本文關(guān)鍵詞：柔性多維精密定位平臺的設(shè)計及誤差分析

  更多相關(guān)文章： 柔性機(jī)構(gòu) 精密定位 位姿描述 誤差分析 精度綜合

【摘要】：精密定位技術(shù)是納米操作、納米測量以及納米制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。開展基于新的機(jī)構(gòu)形式、驅(qū)動方式、檢測技術(shù)及控制方法的多自由度、大行程、高精度精密定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究,對促進(jìn)我國航空航天工程的發(fā)展、高精尖科技的進(jìn)步,具有深遠(yuǎn)的意義。本文以重慶大學(xué)機(jī)械傳動國家重點實驗室科研業(yè)務(wù)專項項目和上�？臻g飛行器機(jī)構(gòu)重點實驗室開放課題為依托,以多自由度、大行程和高定位精度等為目標(biāo),發(fā)明了一體式六自由度精密定位平臺(專利號:ZL201310029779.5),針對該定位平臺,開展了結(jié)構(gòu)設(shè)計、靜態(tài)特性分析、位姿誤差分析、精度補(bǔ)償、精度綜合及仿真試驗等研究,具體研究內(nèi)容如下:應(yīng)用柔順機(jī)構(gòu)學(xué)、空間機(jī)構(gòu)學(xué)等理論,創(chuàng)新性地設(shè)計并研制了六自由度精密定位平臺,利用虛功原理和偽剛體法進(jìn)行運動學(xué)分析,推導(dǎo)了定位平臺總體剛度矩陣和運動學(xué)正解方程,并通過RPY(滾動-俯仰-偏轉(zhuǎn))角姿態(tài)描述方法得到了精密定位平臺的位姿描述方程。利用誤差-微分關(guān)系理論,建立了定位平臺位姿誤差數(shù)學(xué)模型和精度補(bǔ)償模型,引入誤差權(quán)重系數(shù)的概念,提出了利用誤差權(quán)重系數(shù)法分析原始誤差對定位平臺整體位姿誤差影響的理論和基于權(quán)重系數(shù)加權(quán)法的精度綜合方法,揭示了定位平臺位姿誤差隨幾何參數(shù)的變化規(guī)律。研究了精密定位平臺的整體加工工藝,以及針對該定位平臺的線切割加工方法。搭建了精密定位平臺的試驗平臺,對其輸出特性、重復(fù)定位精度、線性度、精度補(bǔ)償?shù)冗M(jìn)行了試驗研究,實現(xiàn)了高精度、多自由度的納米級定位,并對定位平臺的定位性能進(jìn)行綜合評價,得到了定位平臺的各項性能指標(biāo),達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。開展了六自由度精密定位平臺在納米壓印光刻機(jī)中的應(yīng)用研究,根據(jù)納米壓印光刻機(jī)的工作原理,以精密定位平臺為承片臺系統(tǒng)進(jìn)行了納米壓印光刻機(jī)的三維建模,并對承片臺系統(tǒng)進(jìn)行了原理分析及有限元運動仿真。
【關(guān)鍵詞】：柔性機(jī)構(gòu) 精密定位 位姿描述 誤差分析 精度綜合
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH702
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.1.1 研究背景及意義9
• 1.1.2 精密定位的類型9-10
• 1.2 精密定位平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 串聯(lián)式定位平臺10-11
• 1.2.2 并聯(lián)式定位平臺11-12
• 1.2.3 混聯(lián)式定位平臺12-13
• 1.3 精密定位平臺誤差分析研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 誤差檢測技術(shù)13-14
• 1.3.2 誤差補(bǔ)償方法14-15
• 1.4 主要研究內(nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 2 精密定位平臺的基本原理及誤差理論17-29
• 2.1 定位平臺的結(jié)構(gòu)組成17-24
• 2.1.1 微位移驅(qū)動器17-19
• 2.1.2 傳動導(dǎo)軌19-21
• 2.1.3 位移放大機(jī)構(gòu)21-24
• 2.2 誤差分析基礎(chǔ)理論24-28
• 2.2.1 誤差的傳遞與分配24-26
• 2.2.2 誤差的合成26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 3 精密定位平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)分析29-43
• 3.1 定位平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計29-30
• 3.2 定位平臺的靜態(tài)剛度及運動方程30-38
• 3.2.1 靜態(tài)剛度矩陣30-34
• 3.2.2 運動學(xué)正解方程34-38
• 3.3 位姿描述方程38-42
• 3.3.1 坐標(biāo)變換39-40
• 3.3.2 RPY角位姿描述40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 精密定位平臺的誤差分析與精度綜合43-65
• 4.1 定位平臺的誤差源分析43-47
• 4.1.1 驅(qū)動誤差43-44
• 4.1.2 建模誤差44-45
• 4.1.3 檢測誤差45-46
• 4.1.4 加工誤差46-47
• 4.2 定位平臺的誤差建模47-54
• 4.2.1 位姿誤差數(shù)學(xué)模型47-50
• 4.2.2 位姿誤差仿真分析50-54
• 4.3 定位平臺的誤差權(quán)重系數(shù)54-58
• 4.3.1 誤差權(quán)重系數(shù)建模54-55
• 4.3.2 權(quán)重系數(shù)數(shù)值仿真55-57
• 4.3.3 精度補(bǔ)償模型57-58
• 4.4 定位平臺的精度綜合58-63
• 4.4.1 精度綜合建模58-62
• 4.4.2 精度綜合數(shù)值仿真62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 5 精密定位平臺的制造應(yīng)用與試驗65-81
• 5.1 定位平臺的線切割加工65-69
• 5.1.1 材料選擇65-66
• 5.1.2 加工流程與方法66-67
• 5.1.3 線切割加工67-69
• 5.2 定位平臺在納米壓印光刻機(jī)中的應(yīng)用69-73
• 5.2.1 光刻機(jī)的工作原理69-70
• 5.2.2 定位平臺在光刻機(jī)中的應(yīng)用70-73
• 5.3 定位平臺的試驗研究73-80
• 5.3.1 輸出特性試驗73-75
• 5.3.2 精度補(bǔ)償試驗75-77
• 5.3.3 線性度試驗77-78
• 5.3.4 重復(fù)定位精度試驗78-79
• 5.3.5 綜合性能評價79-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 6 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 全文總結(jié)81
• 6.2 工作展望81-83
• 致謝83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 附錄89
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄89
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間申請的發(fā)明專利目錄89
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項目目錄89

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本文編號：1048066