【摘要】：隨著電子制造裝備及精密檢測(cè)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(yùn)動(dòng)平臺(tái)的性能成為制約這類裝備、儀器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。本文針對(duì)大行程高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)研發(fā)的關(guān)鍵問題,設(shè)計(jì)出基于宏微復(fù)合傳動(dòng)的Z軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)新結(jié)構(gòu),開展該平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)與靜力學(xué)分析,提出平臺(tái)定位過程的誤差補(bǔ)償方法及宏微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制模型,開發(fā)出宏微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的集成系統(tǒng)軟件,并基于所搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證宏微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的定位性能。論文的主要內(nèi)容闡述如下:1、調(diào)研精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的技術(shù)背景與意義,深入調(diào)研其在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,同時(shí)對(duì)宏微復(fù)合Z軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)分析,明確本文的研究?jī)?nèi)容與方案。2、設(shè)計(jì)出大行程宏微復(fù)合Z軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的新結(jié)構(gòu),運(yùn)用SolidWork軟件對(duì)其進(jìn)行零部件的建模與裝配,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,確定各零部件的型號(hào)以及材料。3、基于所設(shè)計(jì)的Z軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu),構(gòu)建其動(dòng)力學(xué)模型,開展微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)預(yù)緊彈簧的動(dòng)力學(xué)仿真,獲得平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)工況下的位移振型變化曲線,分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定預(yù)緊彈簧的預(yù)緊力及剛度,并通過有限元法對(duì)彈簧的剛度與應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證。4、對(duì)宏微復(fù)合傳動(dòng)Z軸平臺(tái)定位過程的振動(dòng)進(jìn)行分析,提出宏微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)定位過程的誤差補(bǔ)償方法,研究宏微復(fù)合平臺(tái)的PID控制方法,建立宏運(yùn)動(dòng)直線電機(jī)的電流、速度、位置三環(huán)控制模型,微運(yùn)動(dòng)壓電陶瓷的位移閉環(huán)控制模型,提出宏微運(yùn)動(dòng)過程的切換控制方法,實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的快速精密定位。5、實(shí)現(xiàn)宏微復(fù)合傳動(dòng)Z軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的系統(tǒng)開發(fā),開展平臺(tái)宏運(yùn)動(dòng)、微運(yùn)動(dòng)及Z軸定位等方面的性能指標(biāo)測(cè)試,驗(yàn)證其在高速、高加速度、大行程運(yùn)動(dòng)條件下實(shí)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(jìn)機(jī)、半導(dǎo)體探傷設(shè)備和半導(dǎo)體維護(hù)設(shè)列高精度ＸＹ氣浮檢測(cè)平臺(tái)，如圖１－２所示。該平臺(tái)采用低重心置，雙直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，行程為４７５ｍｍＸ４７５ｍｍ，具有高精度驅(qū)動(dòng)高加減速（ｌ000ｍｍ／ｓ，１Ｇ）運(yùn)動(dòng)的反力處理機(jī)構(gòu)，，并由氣浮導(dǎo)軌采用反力處理單元（ＲＦＣ）和光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合，將高減速時(shí)平臺(tái)的振，從而縮小高精度定位所需的時(shí)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(xué)研制的宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)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(jìn)機(jī)、半導(dǎo)體探傷設(shè)備和半導(dǎo)體維護(hù)設(shè)備的逡逑ＳＡ／ＳＬ系列高精度ＸＹ氣浮檢測(cè)平臺(tái)，如圖１－２所示。該平臺(tái)采用低重心的Ｈ逡逑型結(jié)構(gòu)布置，雙直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，行程為４７５ｍｍＸ４７５ｍｍ，具有高精度驅(qū)動(dòng)的可逡逑實(shí)現(xiàn)高速高加減速（ｌ000ｍｍ／ｓ，１Ｇ）運(yùn)動(dòng)的反力處理機(jī)構(gòu)，并由氣浮導(dǎo)軌導(dǎo)向。逡逑在控制上采用反力處理單元（ＲＦＣ）和光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合，將高減速時(shí)平臺(tái)的振動(dòng)限逡逑制在最小，從而縮小高精度定位所需的時(shí)間［３５］。逡逑圖１－２日本住友重工的ＸＹ精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)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(shè)備日趨精密的要求，國(guó)外的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)也對(duì)高精度定逡逑位平臺(tái)開展了研究。如德國(guó)ＰＩ公司研制的精密定位平臺(tái)，如圖１－３，其光柵尺逡逑分辨率為Ｏ．ｌｒｎｎ
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH122

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2604774