二维工作台三维角度误差检测及补偿系统研制

发布时间：2017-08-02 23:25

  本文关键词：二维工作台三维角度误差检测及补偿系统研制

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【摘要】：为了减小二维工作台在运行中的三维角度误差,提高其定位精度,本课题提出了一种基于DVD光学头和二维工作台的工作台三维角度误差检测及补偿系统。该系统可以在工作台工作时对其偏摆角、俯仰角及滚转角误差进行测量,并通过调整微动台对由宏动台运动引起的工作台角度误差进行补偿。本论文主要完成了以下工作：(1)对微小角度测量方法的研究学习,并分析了使用DVD光学头进行角度测量的可行性；(2)角度测量装置信号处理电路的设计,包括差动放大电路、除法电路、滤波电路等电路的设计；(3)角度测量装置数据采集程序的编写；(4)工作台角度反馈补偿控制程序的编写,利用角度检测装置作为反馈系统对工作台角度误差进行检测,当工作台角度误差大于设定值时,通过DA卡控制高压电源驱动压电陶瓷进行伸缩,从而推动工作台进行角运动,对工作台角度误差进行补偿。(5)搭建实验系统,对DVD光学头角度测量装置和误差补偿系统进行实验测试。实验结果证明：DVD光学读取头二维角度测量装置具有小型化、紧凑化、高精度、低成本等特点,其测量范围为±110”,平均分辨率达到0.2”,重复性误差为2”。并且,角度误差补偿系统可以实现对工作台角度误差的补偿、修正,误差补偿后工作台角度误差基本上达到3”以内。
【关键词】：DVD光学头 微小角度测量 自准直原理 角度补偿
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH712
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 概述15-16
• 1.2 微小角度测量的技术概述16-21
• 1.2.1 微小角度测量的特点16
• 1.2.2 微小角度测量的方法与发展16-21
• 1.3 具有角度修正功能的纳米定位工作台研究现状21-23
• 1.4 课题来源、研究内容23-24
• 1.4.1 课题来源23
• 1.4.2 研究内容23-24
• 第二章 DVD角度测量方法研究24-35
• 2.1 DVD光学头工作原理24-27
• 2.2 像散法27-28
• 2.3 光学读取头的应用28-30
• 2.3.1 基于光学读取头的测量表面轮廓28-29
• 2.3.2 DVD读取头用于原子力显微镜29-30
• 2.4 自准直原理30-32
• 2.5 DVD光学头角度测量原理32-35
• 第三章 角度测量系统整体方案设计35-47
• 3.1 整体方案35
• 3.2 机械结构设计35-37
• 3.3 硬件电路设计37-42
• 3.3.1 差动放大电路设计37-39
• 3.3.2 二级放大电路设计39
• 3.3.3 除法电路设计39-40
• 3.3.4 滤波电路设计40-41
• 3.3.5 PCB设计41-42
• 3.4 信号数据采集42-47
• 3.4.1 采集卡硬件参数42-43
• 3.4.2 数据采集系统软件设计43-47
• 第四章 角度补偿方法研究47-58
• 4.1 基于微动台的角度补偿方法47-53
• 4.1.1 六自由度工作台结构48-49
• 4.1.2 微动工作台角度运动49-53
• 4.2 反馈控制程序53-58
• 4.2.1 反馈控制系统硬件组成53-54
• 4.2.2 控制软件功能模块设计54-56
• 4.2.3 角度误差反馈控制程序56-58
• 第五章 实验测试与数据分析58-70
• 5.1 角度测量系统实验测试58-63
• 5.1.1 标定实验58-60
• 5.1.2 重复性60-62
• 5.1.3 稳定性62-63
• 5.2 角度补偿反馈控制系统测试63-70
• 5.2.1 工作台特性63-67
• 5.2.2 角度误差补偿测试67-70
• 第六章 总结与展望70-71
• 6.1 研究总结70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士期间研究成果74

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本文编号：611721