高带宽两自由度柔顺精密定位系统研究

发布时间：2024-05-08 04:21

　　随着精密定位技术在各行各业不断地深入应用,人们对精密定位技术的要求不再局限于高精度,大行程,更加注重精密定位过程的响应速度。响应速度快的精密定位系统可运用于高速扫描探针显微镜、高速微纳加工、高速微纳操作等领域,这样的精密定位系统要求系统拥有高带宽的性能,搭建该系统的重点与难点在于微动平台的结构设计及相应的控制策略与方法。本文主要针对传统精密定位带宽低的问题,设计了一种基于柔顺机构的高带宽两自由度精密定位系统,主要研究内容如下:(1)微动平台的结构设计。微动平台的带宽性能好坏主要取决于平台的固有频率高低。为了提高平台固有频率,本文设计了一款基于柔顺机构的两自由度并联微动平台,该平台利用了双端固定梁与本文设计的平行杂交梁两种柔顺单元的变形,不仅提供大刚度,而且有利于提高精度和解耦性能。分别运用卡氏第二定理、拉格朗日方程建立了平台的刚度模型、平台结构以及平台结合驱动器时的两种固有频率模型。建立基于平台柔顺单元尺寸的固有频率最优化模型,根据设计目标,设置了平台行程,柔顺梁间的柔度比,尺寸变量范围,最大应力等相关约束条件,获得了最优固有频率。最后,运用有限元仿真验证了本章节的刚度模型,固有频率模...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1压电陶瓷驱动器

根据驱动器的能量形式可将驱动器的驱动分为电磁驱动、压电驱动静电驱动、磁驱动等。其中，传统电机驱动的驱动器属于电磁驱动的一种，电磁感应原理，通过丝杆来传动运动，但这样的结构不可避免存在间隙、误问题。正因为这些缺陷，电机驱动器的精度只能达到微米级别，同时也无法速度的要求。对于需要更高....

图1-221世纪前典型的柔顺精密定位平台

(Capacitivesensors)、微视觉系统(Microvisionmeasurementsystem)以及光栅尺(Gratingruler)等。对于高带宽的柔顺精密定位平台而言，需要有高采样频率的传感器作为支撑。若要同时兼顾纳米级别的定位精度以及高带宽的性能，电....

图1-3柔顺精密定位平台

常要求平台末端具有大负载性能和高刚度性能，美国PIEZOMAX设计了一款满足求的柔顺平台[17]。近几年，高带宽的柔顺精密定位平台也引起了关注，因为响应速度快的精密定位有利于诸多研究领域突破相应的瓶颈，例如生物科学研究，细胞操作，快速精密加工a)2009，LiY[13]b)....

图1-4串联式高带宽柔顺精密定位平台

第一章绪论为了获得生物大分子在原子力显微镜(Atomicforcemicroscope,简称AFM)下的动态图像,设计了一种XYZ三自由度平动串联式的高带宽精密定位平台，如图1-4(a)所示，该平台采用球导向的结构；平台的固有频率可达60kHz,行程不超过4um....

本文编号：3967488