自带计量标准器的二维位移工作台研究

提出以平面正交衍射光栅作为二维位移工作台计量标准器的方法 ,随工作台的移动 ,光栅能同时检测一个平面上两个方向的位移 .阐述了正交衍射光栅作为位置检测元件的工作原理及其光路布置方法 ,二次衍射光线的两两迭加 ,形成两组干涉条纹信号 ,且这两组干涉条纹信号的相移与光栅两个正交方向的位移呈正比 ,通过光电转换和计数细分处理电路得到条纹信号的相移 ;检测光路布置在工作台下方 ,通过几组直角棱镜使干涉条纹信号进入光电探测器 .实验分析了工作台的测量精度 ,有效分辨率提高到 1 0nm .

大行程纳米级二维位移工作台

提出以双衍射光栅位移传感器作二维工作台计量标准器的方法,阐述了双衍射光栅位移传感器的位移传感原理,以及光电信号细分处理方法。结合光栅的实际参数,分析了工作台的有效分辨率。

以正交衍射光栅为计量标准器的二维微位移工作台

提出以正交衍射光栅作为X Y二维位移工作台计量标准器的思想,阐述了正交衍射光栅作为大量程二维位置检测传感器的工作原理及光路布置方法,推导了光栅运动位移与所产生干涉条纹的相移之间的关系。介绍了工作台粗、细两级定位系统的组成结构:粗定位部分由磁悬浮平面直线电机驱动,细定位部分采用弹性铰支结构并由压电陶瓷驱动;通过分别对电机和压电陶瓷驱动范围与定位精度的分析,提出对工作台精密快速定位的方法。设计了一套对电机与压电陶瓷进行驱动控制和光栅信号进行处理的电路,并结合实际正交衍射光栅的刻线精度,计算了工作台位置检测的有效分辨率。最后,分析了当前几种典型压电陶瓷驱动电路的特点,提出选用直流放大电源的方式作为本系统高压驱动方法,并给出了高压驱动电路图。

二维无耦合微位移工作台的刚度计算与分析

文章针对一种无耦合的二维微位移工作台,推导了该工作台的刚度理论公式。首先给出了工作台的结构,推导了柔性铰链杆端点处的转角和位移;在此基础上推导了二维微位移工作台在x、y2个方向的刚度理论公式;最后采用有限元仿真计算值对刚度理论公式进行了验证。结果表明,刚度理论公式计算值与有限元仿真计算值的相对误差不超过该文给定参数范围的11.11%。

一种计量型二维精密工作台的研究

研究了一种以计量光栅作为计量标准器的二维精密工作台,以实现表面轮廓测量中的X-Y方向的精确定位.重点介绍了光栅信号处理的硬件及软件细分技术,及工作台闭环控制系统的流程,分析了影响工作台定位精度和速度的因素.系统实现了高速度、高精度和大行程测量的要求.