隨著現(xiàn)代精密光學(xué)加工、測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步,可以實(shí)現(xiàn)特殊光學(xué)效果的微結(jié)構(gòu)陣列在光學(xué)設(shè)計(jì)的過程中扮演著日益重要的角色。集成快速刀具伺服技術(shù)的單點(diǎn)金剛石車削可實(shí)現(xiàn)高精度、高表面質(zhì)量的加工效果,其響應(yīng)速度高、剛度大、定位精度高,是經(jīng)濟(jì)有效地加工微結(jié)構(gòu)陣列的最有前途的技術(shù)之一。然而現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外成熟快刀產(chǎn)品仍然很少,原因在于目前只有以壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng)器才有可能實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)陣列的高效加工,但一方面,一般壓電陶瓷十?dāng)?shù)微米甚至更低的行程無法滿足光學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)微結(jié)構(gòu)尺寸日益增長(zhǎng)的需求,另一方面,壓電促動(dòng)器嚴(yán)重的非線性問題在高頻工作條件下仍缺少合適的控制方法。因此,研究壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的大行程快速刀具伺服系統(tǒng)有著十分重要的意義。本文通過對(duì)比國(guó)內(nèi)外此類快刀的科研成果與產(chǎn)品,選擇其中的關(guān)鍵技術(shù)加以研究,自主設(shè)計(jì)了一套具有位移放大結(jié)構(gòu)的雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的快刀裝置,搭建了相應(yīng)的控制系統(tǒng)并進(jìn)行了開環(huán)前饋控制算法的研究。在此基礎(chǔ)上,通過微透鏡陣列加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了快刀系統(tǒng)的加工能力,檢驗(yàn)了本文理論研究的正確性。本文主要的研究工作包含以下幾個(gè)方面:首先,比較了不同壓電陶瓷布置形式下相應(yīng)的振動(dòng)系統(tǒng)特性,確定快刀裝置的基本組成結(jié)構(gòu),通過有限元仿... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的背景和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題的研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 不同驅(qū)動(dòng)原理的快刀技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 壓電促動(dòng)器控制算法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述簡(jiǎn)析
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 快刀裝置總體設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.2.1 壓電陶瓷單向驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)
        2.2.2 壓電陶瓷雙向驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)
    2.3 快刀裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.1 位移放大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真
        2.3.2 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的選型
        2.3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立與分析
    2.4 正弦信號(hào)響應(yīng)測(cè)試
        2.4.1 預(yù)緊力對(duì)快刀輸出的影響
        2.4.2 結(jié)構(gòu)剛度與放大系數(shù)測(cè)試
        2.4.3 兩種振動(dòng)系統(tǒng)的輸出對(duì)比
    2.5 本章小結(jié)
第3章 快刀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)
        3.2.1 快刀裝配模塊
        3.2.2 參數(shù)計(jì)算模塊
        3.2.3 輸出校正模塊
        3.2.4 通訊與控制模塊
    3.3 控制系統(tǒng)搭建
        3.3.1 控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
        3.3.2 控制系統(tǒng)模擬測(cè)試
    3.4 開環(huán)前饋控制算法研究
        3.4.1 微透鏡陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)的特征提取
        3.4.2 差值補(bǔ)償法
        3.4.3 多項(xiàng)式校正法
    3.5 本章小結(jié)
第4章 微透鏡陣列加工實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 微透鏡陣列加工的理論研究
        4.2.1 振動(dòng)切削微透鏡的幾何原理
        4.2.2 柱面微透鏡陣列
        4.2.3 端面微透鏡陣列
    4.3 微透鏡陣列加工實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 快刀控制參數(shù)的范圍與影響
        4.3.2 柱面圓點(diǎn)陣列加工實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)與分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器建模與控制技術(shù)的研究[J]. 于保軍,司蘇美,林潔瓊,靖賢.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2019(03)
[2]輥筒模具微透鏡陣列的慢刀伺服成形加工[J]. 喬政,吳言功,劉玉濤,王波,張鵬.  光學(xué)精密工程. 2019(01)
[3]基于PI遲滯模型的壓電驅(qū)動(dòng)器自適應(yīng)辨識(shí)與逆控制[J]. 張桂林,張承進(jìn),李康.  納米技術(shù)與精密工程. 2013(01)
[4]復(fù)雜光學(xué)表面的快刀伺服加工特性與路徑規(guī)劃[J]. 王貴林,朱登超,戴一帆.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2011(15)
[5]壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的超精密快刀伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制[J]. 戴一帆,楊海寬,王貴林,楊帆,吳宇列.  中國(guó)機(jī)械工程. 2009(22)
[6]基于電流與電壓復(fù)合控制的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器[J]. 榮偉彬,徐敏,張世忠.  壓電與聲光. 2009(04)
[7]音圈電機(jī)的電磁場(chǎng)計(jì)算與分析[J]. 鄒繼斌,王騫.  微特電機(jī). 2008(02)
[8]音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快刀伺服系統(tǒng)建模與性能分析[J]. 戴一帆,段緯然,王貴林,楊帆.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(01)
[9]壓電陶瓷執(zhí)行器遲滯與非線性成因分析[J]. 崔玉國(guó),孫寶元,董維杰,楊志欣.  光學(xué)精密工程. 2003(03)
[10]壓電陶瓷基本特性研究[J]. 張濤,孫立寧,蔡鶴皋.  光學(xué)精密工程. 1998(05)

博士論文
[1]壓電驅(qū)動(dòng)器的遲滯非線性建模與控制[D]. 陳遠(yuǎn)晟.南京航空航天大學(xué) 2013

碩士論文
[1]壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)遲滯建模與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊宇峰.浙江大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3045766