大行程纳米级共平面二维精密工作台的研究

研究开发了一种大行程纳米级共运动平面二维工作台,该工作台采用宏/微两级驱动,宏驱动由滑动导轨、直流无刷电机、精密丝杠组成,微驱动由平行平板柔性铰链和压电陶瓷组成。对平行平板柔性铰链进行了力学分析,并推导计算了其固有频率。工作台移动范围为50mm×50mm,可实现5nm的运动分辨率。工作台在X、Y方向分别装有衍射光栅计量系统,宏微位移由同一套衍射光栅计量系统进行位移计量,计量系统的有效位移分辨率为2.3nm。该二维工作台具有通用化和小型化特点,可以用于微纳米表面的测量与微机电系统的控制与加工。

二维精密工作台离散点测量结果误差分离的新方法研究

针对测量结果中包含的误差，提出一种能够分离精密工作台系统误差的方法。首先利用辅助测量栅格板和二维精密工作台的不同位置进行测量，然后根据栅格板上标记点的测量数据和标称值建立误差分离的数学模型，最终实现对测量结果的误差分离。通过仿真验证了算法的有效性。仿真结果表明：当不存在测量噪声时，能够实现误差的完全分离；当存在测量噪声时，计算值与给定值标准差的相对误差在X轴和Y轴上分别为1．95％和1．52％。对于不同幅度的噪声，工作台系统误差计算值稳定。该算法对噪声不敏感，表现出很好的鲁棒性，可用于测量结果和仪器性能的评价。

二维微动精密工作台

二维微动精密工作台是一种高精度的测量系统,用于扫描测量被测件表面的微观形貌,在扫描测量工作中要求达到微米级的运动精度,为此建立了X-Z方向的精密运动平台,在二维测量方向上分别达到相应的测量精度要求,并对静压气浮导轨、精密滚动丝杆、滚动摩擦导轨控制等关键技术进行了研究。静压气浮导轨采用了有限元法的设计,使其具有较高的承载能力和刚度。该装置采用模糊PID控制技术,改善了非线性因素的影响,从而获得较高的稳态位置精度。