提高載物臺(tái)定位精度的研究.pdf

1、精密定位技術(shù)作為精密載物臺(tái)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，對(duì)該技術(shù)的研究處于國(guó)際上精密工程技術(shù)的前沿，具有重大科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。 從目前國(guó)內(nèi)外對(duì)精密定位系統(tǒng)的研究情況來(lái)看，為了實(shí)現(xiàn)大行程，一般都是采用宏微兩級(jí)定位方式，亦即是在宏動(dòng)定位控制的基礎(chǔ)上，疊加微動(dòng)定位控制，最后實(shí)現(xiàn)載物臺(tái)的大行程運(yùn)動(dòng)和納米級(jí)精密定位技術(shù)。尤其是宏動(dòng)載物臺(tái)，是納米定位系統(tǒng)中的基礎(chǔ)部件，對(duì)定位精度有相當(dāng)重要的影響。 眾多納米定位系統(tǒng)的宏動(dòng)臺(tái)，為

2、了提高定位精度，大多采用直線電機(jī)、液體靜壓絲杠或摩擦傳動(dòng)等作為系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置，但是這樣不僅增加了制造成本，并且增加了調(diào)整和維護(hù)上的困難。因此，能否在傳統(tǒng)的滾珠絲杠傳動(dòng)及直線滾珠導(dǎo)軌導(dǎo)向方式下，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到納米級(jí)的定位精度的研究，具有實(shí)用意義。 本文主要工作就是研究在傳統(tǒng)的滾珠絲杠傳動(dòng)及直線滾珠導(dǎo)軌導(dǎo)向方式下，如何提高宏動(dòng)載物臺(tái)的定位精度，包括以下幾部分主要內(nèi)容： 1.宏動(dòng)載物臺(tái)的構(gòu)建，主要介紹載物臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)

3、、伺服控制系統(tǒng)以及光柵測(cè)量裝置等的設(shè)計(jì)。載物臺(tái)由精密級(jí)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和精密級(jí)滾珠絲杠組裝而成，由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載物臺(tái)的側(cè)面安裝有高精度金屬光柵尺，并帶有40細(xì)分的光柵讀數(shù)頭，實(shí)現(xiàn)載物臺(tái)的位移檢測(cè)，其控制系統(tǒng)是基于PMAC(programablemultiaxescontroller)控制器，可實(shí)行半閉環(huán)或全閉環(huán)的控制。 2.影響載物臺(tái)定位精度的因素很多，本文對(duì)載物臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的誤差、測(cè)量裝置的誤差、控制系統(tǒng)誤差以及溫度變化對(duì)定位

4、精度的影響等進(jìn)行詳細(xì)分析，分別得出其對(duì)定位精度的影響。 3.通過(guò)構(gòu)建的載物臺(tái)定位精度標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)半閉環(huán)和閉環(huán)控制方式下的載物臺(tái)定位誤差及其它運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，尋找載物臺(tái)的定位誤差曲線的規(guī)律，提出全程線性補(bǔ)償、分段線性補(bǔ)償和定點(diǎn)補(bǔ)償三種誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，并?jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證使定位精度有十分明顯的提高，尤其是分段線性補(bǔ)償，其雙向定位誤差只有1.6μm，定位精度為2.99μm，達(dá)到微米級(jí)的定位精度要求，為整個(gè)系統(tǒng)納米級(jí)定位精度奠定基礎(chǔ)