一种抗灰尘的近场承载微工作台设计

为满足近场光存储的高密度、高速度和集成化的要求,提高近场界面耦合效率,消除灰尘对固体浸没透镜(SIL)的磨损,设计了一种新型的承载微工作台,并建立了系统动力学模型。微工作台正负压力并存的结构极大地提高了承载刚度及工作稳定性;气垫面的V形轨道设计及独特的负压力布局有效减少了流入SIL底面的灰尘颗粒;SIL底面刻饰的凸台有利于获得较高的近场耦合效率,同时减小了与盘面碰撞的概率。理论分析和计算表明,微工作台的近场间距小于50nm,承载力可达88mN,SIL底面灰尘颗粒明显减少,微工作台具有良好的工作姿态,满足了近场光存储的需要。

一种微小物体精密定位的直线微工作台(英文)

提出了一种基于平滑冲击驱动原理的精密定位直线微工作台.通过采用微小强磁铁作为摩擦元件,减小了由摩擦元件磨损而产生的摩擦力的变化,从而提高了微工作台的稳定性.设计制作了微工作台样机,并对精密定位工作台的动态特性和静态特性进行了实验研究.结果表明,微工作台体积小(20 mm×10 mm×3 mm),可实现6 nm的精确定位,最高驱动速度可达5.4 mm/s,最大行程可达20 mm.

基于机器视觉的微工作台位姿三点法测量

基于机器视觉,提出一种全行程检测六自由度微工作台三维运动位姿的新方法,此方法可利用单目视觉来实现目标的三维位姿检测。用三个固定在微工作台上的标准球的球心作为标志点表征工作台在三维空间的位姿,通过固定好的摄像机对工作台上三个标准球在三维空间的视觉跟踪,检测标准球在视野中位置和直径的变化,判断球心在固定坐标系的三维坐标,建立图像空间与物空间的映射模型,得到工作台在三维空间的位姿,进而检测到工作台在每个采样时间的运动误差。

微工作台姿态视觉测量方法

结合单目视觉,提出了一种基于三点法的微工作台姿态测量新方法。用固定在微工作台上的标准球的球心为标志点,建立微工作台坐标系,通过单目视觉模型计算各标志点的世界坐标,进而得出微工作台的三维姿态参数。该方法的优点是利用单目视觉实现目标三维姿态的测量,结构简单,避免了立体匹配的难题。实验结果表明,该测量方法简单高效,满足可行性要求。

基于柔性铰链的微位移工作台性能分析与优化设计

柔性铰链的圆半径、最小铰链厚度、杠杆臂长等结构尺寸参数极大地影响着基于柔性铰链的微位移工作台的性能 ,针对于一种常用的以双柔性平行四连杆机构作导向的二维微位移工作台 ,分析并推导出了工作台结构参数对各性能的影响公式 ,并用有限元分析的方法验证了这些公式的正确性。之后建立了约束优化问题的数学模型 ,以具体实例介绍了用有限元分析的方法进行优化求解 。

压电驱动微位移工作台动态特性分析

压电驱动微位移工作台的动态特性分析对其设计及实际应用都有很大的指导作用。本文在线性化的前提下 ,通过对这种微位移工作台各个组成部分的相应简化 ,分析了在频响低于共振频率时微位移工作台的动态特性 ,得出了其传递函数。另外 ,本文还对影响工作台设计的两个重要边界条件 -初始预紧力和工作台所能达到的最大频响进行了比较详细的推导 。

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。

基于微定位工作台的精密磨削过程动力学建模与误差补偿技术

为了消除传统平面磨床砂轮振动对加工精度的影响,提出了采用自行设计的纳米级微定位工作台进行在线动态补偿的方法。为了对平面磨床的动平台上安装有微定位工作台的新型机床磨削过程的特性进行研究,分析了磨头-砂轮-微定位工作台组成系统的动力学行为。运用模态综合理论和拉格朗日方程建立了磨削过程模态坐标下的动力学模型,并利用状态空间方法得到了磨床在模态坐标下振动响应的数值计算公式。由振型叠加原理,得到具有微定位工作台补偿装置的新型平面磨床在物理坐标下的响应。在此基础上分析了磨床系统的动态特性和补偿前后的加工精度。仿真结果表明,采用微定位工作台进行在线振动补偿,可有效地提高加工工件的表面质量。

压电陶瓷微进给工作台的设计及其实验研究

本文论述了一台由电致伸缩陶瓷制动器驱动的微进给工作台的研制过程。设计了工作台的主体结构、预紧力加载机构及密封装置，并利用高等材料力学和有限元法优化了主要变形元件。通过ＨＰ５５２８Ａ激光测距系统对其特性进行了测试。工作台最大行程１６μｍ，位移分辨率小于０．１μｍ，重复定位精度０．１μｍ。

基于全部弹性变形原理的超精密微动工作台的实验研究

提出了一种无摩擦工作台。采用弹性导轨和弹性传动机构，所以不受间隙和摩擦的影响，可以达到较高的分辨率，同时微动台中也不需要任何精密制造的零件。试验证明，此微动台具有亚微米的定位精度，分辨率可达０．０１μｍ。探讨了微动台的结构和性能。

单向平动微位移工作台的静刚度分析

文章根据梁单元有限元法,把柔性铰链视为变截面梁单元,建立了柔性铰链的单元刚度矩阵;在此基础上,建立了单向平动微位移工作台的有限元计算模型,得到了微位移工作台的位移输出特性;同时,选取不同的柔性铰链参数,用有限元分析软件对微位移工作台进行分析计算并与理论计算进行比较,结果表明2种方法计算的结果相吻合,验证了理论模型的正确性。

一种5－D压电驱动微位移工作台的设计

微位移技术是扫描探针显微镜的核心技术之一，直接影响着ＳＰＭ的测量精度，因此设计出高精度的多自由度微位移机构具有重大的意义。本文设计了一种适用于ＳＰＭ的五自由度的微位移工作台，它从结构上解决了交叉误差，同时又兼顾低速和高速扫描的需要。此定位系统在１０μｍ运动范围内定位精度为１０ｕｍ，定位分辨力高于１ｎｍ。在１μｍ运动范围内定位系统最小位移分辨力高达０．５ｎｍ。

一种新型三维微位移工作台的设计和分析

为了解决微位移工作台的三维耦合问题,设计了一种驱动器固定的三维无耦合微位移工作台.本文介绍了它的结构和工作原理,通过有限元分析计算和样机实测验证,分别在X方向,X、Y方向和X、Y、Z方向施加载荷时,三维微位移工作台在X方向的位移不变,解决了三维空间运动耦合问题;分别在X、Y、Z方向施加不同载荷时,得到了工作台X、Y、Z方向的刚度,验证了工作台的位移、最大等效应力与载荷成正比.样机实测结果与有限元计算结果相吻合,工作台符合设计要求.

纳米级两维微位移工作台的参数测试

为了分析纳米级两维微位移工作台引入的测量误差 ,介绍了其机械结构及工作原理 ,进行了定位准确度实验和运动方向的直线度 (偏摆 )实验 ,实验结果表明 ,工作台的定位准确度较高 ,运动方向的直线度在工作台工作范围内无需修正 。

压电式微定位工作台及其控制系统

为了提高机床的定位精度,研究、设计了一种以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器的微定位工作台。微定位工作台在滚珠丝杠副驱动的基础上,对工作台进行了二次精定位。给出了工作台的设计简图,并对其动力学模型进行了分析,结合检测装置和微机控制系统,设计了基于前馈控制同数字PID反馈控制相结合的复合控制的微定位控制系统。实测表明,微定位工作台定位分辨率可达到0.01μm,可满足精密、超精密加工的需要。

三自由度微定位工作台的设计与特性分析

设计一种用于平面磨削主动控制的新型数控微定位工作台。该工作台采用三个安装在底座上的压电陶瓷 (PZT)驱动器驱动动平台 ,三个圆形凹槽弹性铰链构成的弹性环节实现对压电陶瓷驱动器的预紧。为了提高定位精度采用三个高精度的电容式位移传感器用来测量动平台的输出 ,从而形成闭环控制系统。采用有限元分析软件ANSYS对微定位工作台的静、动态特性进行了数值分析。

微位移工作台静、动态特性实验系统

采用柔性铰链精密工作台、电致伸缩微位移器驱动、微机控制方案,对精密微动工作台的静、动态特性进行测试,本文阐述了该系统的原理及其测试方法,给出了实验结果,提高了教学实验水平.

微步进工作台主框架的制造误差分析

分析一种运动解耦的大变形柔性铰链机构的制造误差,通过建立主框架的矢量方程组模型分析制造误差对机构输出角的影响.计算机仿真结果表明,该机构中不同杆件的制造误差对输出误差影响有较大差异,杆件1、3的制造误差对结构运动精度影响较大,而且当输入角变化时杆件1、3的制造误差对输出角影响的非线性程度加强,而杆件6对机构输出精度的影响较小.从而确定出微步进工作台机构制造误差的分配原则.

二维整体式微米工作台解耦问题的研究

在对整体式柔性运动机构分析的基础上,提出了一种能够消除多维微运动机构间耦合误差的整体式微米级运动机构,并借助Ansys的分析工具对研究结果进行了静力学分析及其优化。在此基础上开发出一个整体式二维解耦工作台。

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%。