提高載物臺定位精度的研究.pdf

1、精密定位技術作為精密載物臺的一項關鍵技術，其應用領域非常廣泛，對該技術的研究處于國際上精密工程技術的前沿，具有重大科學意義和應用價值。 從目前國內外對精密定位系統(tǒng)的研究情況來看，為了實現大行程，一般都是采用宏微兩級定位方式，亦即是在宏動定位控制的基礎上，疊加微動定位控制，最后實現載物臺的大行程運動和納米級精密定位技術。尤其是宏動載物臺，是納米定位系統(tǒng)中的基礎部件，對定位精度有相當重要的影響。 眾多納米定位系統(tǒng)的宏動臺，為

2、了提高定位精度，大多采用直線電機、液體靜壓絲杠或摩擦傳動等作為系統(tǒng)的驅動裝置，但是這樣不僅增加了制造成本，并且增加了調整和維護上的困難。因此，能否在傳統(tǒng)的滾珠絲杠傳動及直線滾珠導軌導向方式下，使整個系統(tǒng)達到納米級的定位精度的研究，具有實用意義。 本文主要工作就是研究在傳統(tǒng)的滾珠絲杠傳動及直線滾珠導軌導向方式下，如何提高宏動載物臺的定位精度，包括以下幾部分主要內容： 1.宏動載物臺的構建，主要介紹載物臺的機械結構、傳動系統(tǒng)

3、、伺服控制系統(tǒng)以及光柵測量裝置等的設計。載物臺由精密級直線滾動導軌和精密級滾珠絲杠組裝而成，由交流伺服電機驅動，載物臺的側面安裝有高精度金屬光柵尺，并帶有40細分的光柵讀數頭，實現載物臺的位移檢測，其控制系統(tǒng)是基于PMAC(programablemultiaxescontroller)控制器，可實行半閉環(huán)或全閉環(huán)的控制。 2.影響載物臺定位精度的因素很多，本文對載物臺機械結構的誤差、測量裝置的誤差、控制系統(tǒng)誤差以及溫度變化對定位

4、精度的影響等進行詳細分析，分別得出其對定位精度的影響。 3.通過構建的載物臺定位精度標定的實驗系統(tǒng)，對半閉環(huán)和閉環(huán)控制方式下的載物臺定位誤差及其它運動性能指標進行測試，尋找載物臺的定位誤差曲線的規(guī)律，提出全程線性補償、分段線性補償和定點補償三種誤差補償的方法，并經實驗驗證使定位精度有十分明顯的提高，尤其是分段線性補償，其雙向定位誤差只有1.6μm，定位精度為2.99μm，達到微米級的定位精度要求，為整個系統(tǒng)納米級定位精度奠定基礎