宏微复合传动的精密Z轴平台设计与系统实现

发布时间：2020-03-28 18:52

【摘要】：随着电子制造装备及精密检测仪器不断向着高速高精度的方向发展,大行程、高速、高精度精密运动平台的性能成为制约这类装备、仪器发展的关键技术难点。本文针对大行程高精度运动平台研发的关键问题,设计出基于宏微复合传动的Z轴运动平台新结构,开展该平台的动力学与静力学分析,提出平台定位过程的误差补偿方法及宏微运动平台的控制模型,开发出宏微运动平台的集成系统软件,并基于所搭建的实验平台,验证宏微运动平台的定位性能。论文的主要内容阐述如下:1、调研精密运动平台的技术背景与意义,深入调研其在国内外的研究现状,同时对宏微复合Z轴运动平台进行了关键技术与难点分析,明确本文的研究内容与方案。2、设计出大行程宏微复合Z轴运动平台的新结构,运用SolidWork软件对其进行零部件的建模与装配,并对其结构进行分析,确定各零部件的型号以及材料。3、基于所设计的Z轴运动平台结构,构建其动力学模型,开展微运动平台预紧弹簧的动力学仿真,获得平台在运动工况下的位移振型变化曲线,分析其运动规律,确定预紧弹簧的预紧力及刚度,并通过有限元法对弹簧的刚度与应力状态进行验证。4、对宏微复合传动Z轴平台定位过程的振动进行分析,提出宏微运动平台定位过程的误差补偿方法,研究宏微复合平台的PID控制方法,建立宏运动直线电机的电流、速度、位置三环控制模型,微运动压电陶瓷的位移闭环控制模型,提出宏微运动过程的切换控制方法,实现平台的快速精密定位。5、实现宏微复合传动Z轴运动平台的系统开发,开展平台宏运动、微运动及Z轴定位等方面的性能指标测试,验证其在高速、高加速度、大行程运动条件下实现高精度定位的性能。
【图文】：

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ＤＣ邋ｍｏｔｏｒ＾！ｌ＼Ｓｌｉｄｅｒ！逡逑－ｎ邋＾逡逑图１－１东京工业大学研制的宏微复合运动平台逡逑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产的用于步进机、半导体探伤设备和半导体维护设备的逡逑ＳＡ／ＳＬ系列高精度ＸＹ气浮检测平台，如图１－２所示。该平台采用低重心的Ｈ逡逑型结构布置，双直线电机驱动，行程为４７５ｍｍＸ４７５ｍｍ，具有高精度驱动的可逡逑实现高速高加减速（ｌ000ｍｍ／ｓ，１Ｇ）运动的反力处理机构，并由气浮导轨导向。逡逑在控制上采用反力处理单元（ＲＦＣ）和光学系统结合，将高减速时平台的振动限逡逑制在最小，从而缩小高精度定位所需的时间［３５］。逡逑图１－２日本住友重工的ＸＹ精密运动平台逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ＸＹ邋ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ邋ｍｏｔｉｏｎ邋ｓｔａｇｅ邋ｏｆ邋Ｓｕｍｉｔｏｍｏ邋Ｈｅａｖｙ邋Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ邋ｉｎ邋Ｊａｐａｎ．逡逑随着电子封装设备日趋精密的要求，国外的研究机构和企业也对高精度定逡逑位平台开展了研究。如德国ＰＩ公司研制的精密定位平台，如图１－３，其光栅尺逡逑分辨率为Ｏ．ｌｒｎｎ
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122

【参考文献】

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本文编号：2604774