大行程气浮式精密位移平台系统设计
发布时间：2021-08-12 14:04
随着表面轮廓测量领域中的精密制造及精密定位技术的不断发展,对适用于精密测量的高精度工作台的要求也是愈来愈高。传统的滚珠丝杠配合步进或伺服电机结构的运动工作台结构可靠、性价比高,得到了广泛的应用。但在该结构中,滚珠丝杠的制造误差无法消除,致使运动平台存在回程误差,影响最终的测量精度。基于此,本文设计了大行程气浮式精密位移工作台,采用气浮导轨配合直线电机的形式,消除回程误差,提高测量精度,可用于表面轮廓的形貌测量。论文的研究工作如下:1、研究了国内外经典及新型支承结构的精密位移工作台,设计了基于气浮支承的大行程精密位移工作台系统。设计计算了关键部件结构,建立了气浮式精密位移工作台的三维模型,确定了驱动控制整体方案系统。2、介绍气浮支承原理,对比分析了不同节流器的特性,选择了合适的气浮形式。理论推导了气浮支承承载力及刚度求解公式,分析了节流孔径、气压大小、气膜厚度及偏心率等对气浮导轨及滑块的承载力及刚度影响,对气浮支承形式进行了参数设计。3、基于理论分析了气浮式位移工作平台的静动态特性,理论与仿真分析了气浮平台的静态应力情况。建立了工作台的动态模型,进行了仿真模态分析,设计实验测试气浮工作台...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
麻省理工磁悬浮位移台
2 非接触式导轨支承非接触式导轨支承通常包括磁悬浮和气浮两种方式，这两种也是国内。因为这种无接触的支承方式，所以工作台理论上可以达到更高的精度度和更精细的分辨率。该方式一般与直接驱动（音圈电机、超声电机、直合使用，但该位移系统的成本较高。磁悬浮支承形式主要有以下几种方式：1、永磁体产生磁力。2、超导磁浮。4、电流磁浮。磁悬浮精密位移台在欧美和日本研究较多[5][6]，图工研究的全球第一例六自由度磁悬浮位移台。该平台采用永磁体技术撑力的同时也产生垂直方向的支撑力，不过该控制较为复杂，定位精度 1.2 为荷兰埃因霍温大学研究的六自由度悬浮位移台，可简称为 TU 型圈产生水平推力，定子产生悬浮力[7][8]。
图 1.3 五自由度磁悬浮精密工作平台来磁悬浮技术有着进一步的发展，但整体来说国内外对于磁的研究还处于初始阶段，很多方面还有待加强。另外磁悬浮较大和控制较复杂的情况，在特定领域的应用受到限制。相对应的另外一种非接触式测量是气浮静压。由于气浮技术位移工作台也有着空前的发展，国内外许多大学和机构对究[10-13]。东京工业大学研究出的精密工作台[14]采用气浮导轨行驱动，加工材料是陶瓷材料，加工难度较大。其有效行程可m/s，分辨率达 2nm。的 Anorad 公司也研制了二维超精密位移台[15-18]，该位移台一样搭载了直线电机，不过该二维位移台的 xy 方向不在一阿贝误差，其定位误差小于 0.5μm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅述计量光栅技术[J]. 徐腾寅. 计量与测试技术. 2014(04)
[2]3自由度精密定位平台的运动特性和优化设计[J]. 胡俊峰,张宪民. 光学精密工程. 2012(12)
[3]基于ANSYS的直线电机驱动二维定位平台的设计与仿真研究[J]. 曹卫锋. 数字技术与应用. 2012(06)
[4]直线电机驱动的H型气浮导轨运动平台[J]. 刘强,张从鹏. 光学精密工程. 2007(10)
[5]电磁式超精密微动工作台研究现状与方向[J]. 李恒,朱煜,贾松涛,武晨光. 现代机械. 2007(02)
[6]用于光刻机模拟运动的精密工件台宏动定位系统研制[J]. 邓习树,吴运新,杨辅强,王永华. 电子工业专用设备. 2007(02)
[7]精密定位技术研究[J]. 孙麟治,李鸣鸣,程维明. 光学精密工程. 2005(S1)
[8]超精密磁悬浮工作台及其解耦控制[J]. 李黎川,丁玉成,卢秉恒. 机械工程学报. 2004(09)
[9]ME MS的光学检测方法和仪器[J]. 赵旭辉,曲兴华,叶声华,何滢,宋丽梅. 光学技术. 2003(02)
[10]超精密光学非球曲面磨削系统的研制[J]. 陈明君,董申,张飞虎. 中国机械工程. 2000(08)
博士论文
[1]精密气浮运动平台的建模、分析与控制[D]. 董泽光.上海交通大学 2014
[2]五自由度磁悬浮平面电机控制技术研究[D]. 张佳楫.西安交通大学 2012
[3]高加速度气浮运动系统的快速抑振精确定位控制[D]. 浦栋麟.上海交通大学 2011
[4]面向芯片封装的高加速度高精度气浮定位平台的研究[D]. 李运堂.上海交通大学 2007
[5]微电子制芯领域中磁悬浮精密定位平台的研究[D]. 宋文荣.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
硕士论文
[1]基于气浮支承式触针测量系统的研究[D]. 汪俊伟.华中科技大学 2017
[2]适用于长光栅刻制的二维超大行程气浮工作台结构设计[D]. 莫德云.广东工业大学 2013
[3]大行程共基面二维工作台研制[D]. 吴军.华中科技大学 2013
[4]高速精密直线驱动式静压气浮平台的运动特性研究[D]. 李海鹏.广东工业大学 2012
[5]直线型超声电机驱动的精密定位平台运动控制系统的研究[D]. 李珊珊.南京航空航天大学 2012
[6]超高加速度精密运动平台研制[D]. 郭翠娟.哈尔滨工业大学 2011
[7]基于气体润滑静压工作台的若干关键技术[D]. 王占彬.天津大学 2009
[8]高速精密气浮定位平台设计方法[D]. 杨庆国.天津大学 2007
[9]计量型微位移精密工作台的研制[D]. 肖刚.华中科技大学 2005
[10]面向精密加工的压电驱动微进给工作台设计与研究[D]. 朱振华.东华大学 2005
本文编号：3338458
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
麻省理工磁悬浮位移台
2 非接触式导轨支承非接触式导轨支承通常包括磁悬浮和气浮两种方式，这两种也是国内。因为这种无接触的支承方式，所以工作台理论上可以达到更高的精度度和更精细的分辨率。该方式一般与直接驱动（音圈电机、超声电机、直合使用，但该位移系统的成本较高。磁悬浮支承形式主要有以下几种方式：1、永磁体产生磁力。2、超导磁浮。4、电流磁浮。磁悬浮精密位移台在欧美和日本研究较多[5][6]，图工研究的全球第一例六自由度磁悬浮位移台。该平台采用永磁体技术撑力的同时也产生垂直方向的支撑力，不过该控制较为复杂，定位精度 1.2 为荷兰埃因霍温大学研究的六自由度悬浮位移台，可简称为 TU 型圈产生水平推力，定子产生悬浮力[7][8]。
图 1.3 五自由度磁悬浮精密工作平台来磁悬浮技术有着进一步的发展，但整体来说国内外对于磁的研究还处于初始阶段，很多方面还有待加强。另外磁悬浮较大和控制较复杂的情况，在特定领域的应用受到限制。相对应的另外一种非接触式测量是气浮静压。由于气浮技术位移工作台也有着空前的发展，国内外许多大学和机构对究[10-13]。东京工业大学研究出的精密工作台[14]采用气浮导轨行驱动，加工材料是陶瓷材料，加工难度较大。其有效行程可m/s，分辨率达 2nm。的 Anorad 公司也研制了二维超精密位移台[15-18]，该位移台一样搭载了直线电机，不过该二维位移台的 xy 方向不在一阿贝误差，其定位误差小于 0.5μm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅述计量光栅技术[J]. 徐腾寅. 计量与测试技术. 2014(04)
[2]3自由度精密定位平台的运动特性和优化设计[J]. 胡俊峰,张宪民. 光学精密工程. 2012(12)
[3]基于ANSYS的直线电机驱动二维定位平台的设计与仿真研究[J]. 曹卫锋. 数字技术与应用. 2012(06)
[4]直线电机驱动的H型气浮导轨运动平台[J]. 刘强,张从鹏. 光学精密工程. 2007(10)
[5]电磁式超精密微动工作台研究现状与方向[J]. 李恒,朱煜,贾松涛,武晨光. 现代机械. 2007(02)
[6]用于光刻机模拟运动的精密工件台宏动定位系统研制[J]. 邓习树,吴运新,杨辅强,王永华. 电子工业专用设备. 2007(02)
[7]精密定位技术研究[J]. 孙麟治,李鸣鸣,程维明. 光学精密工程. 2005(S1)
[8]超精密磁悬浮工作台及其解耦控制[J]. 李黎川,丁玉成,卢秉恒. 机械工程学报. 2004(09)
[9]ME MS的光学检测方法和仪器[J]. 赵旭辉,曲兴华,叶声华,何滢,宋丽梅. 光学技术. 2003(02)
[10]超精密光学非球曲面磨削系统的研制[J]. 陈明君,董申,张飞虎. 中国机械工程. 2000(08)
博士论文
[1]精密气浮运动平台的建模、分析与控制[D]. 董泽光.上海交通大学 2014
[2]五自由度磁悬浮平面电机控制技术研究[D]. 张佳楫.西安交通大学 2012
[3]高加速度气浮运动系统的快速抑振精确定位控制[D]. 浦栋麟.上海交通大学 2011
[4]面向芯片封装的高加速度高精度气浮定位平台的研究[D]. 李运堂.上海交通大学 2007
[5]微电子制芯领域中磁悬浮精密定位平台的研究[D]. 宋文荣.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
硕士论文
[1]基于气浮支承式触针测量系统的研究[D]. 汪俊伟.华中科技大学 2017
[2]适用于长光栅刻制的二维超大行程气浮工作台结构设计[D]. 莫德云.广东工业大学 2013
[3]大行程共基面二维工作台研制[D]. 吴军.华中科技大学 2013
[4]高速精密直线驱动式静压气浮平台的运动特性研究[D]. 李海鹏.广东工业大学 2012
[5]直线型超声电机驱动的精密定位平台运动控制系统的研究[D]. 李珊珊.南京航空航天大学 2012
[6]超高加速度精密运动平台研制[D]. 郭翠娟.哈尔滨工业大学 2011
[7]基于气体润滑静压工作台的若干关键技术[D]. 王占彬.天津大学 2009
[8]高速精密气浮定位平台设计方法[D]. 杨庆国.天津大学 2007
[9]计量型微位移精密工作台的研制[D]. 肖刚.华中科技大学 2005
[10]面向精密加工的压电驱动微进给工作台设计与研究[D]. 朱振华.东华大学 2005
本文编号：3338458
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3338458.html
