本文關(guān)鍵詞：微透鏡陣列快刀伺服加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制研究

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【摘要】：微透鏡陣列是指由一系列尺寸在微米級(jí)的透鏡按一定的方式排列而成的一類光學(xué)元件。近年發(fā)展起來的快刀伺服加工技術(shù),具有加工精度高、速度快等優(yōu)勢(shì)。不僅可以直接制作微透鏡陣列,而且可以制作微透鏡陣列模芯,因此,快刀伺服加工微透鏡陣列技術(shù)就成為制作微透鏡陣列的關(guān)鍵技術(shù)。論文以典型的球面微透鏡陣列的快刀伺服加工為研究對(duì)象,研制一種采用音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快刀伺服車削加工系統(tǒng),規(guī)劃微透鏡陣列快刀伺服加工刀具路徑,搭建控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)穩(wěn)定性高、跟蹤性能好的基于干擾觀測(cè)器的離散滑�？刂破鳌Ｕ撐乃龅墓ぷ魅缦�:(1)快刀伺服加工平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及部件選型。設(shè)計(jì)快刀伺服加工平臺(tái)及隔振系統(tǒng),設(shè)計(jì)“氣浮軸承+無框電機(jī)”和“直線電機(jī)+氣浮導(dǎo)軌”分別為主軸運(yùn)動(dòng)和X/Z直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式;選用行程大、精度高的音圈電機(jī)作為快刀伺服裝置的驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為“音圈電機(jī)+氣浮導(dǎo)軌”的高頻、高速運(yùn)動(dòng)形式。(2)規(guī)劃并優(yōu)化快刀伺服加工微透鏡陣列刀具加工路徑。闡述刀具加工路徑規(guī)劃流程,計(jì)算刀具加工路徑;分析微透鏡陣列快刀伺服加工刀具路徑中的過渡區(qū)域分布規(guī)律及其對(duì)工件輪廓尺寸精度的影響;提出了一種過渡區(qū)域內(nèi)的刀具加工路徑優(yōu)化方法,并采用軟件對(duì)工件加工形貌進(jìn)行仿真分析。(3)控制系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)及相應(yīng)硬件選型。采用下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器配合上位機(jī)工控機(jī)的控制形式;選用UMAC控制器作為控制系統(tǒng)的核心,設(shè)計(jì)閉環(huán)控制系統(tǒng)并選定元件型號(hào);針對(duì)微透鏡陣列加工系統(tǒng),采用微軟基礎(chǔ)類庫(MFC)完成上位機(jī)人機(jī)界面、路徑規(guī)劃、在線指令等模塊的設(shè)計(jì)。(4)快刀伺服裝置數(shù)學(xué)模型的建立及控制器的設(shè)計(jì)。在分析快刀伺服裝置電壓平衡和力平衡的基礎(chǔ)上,建立電壓與位移傳遞函數(shù);采用MATLAB軟件,設(shè)計(jì)離散PID控制器,采用基于干擾觀測(cè)器的離散滑�？刂品椒�,設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制器。在空載和不同負(fù)載情況下,分析運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的位置跟蹤誤差、超調(diào)、欠調(diào)以及振蕩等現(xiàn)象。分析結(jié)果表明,基于干擾觀測(cè)器的離散滑�？刂破�,在位置跟蹤性能和抗干擾性能中表現(xiàn)較好,更適合用于快刀伺服裝置的控制系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH74

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本文編號(hào)：1247673