基因測序儀作為現代生物醫學研究的核心工具，通過精準測定DNA分子序列，為人類深入探索生物體遺傳信息打開了關鍵窗口，其在醫學診斷、農業育種及基礎生物學研究等領域的作用舉足輕重。基因測序儀通過對生物體基因組進行測序分析，科學家能夠系統解析基因的結構與功能，揭示基因之間的相互作用機制，探索基因調控生物發育進程和生理活動的機理。這些研究不僅可以助力人類觸及生命本質和深層認知，也能推動探索生物進化的歷程。隨著基因測序技術的飛速發展，高通量、低成本、高可靠性和高速高精度已經成為該技術迭代升級的核心訴求。

固高科技解決方案

固高科技為基因測序儀行業專門打造了GSN系列高性能多軸網絡運動控制卡+GSFD系列低壓伺服驅動器運動控制組合解決方案，憑借三大優勢精準滿足測序需求：其一，搭載固高自主知識產權的gLink-II總線，實現高效可靠的數據傳輸；其二，內置先進運動控制算法的GSN系列高性能多軸網絡運動控制卡與GSFD系列低壓伺服驅動器確保控制精度與運行穩定性；其三，小型化的控制部件與具有豐富功能的運動控制卡，可以輕松達到測序過程中對可靠性、精度及效率的嚴苛要求，這一國產化解決方案不僅能有效降低應用成本，更能顯著提升測序效率，為基因測序領域提供強有力的技術支撐。

圖1  控制系統拓撲圖

基因測序儀在運動控制過程中對精度與協同性有著嚴苛要求，待測基因樣本需固定在十字運動平臺上，由控制系統驅動平臺在高倍電鏡下逐行定點掃描拍照。電鏡在運動過程中會根據實際測高數據進行微觀調節焦點，以確保所獲取圖像數據的清晰度。各運動軸的定位精度需要在0.1μm以內，其中X軸方向上攜帶測序樣品需＜0.6mm的運動長度，實現高速逐步定點運動；Y軸需進行換行運動，保障掃描范圍的連續銜接順暢；Z軸則以0.2μm～2μm的幅動范圍快速調整鏡頭焦點，確保成像清晰和穩定。

實際運動控制效果

? 高精度響應快；

? 短距高頻效率穩定；

? 三軸整定精度0.1μm；

? 適配多場景高精度、高效率需求。

X軸運動600μm的總時間

Y軸運動1mm的總時間

Z軸運動2μm的總時間

在Z軸高倍鏡控制環節，基因測序設備通過固高自主知識產權的gLink-II總線驅動Z軸完成高度微調，確保高倍鏡的焦點準確性，而實際調整行程在0.2μm～2μm的幅度范圍內。這一高速調高動作可預下載至GSN系列高性能多軸網絡運動控制卡的運動程序功能塊中實現直接驅動，不僅滿足了應用場景中1ms/次調高頻要求，實測性能夠更優于既定標準。該控制邏輯具備顯著的獨立性，并行性與實時性的優勢，其架構最多能夠支持32個線程同步運行，可高效響應焦點調節需求，確保Z軸與其他運動軸的協同穩定性。

圖2 GSN控制卡的運動程序和應用程序的關系

固高科技于1999年由香港科技大學的李澤湘、高秉強、吳宏三位機器人、微電子和運動控制領域的國際知名學者和專家所創辦，是亞太地區首家擁有自主知識產權, 專業從事運動控制及智能制造核心技術研究與開發的高科技企業，是國內外全互聯智能制造綜合解決方案提供商之一。固高科技專注于運動控制、伺服驅動、多維感知、工業現場網絡和工業軟件五個方向的核心技術研究，通過深入的國內外合作、產學研相結合、積極培育系統集成商等創新的商業模式，將固高科技的運控技術及產品廣泛應用于微電子、機器人、數控機床、電子加工、檢測、印刷、包裝及生產自動化等工業控制領域。