纳米三坐标测量机驱动与控制系统设计.pdf

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1、纳米三坐标测量机驱动与控制系统设计TheDesignofDrivingandControlSystemofNano．CMM作者姓名韭维宣学位类型堂压亟±学科、专业猹窒邀墨区扭越研究方向纳苤塑!

2、量皇邀扭电丕统导师及职称一黄强左教拯俭丛盗量4教援2011年4月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：饧脚锄仑J9巴≯杉犬咨驭扳委员：导师：孚铷髻厦卜搬伽沈是等研锨’h一≮■独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特，l,J／

3、Jtl以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金罡-I些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：厉字日期：如ff年争月≥夕b学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金世王些丕堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金胆王些太兰L可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密

4、的学位论文在解密后适用本授权书)⋯文⋯：勿怔富翩躲签字日期：加／／年牛月叶日学位论文作者毕业后去向：-r-作单位：通讯地址：签字日期：山f『群月≥。日电话：邮编：纳米三坐标测量机驱动与控制系统设计摘要纳米三坐标测量机(Nano．CMM)是对微型机械器具如MEMS器件，微齿轮等器件的几何量测量，不可或缺的工具。驱动与控制系统作为纳米三坐标测量机一个重要的子系统，有特别要求，例如纳米尺寸的分辨率，低热效应，低振动以及快速移动等等。纳米三坐标测量机是一个复杂的设备，包括机械系统，精密的信号处理系统，驱动系统，测头系统等。其中驱动与控制系统是一个综合性的系统，包含机械平台

5、，测头反馈装置，驱动设备等。本论文介绍了纳米三坐标测量机驱动与控制系统的构建以及相关研究。本系统中，基于DVD读取头的新型测头系统，被应用于三维测量以及定位。德国PI公司生产的N．31O型压电线性电机作为纳米三坐标测量机的驱动电机。运动平台按照特殊的原理设计，可以最大化的消除阿贝误差。激光回馈干涉仪是一种新型的位移传感器，并且是首次用作位置测量装置。本论文提出了新的驱动与控制策略，可以实现长距离纳米级精度的快速精密驱动以及定位。X、Y、Z三个方向上的行程为50mm×50mm×50mm，电机在任意方向上驱动完整个行程的时间不超过6分钟。目前，本系统可以实现对不定距离

6、的单方向的快速稳定的逼近，并有效防止过冲。研究表明，在N一310电机的模拟模式下，不同位置点的定位波动可以被控制在士2nm左右。经过测试，本系统可以胜任纳米三坐标测量机的驱动与控制任务。关键词：纳米三坐标测量机；压电直线电机；闭环反馈；驱动以及控制■}、TheDesignofDrivingandControlSystemofNano．CMMABSTRACTNano·CoordinateMeasuringMachine(Nano-CMM)isanecessarytooltomeasurethedimensionsofmicro-mechanicalparts，suc

7、hasMEMSparts，Micro—gear，etc．Thedrivingsystem，asoneoftheimportantpartsoftheNano—CMM，hassomespecialrequirements，suchasNano-scaleresolution，lowheat，lowvibrationandhighmovingspeed，etc．Nano—CMMisaverycomplexmeasuringsystem，whichcontainscomplexmechanicalstructures，precisesignalprocessing，pr

8、obesystemanddrivingsystem，andothersubsystemsandmodules．Inthispaper，theconstructionofadrivingsystemofNano-CMMisdescribed．Anovelprobe，inthissystem，basedontheprincipleofDVDpickup，isdesignedforthree—dimensionalmeasurementandpositioning．N-310PiezoelectriclinearmotorsfromPICompanyareusedast

9、heact