基于操纵子学模型的5自由度宏-微精密机械手运动的映射关系

针对宏-微机械手末端位姿、位置准确度的误差问题,受细胞学操纵子学说的启发,提出了基于操纵子模型的宏-微精密机械手运动的映射关系,研究精密机械手运动的影响因子和细胞学中的操纵子模型,分析机械手精密运动影响因子的影响方式和操纵子模型的结构组成及其工作机理,结合操纵子模型的工作机理,分析宏-微机械手的控制系统,在此基础上,求解机械手精密运动控制系统的操纵子模型,考虑在几何因素的影响下,得出机械手末端位置在影响因子前后的误差值,通过基于粒子群算法的比例-积分-微分(Proportional-integral-differential,PID)控制器对误差结果进行优化,得出基于时间乘绝对误差积分准则(Time multiplied by the absolute error integral,ITAE)的粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)变化曲线和PID最优的控制参数。结论表明由映射关系推导出的控制系统能够满足一定的精度要求,并能进一步提高机械手的运动精度,为生物控制在机器人中进一步的创新研究提供了理论基础和依据。

基于自学习非线性PID的音圈电机精密定位系统

基于音圈电机的精密宏微气浮运动系统,是一种能克服接触摩擦和行程限制的新型精密定位系统。针对系统中用于精密定位的音圈电机受到内外扰动从而影响系统最终定位精度的问题,在建立起音圈电机数学模型的基础上,设计了基于反正弦函数的自学习非线性PID控制器,利用自学习算法对非线性增益函数的增益系数进行实时调整。完成算法设计与仿真后,在搭建的系统平台分别进行了微动台短行程定位和宏微动台的长行程定位实验。仿真和实验结果表明,与传统PID控制器相比较,自学习非线性PID控制器的使用有效提高了系统的鲁棒性和定位精度,系统对位置指令响应迅速无超调,控制精度达到了亚微米级。

基于显微视觉的宏/微双驱动微动台系统

提出了基于PZT的宏/微双重驱动精密定位机构,采用混合式步进电动机直接驱动宏动平台,实现系统大行程微米级精度定位,安装在宏动平台上的压电陶瓷驱动微动平台,实现纳米级的分辨率和定位精度,以高频响动态补偿系统的定位误差。采用显微视觉反馈控制微动台的移动和定位,实现定位机构的全闭环反馈控制,同时提出了带运动规划和估算的运动控制策略,提高了系统的运行速度。实验研究表明:系统的动态和稳定性能良好,该微动台的最大行程80mm,定位精度1μm。

压电型宏/微双驱动精密定位机构的建模与控制

提出了基于PZT的串联型宏/微双驱动精密定位系统,宏动台由步进电动机直接驱动,微动台由压电陶瓷驱动器驱动。将微动台安装在宏动台上,宏动台以地面为定位参考物,微动台以宏动台为定位参考物;宏动台实现大行程微米级定位,微动台实现纳米级的定位精度。采用基于机器视觉的视觉伺服来协调控制系统宏动和微动各自的控制部分,将距离信号作为控制阈值,实现整个定位结构的全闭环反馈控制。测试表明:系统的动态以及稳定性良好,工作行程为80mm,定位稳定时间小于40ms,重复定位精度为100nm。

超高加速宏微运动平台研发设计动态

随着微电子制造业装备对加速度和精度的要求的不断提高,宏微运动平台作为微电子制造业的关键设备,突破加速度和提高重复定位精度是宏微运动平台热点研究的核心问题。因此,面向超高加速超精密定位宏微运动平台的研发凸显的尤为重要。文中首先分析了宏微运动平台的国内外的研究现状。其次,针对加速度与重复定位精度之间存在的相对矛盾的研究基础上,对加速度与重复定位精度提升策略进行阐明。最后,阐述了超高加速宏微运动平台的研发关键技术与未来的发展方向,为进一步超高加速宏微运动平台的创新设计提供参考建议。

宏微定位平台运动切换减振问题研究态势

高速高精密定位平台是微电子制造装备领域的核心部件,决定着微电子产品的性能与质量。近年来,宏微复合定位平台技术得到了快速发展,高速度与高精密度等性能不断提升,然而,运动切换环节的振动问题也日益凸显,成为制约宏微定位平台进一步发展的瓶颈。基于此,首先对当前国内外宏微定位平台及其运动切换环节振动问题的研究现状进行介绍,继而分别介绍与分析了宏微定位平台系统的机构形式、驱动方式、导轨及其他因素对运动切换环节振动问题的影响,最后对目前运动切换减振方法进行概述,重点提出基于压电陶瓷的新型减振方法,以期对未来宏微定位平台运动切换的减振研究提供一定的参考作用。

六自由度并联超精密微驱动器

本文介绍作者研制的集精密机械技术、精密测试技术和智能反馈控制技术于一体的压电陶瓷驱动六自由度并联越精密微驱动器，并创造性地建立了微动并联机构的运动学模型。文中依次介绍了该驱动器的结构、控制策略、控制系统及实验结果，最后介绍了其应用前景。

微细电火花加工控制系统的集成

针对微细电火花加工中精密的放电间隙要求,对微细电火花加工控制的方案进行研究,利用宏微控制方案,以压电元件作为放电间隙伺服调整单元,实现了对放电状态的快速响应与控制。对宏微控制系统中的控制策略,多线程控制及控制系统的集成进行探讨,以宏动控制系统的行程,微动控制放电间隙,实现了微细电火花加工过程控制与放电间隙调整。

精密定位技术研究

精密定位技术广泛应用于精密仪器、机械和机床I、C工艺制造、计算机外围设备。其特点是精度和分辨率高,台面尺寸从小到大,品种繁多,大多有自动化操作要求,需要集成许多高性能高品质机械零部件,高分辨力检测元器件,因此制作难度大,投资大。过去精密定位的精度和分辨率已从毫米量级过渡到了微米、从亚微米进入到了纳米量级。本文概述了获取高精度定位精度的支撑关键技术。介绍了基于宏微二级叠加方式的控制系统,研制的宏动工作台用精密滚珠丝杠螺母传动,由交流伺服驱动器驱动,配备反射式光栅检测元件,构成伺服反馈系统,并对其实际误差曲线进行线性补偿之后,可将定位误差从76μm降低到3μm;再在宏动工作台面上安装高精度的微动载物台,由计算机进行宏微切换,从宏运动过渡到微运动方式,可实现大行程纳米量级精密定位。

基于压电陶瓷光电相移驱动的大行程纳米定位系统

由于压电陶瓷驱动器作纳米定位控制系统驱动元件会导致定位过程中出现超调及振荡现象,故提出了一种新的基于外差干涉仪和自制高频相移电路的光电相移压电陶瓷驱动方法。实验论证了在严格控制的实验环境下,压电陶瓷能实现自主位置锁定并以纳米量级步距值被逐步推进。步距值可控的压电陶瓷驱动器与商用宏动平台结合,可实现纳米精度重复性的大行程定位系统。实验结果表明,对于5mm往返行程的位移,在靠近目标处执行理论值为5nm步距值的步进位移时,系统的定位重复性精度小于1nm。该定位方法规避了压电陶瓷的机械非线性误差,具有系统架构简单,定位速度快等优点,可应用于当前纳米科技和超精密加工等领域。

维宏股份:致力于培育核心技术竞争力

作为国内首家A股上市的民营数控企业,上海维宏股份有限公司专注于数控系统研发、销售和服务,能够快速为客户提供个性化的解决方案,主营业务为研发、生产和销售工业运动控制系统、伺服驱动系统,以及维宏工业互联网的推广应用。目前,维宏运动控制系统已广泛应用于模具制造、金属切削、车削加工、金属高光加工、3C玻璃精密加工、板式家具切割、实木雕刻、玻璃石材加工、激光加工、水射流加工等领域。

柔性宏/微空间机械手系统的误差补偿

利用一个柔性宏 /微机械手空间机器人结构 ,即在一台大型的柔性宏机械手的末端安装一台小型的微机械手 ,以提高柔性空间机器人的作业精度。基于机器人摄动理论和正、逆运动学理论 ,推导利用微机械手的快速和精密运动消除柔性宏 /微机械手误差的补偿原理。仿真结果表明补偿前 ,宏 /微机械手末端点因弹性杆件变形引起的在 x方向的最大误差近 6 m m,在 y方向的最大误差近 8m m,采用所提出的方法进行补偿后 ,末端误差几乎为零。

纳米工作台定位控制研究

介绍了基于宏微两级驱动方式的纳米工作台定位系统,重点在对宏微动态切换时宏动台固定与否对其自身振动情况的影响进行测试分析。研究表明,宏动台被锁定后可以明显减小其台面振动幅度,对后面微动台以及整个系统定位精度的提高起着关键性作用。