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激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，简称LIBS）是一种原位快速微损的定性定量分析技术，因其具有分析时间短、无需样品预处理、多元素同时分析等优点，被广泛应用于各个领域。贝类生物被称为天然的“生物标识器”，其贝壳成分及其含量能够反映此地域的环境变化。LIBS技术可以分析固体、液体和气体形态的样品，并且无需样品预处理或只需简单的样品预处理，对样品的破坏性十分微小，测量迅速，基本可以实时得出测量结果。然而，贝壳的季度或月生长线(层)厚度仅为微米量级，对应的成分元素含量也呈现出微米尺度的空间分布，传统的LIBS技术还不足以满足微米量级的贝壳元素成分分析。Micro-LIBS技术是一种基于LIBS技术发展而来的微区分析技术，采用的激光能量小，激光烧蚀体积小，提高了对样品分析的空间分辨率，能够满足对贝壳微米量级的成分元素分析。Micro-LIBS分析技术是一种采用低能量的脉冲激光激发完成待测物体表面的一维、二维、三维的点阵扫描光谱分析技术，在Micro-LIBS技术分析过程中，待测物体在X-Y平面内进行微米量级的等间距移动，在Z轴方向上每个扫描点都需要进行激光聚焦，针对Micro-LIBS技术的需求，本论文设计实现了一套适用于Micro-LIBS技术分析的三维精密扫描系统，以完成Micro-LIBS技术分析过程中显微聚焦和点阵扫描功能。Micro-LIBS三维精密扫描系统设计与实现主要完成了以下工作：1)根据Micro-LIBS技术分析三维点阵扫描的精度要求，制定了整个系统的设计方案，包括三维精密电动平台的搭建及其驱动器的选择；微处理器的选型，及程序实现流程；上位机串口通信及摄像头聚焦实现方法等。2)设计实现了系统硬件控制电路，主要围绕STM32单片机展开，具体实现RS232通信及其命令协议，脉宽调制PWM波形的产生，限位传感器信号获取等。3)设计实现了LabVIEW控制软件，主要完成串口通信和基于图像清晰度聚焦评价算法。论文最后对Micro-LIBS三维精密扫描系统性能精度进行了测试实验，实验结果显示，三维精密扫描电动平台X轴、Y轴、Z轴单轴单步移动精度可达0.1m，配合上位机LabVIEW软件能够明显判别出摄像头聚焦好坏，实验最后对具有明显起伏的物体表面进行了点阵扫描，获得了较为理想的表面轮廓图。