宏/微二维位移台应用基础研究

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高精度和高分辨率的精密位移平台在现代尖端工业生产和科学研究领域内占有极其重要的地位。它是直接影响精密和超精密加工水平、精密测量水平的关键环节。近些年,精密加工技术和数字控制技术的快速发展对微位移平台的行程、定位精度和自动化程度等指标都提出了更高的要求。而大行程与高精度又是矛盾的。要同时实现大行程和高精度的定位能力,零部件的加工精度、安装精度以及控制精度的要求就会相应的提高,但后者在现有零部件加工水平和控制系统算法精度的情况下又难以实现。   本论文以研究大行程、高精度位移平台为主要目的,研制了宏/微二维位移台。该位移台分为宏动平台和微动平台两级机构。宏动平台采用二维平移台。微动位移台以液压式微驱动器为驱动元件,以复合型柔性铰链机构为导向支撑元件。宏/微两级驱动模式可实现快速有效精确定位,能同时满足大行程和高精度要求。论文主要的研究内容及成果如下:   1.对现有的大行程、高精度二维定位的若干基础技术进行深入分析,针对大行程和高精度的矛盾,提出了一种解决方案:采用宏厂傲两级驱动模式实现大行程、高精度位移定位。   2.建立了微驱动器的力学模型,给出了位移台和驱动器的性能参数确定方法,得到了刚度计算公式。设计了一种新型二维微位移台和液压式微量进给驱动器。通过软件高级仿真模块,得到了所设计平台和驱动器的刚度值、输出性能参数及两者组装后平台的输出误差值。刚度的仿真结果与简化模型所得到的计算结果相吻合,证实了简化模型的合理性。   3.搭建了整个位移系统,对部件和系统的性能进行了实验测试,获得并处理了实验数据。实验表明:宏/微两级驱动是实现大行程、高精度位移定位的一种有效方案;理论数据、仿真数据和实验数据三者相吻合。   4.研制了一种宏/微二维位移平台,其行程为13mm,精度为0.1μm,刚度达15N/μm,实现了宏/微二维位移平台的大行程,高精度,高刚度的研究目标。
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