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1、基于超声电机驱动的气浮直线导轨精密定位系统刘佳琪2015年6月中图分类号：TH742UDC分类号：681.5基于超声电机驱动的气浮直线导轨精密定位系统作者姓名刘佳琪学院名称光电学院指导教师赵维谦教授答辩委员会主席赵跃进教授申请学位工程硕士学科专业仪器仪表工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月PrecisionPositioningSystemBasedonAerostaticLinearGuideDrivedbyUltrasonicMotorCandidateName:LiuJiaqiSchoolorDep
2、artment:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:Prof.WeiqianZhaoChair,ThesisCommittee:Prof.YuejinZhaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InstrumentEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得
3、的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着当今科学技术发展进程，在微观领域中关于光电子、微机电、生物工程、纳米材料等的研究越来越深入，对定位精度的要求现已进入微纳米时代。精密定位技术广泛应用于精密仪器、机械和机床、IC工艺制造、计算机外围设备等，它的特点是
4、精度和分辨率较高，尺寸从小到大,品种繁多。精密定位系统大多有自动化操作的要求,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。超声电机驱动的气浮直线导轨精密定位系统的研究将促进多门学科的进一步发展，具有重大的科学意义和广泛的实用价值。论文来源于国家高技术研究发展计划(863计划)课题“微细结构跨尺度高分辨层析成像与检测系统”，研究了基于超声电机驱动的气浮直线导轨精密定位系统。根据精密定位系统的特点和要求，设计了定位方案及总体结构。为了实现宽范围、高精度的定位，本文结合超声电机、可回收废气的空
5、气静压直线导轨、双光栅装置以及伺服控制单元，研制了一套定位精度高，重复性好的精密定位系统。该系统可以实现高精度定位的功能，同时实时反馈气浮直线导轨的位置信息。采用超声电机作为系统驱动，超声电机无电磁干扰，可实现无行程限制驱动，它具有高频响、无低速爬行的特点，提高了气浮直线导轨运动的稳定性，从而提高了定位系统的精度。采用余气回收式空气静压导轨克服了传统气浮导轨余气对精密定位系统的影响。使用双光栅作为位置反馈装置，低精度光栅为运动控制提供位置反馈，高精度光栅用于测量，这样既提高了运动控制的速度，又提高了测量的精度，从而更好地满
6、足系统的要求。在定位过程中引入PID运动控制技术，通过调节超声电机的PID参数使系统拥有快速平稳的响应特性。同时设计基于VC++6.0平台的控制软件实现系统的精密定位及对超声电机主要参数的调整。关键词：精密定位；直线导轨；光栅；超声电机I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofthemodernscienceandtechnology,theresearchofphotoelectron,micro-electro-mechanical,bioengineeringandnanoma
7、terialsinthefieldofmicroismoreandmoredeep,thedemandsofprecisionpositioningisnowintothemicroandnanoera.Precisionpositioningtechnologyiswidelyusedinprecisioninstruments,machineryandmachinetools,ICmanufacturingtechnology,computerperipheralequipment,etc.Itscharacteris
8、ticsarehighaccuracyandresolution,thesizevariesfromtinytolarge,ithasagreatvariety,mostlyneedtointegratewithmanyhigh-performanceandhigh-qualitymechanicalp
