Nano-Route 3D 用户手册（MCL 纳米定位扫描编排工具）
Mad City Labs 官方手册，v2.01（2013 版权），28 页，LabVIEW 应用。Nano-Route 3D 是 Nano-Drive 控制器的快速运动指令（Route）开发界面，用于共聚焦显微镜等场景的 Z-Stack 与光栅扫描编排。本文件来自 MCL NanoDrive 安装目录自带的 Manuals，与 Micro-Manager控制MCL设备教程、C-Focus自动对焦系统LabVIEW控制应用笔记 同属一套 MCL 生态文档。
核心概念（四级术语）
- Data-Point：USB 接口逐点下发位置命令，Nano-Drive 一次只响应一个位置命令；点间隔由 A/D rate 决定
- Path：单个运动函数（如 2µm→50µm 用时 200ms），点数 = 时长 ÷ A/D rate
- Path Prototype： flashing 红色预览线，确认后变绿并入 Route；语法错误不报错，只表现为平线（重要排障线索）
- Route：全部已接受 Path 的集合，按 A/D rate 从左到右逐点执行
四个页面（tab）：Device Information / Generate-Run Route / ISS Config / Build Graph Image。要求 Madlib.dll ≥ v1 rev6。
四种运动命令方式与 A/D rate 约束（关键工程表）
| 方式 | 16-bit 支持速率 | 20-bit |
|---|---|---|
| Single Write/Read（默认） | ≥2ms，1ms 步进 | 同左 |
| Waveform Acquisition（WF acq.） | ≤5ms 且 ≥33µs | ≤20ms 且 ≥267µs |
| Run All Routes（多轴同跑） | ≥6ms | 同左 |
| Raster Scan（无 WF） | 定 1ms + delay 控制 | 同左 |
- Single Write 每次交互 1ms（写 1ms + 读 1ms = 最少 2ms/点）
- Waveform Acquisition：整条 Route 载入 Nano-Drive 板载内存，脱离 CPU/USB 延迟逐点执行——高速扫描必选，但一次只能驱动单轴
- Run All Routes 按 X→Y→Z 轮流写读，一轮最少 6ms
- 报错信息基本就是速率不匹配，按表调速率即可
函数式 Path（Apply Point Func / Apply Time Func）
- Point Func：X = 点序号 0,1,2,…，正弦写法
Sin(pi(2) * X * frequency * A/D rate) - Time Func：X = 点序号 ÷ 每秒点数（时间轴），正弦写法
Sin(pi(2) * X * frequency) - 支持运算符
+ - * / ^ ()、pi(n)；函数库 abs/asin/ceil/floor/ln/sqrt/step/square 等（三角函数一律弧度制） - 陷阱：公式解析失败无任何警告，Path 预览保持平线
Z-Stack 公式（可直接复用）
模板：A * floor(x / B) + C
- A = 步长（µm），B = 每步点数 = dwell time ÷ A/D rate，C = 起始位置（µm）
- 总点数 = (步数 + 1) × B；勾选 WF Acq. 执行
示例（10→50µm，0.5µm 步长，50ms dwell，A/D 2ms）：80 步，B=25，总 2025 点，公式 0.5*floor(x / 25) + 10。
光栅扫描（Raster Scan）
三角色轴：Pixel（最快轴，通常 X）/ Line（Y）/ Frame（Z）。三种延迟节点：Pixel delay（写后读前）、Start/End of line delay、Frame delay。
- 恒速技巧：命令扫描面积大于成像面积，把加减速区甩到视野外
- 阶跃响应决定节奏：pixel delay > 阶跃响应 = 逐点 step-and-settle；< 阶跃响应 = 连续扫描
- 增益-频率陷阱：命令波形频率越高实际幅值越小（低通特性），100µm 命令可能只有 50µm 响应，3dB 点约对应 70% 输出——设定扫描幅度前必须核对
- Mirror motion on return：往返三角波扫描，省回程时间
三种行扫描方法（30×20×10µm、100 线/帧、50 帧体示例）：
- 高速线扫：pixel 轴 Ramp To 30µm over 2 dpts（首尾两点连续扫），pixel delay 比 t₁ 小几 ms
- Step-and-settle：pixel 轴多点，pixel delay > t₁ + dwell，速度 = 点数 × (t₁+dwell)，明显慢
- 定速线扫：目标 t_scan ÷ (t₁+dwell) 反推点数（连续扫则 ÷ 阶跃响应时间）
ISS 配置（扫描同步时钟选装项）
四路时钟（pixel/line/frame/auxiliary）可与轴读取或波形事件绑定，用于与外部硬件（相机/激光器）同步；支持扫描前后按 1-4 顺序脉冲数字输出；手动脉冲 250ns。
可行动点
- 后续如需自研 MCL 扫描上位机：Waveform Acquisition 是速度关键路径，参考 madlib.dll 文档（Madlib_*.doc）
- Z-Stack floor 公式和光栅延迟规则可直接移植到共聚焦采集程序的步数标定（对照 共聚焦采集程序波长-步数标定表）
- 与 Micro-Manager 集成见 Micro-Manager控制MCL设备教程