소와 외부HTTPG-code촬영XY 스테이지BLDC + 정밀 플레이트시료를 옮깁니다제어 보드GRBLG-code 를 받습니다현미경 카메라정해진 자리에서 찍습니다제어 APIREST밖에서 부르는 자리AI 분석 시스템이동과 촬영을 시킵니다

점선은 외부 서비스를 사용하는 항목입니다.

설계 원칙

설계 원칙과 적용 방법
원칙적용 방법
멈춘 직후의 흔들림이 사진에 남지 않는다이동 뒤 정해진 시간을 기다렸다가 찍습니다
쓰는 쪽이 시리얼 프로토콜을 배우지 않는다이동과 촬영을 HTTP 로 열었습니다
같은 자리를 다시 찾을 수 있다기준점을 저장해 두고 반복 이동합니다

적용 기술

GRBLG-codeBLDCXY PlateREST APIC

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