【摘要】：隨著電子制造裝備及精密檢測儀器不斷向著高速高精度的方向發(fā)展,大行程、高速、高精度精密運動平臺的性能成為制約這類裝備、儀器發(fā)展的關鍵技術難點。本文針對大行程高精度運動平臺研發(fā)的關鍵問題,設計出基于宏微復合傳動的Z軸運動平臺新結構,開展該平臺的動力學與靜力學分析,提出平臺定位過程的誤差補償方法及宏微運動平臺的控制模型,開發(fā)出宏微運動平臺的集成系統(tǒng)軟件,并基于所搭建的實驗平臺,驗證宏微運動平臺的定位性能。論文的主要內(nèi)容闡述如下:1、調(diào)研精密運動平臺的技術背景與意義,深入調(diào)研其在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,同時對宏微復合Z軸運動平臺進行了關鍵技術與難點分析,明確本文的研究內(nèi)容與方案。2、設計出大行程宏微復合Z軸運動平臺的新結構,運用SolidWork軟件對其進行零部件的建模與裝配,并對其結構進行分析,確定各零部件的型號以及材料。3、基于所設計的Z軸運動平臺結構,構建其動力學模型,開展微運動平臺預緊彈簧的動力學仿真,獲得平臺在運動工況下的位移振型變化曲線,分析其運動規(guī)律,確定預緊彈簧的預緊力及剛度,并通過有限元法對彈簧的剛度與應力狀態(tài)進行驗證。4、對宏微復合傳動Z軸平臺定位過程的振動進行分析,提出宏微運動平臺定位過程的誤差補償方法,研究宏微復合平臺的PID控制方法,建立宏運動直線電機的電流、速度、位置三環(huán)控制模型,微運動壓電陶瓷的位移閉環(huán)控制模型,提出宏微運動過程的切換控制方法,實現(xiàn)平臺的快速精密定位。5、實現(xiàn)宏微復合傳動Z軸運動平臺的系統(tǒng)開發(fā),開展平臺宏運動、微運動及Z軸定位等方面的性能指標測試,驗證其在高速、高加速度、大行程運動條件下實現(xiàn)高精度定位的性能。
【圖文】：

．邋１－１邋Ｍａｃｒｏ－ｍｉｃｒｏ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｍｏｔｉｏｎ邋ｓｔａｇｅ邋ｏｆ邋Ｔｏｋｙｏ邋Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ｏｆ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑住友重工生產(chǎn)的用于步進機、半導體探傷設備和半導體維護設列高精度ＸＹ氣浮檢測平臺，如圖１－２所示。該平臺采用低重心置，雙直線電機驅動，行程為４７５ｍｍＸ４７５ｍｍ，具有高精度驅動高加減速（ｌ000ｍｍ／ｓ，１Ｇ）運動的反力處理機構，，并由氣浮導軌采用反力處理單元（ＲＦＣ）和光學系統(tǒng)結合，將高減速時平臺的振，從而縮小高精度定位所需的時間［３５］。逡逑

ＤＣ邋ｍｏｔｏｒ＾�。欤埽樱欤椋洌澹�！逡逑－ｎ邋＾逡逑圖１－１東京工業(yè)大學研制的宏微復合運動平臺逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｍａｃｒｏ－ｍｉｃｒｏ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｍｏｔｉｏｎ邋ｓｔａｇｅ邋ｏｆ邋Ｔｏｋｙｏ邋Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ｏｆ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑日本住友重工生產(chǎn)的用于步進機、半導體探傷設備和半導體維護設備的逡逑ＳＡ／ＳＬ系列高精度ＸＹ氣浮檢測平臺，如圖１－２所示。該平臺采用低重心的Ｈ逡逑型結構布置，雙直線電機驅動，行程為４７５ｍｍＸ４７５ｍｍ，具有高精度驅動的可逡逑實現(xiàn)高速高加減速（ｌ000ｍｍ／ｓ，１Ｇ）運動的反力處理機構，并由氣浮導軌導向。逡逑在控制上采用反力處理單元（ＲＦＣ）和光學系統(tǒng)結合，將高減速時平臺的振動限逡逑制在最小，從而縮小高精度定位所需的時間［３５］。逡逑圖１－２日本住友重工的ＸＹ精密運動平臺逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ＸＹ邋ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ邋ｍｏｔｉｏｎ邋ｓｔａｇｅ邋ｏｆ邋Ｓｕｍｉｔｏｍｏ邋Ｈｅａｖｙ邋Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ邋ｉｎ邋Ｊａｐａｎ．逡逑隨著電子封裝設備日趨精密的要求，國外的研究機構和企業(yè)也對高精度定逡逑位平臺開展了研究。如德國ＰＩ公司研制的精密定位平臺，如圖１－３，其光柵尺逡逑分辨率為Ｏ．ｌｒｎｎ
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH122

【參考文獻】

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本文編號：2604774