面向納米定位的跨尺度二維工作臺關(guān)鍵控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著科技飛速發(fā)展，測量領(lǐng)域中對測量精度的要求也在不斷提高，傳統(tǒng)僅靠一種方式進行驅(qū)動控制無法滿足達到納米級高定位精度的同時實現(xiàn)較大的運動范圍。納米級高精度定位與較大運動行程之間的矛盾逐漸顯現(xiàn)出來。因此，開展大行程精密定位系統(tǒng)的研究工作具有十分重大的意義。
　　為實現(xiàn)大行程、高精度的定位目標(biāo)，本文研制了跨尺度二維工作臺系統(tǒng)。系統(tǒng)通過大行程宏動工作臺與六自由度微動工作臺組合，搭建了宏/微雙驅(qū)動高精度二維工作臺系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用機器視覺技術(shù)

2、，通過圖像處理的方法確定系統(tǒng)中各個零件的位置，驅(qū)動宏動工作臺高速移動實現(xiàn)粗定位。通過微動工作臺與宏動工作臺的循環(huán)配合工作實現(xiàn)精密定位，使整個二維工作臺系統(tǒng)達到納米級驅(qū)動分辨力。該跨尺度二維工作臺系統(tǒng)具有行程大、納米級驅(qū)動分辨力、定位快速、智能化、成本低等特點。
　　論文主要從以下四個方面介紹已經(jīng)完成的研究工作:
　　1、根據(jù)宏/微雙驅(qū)動技術(shù)的工作原理，提出面向納米定位的跨尺度二維工作臺系統(tǒng)控制方案，使工作臺在200mm×20

3、0mm的大行程工作范圍內(nèi)達到納米量級的驅(qū)動分辨力，并且微動工作臺具有6個自由度，可以補償大行程運動時由宏動工作臺機械結(jié)構(gòu)不完善等帶來的角度誤差。
　　2、詳細介紹了跨尺度二維工作臺系統(tǒng)各模塊的設(shè)計:工作臺系統(tǒng)主要由機器視覺模塊、宏動工作臺模塊、微動工作臺模塊、由測量探頭和激光干涉儀等組成的測長模塊。本工作臺系統(tǒng)引入了了機器視覺，通過機器視覺模塊實現(xiàn)圖像采集及識別，確定起始點和目標(biāo)點位置，宏動工作臺與微動工作臺根據(jù)起始點和目標(biāo)點的位

4、置來設(shè)置控制參數(shù)和路徑規(guī)劃，使系統(tǒng)更加智能化。
　　3、搭建控制系統(tǒng):探索合適的控制方法，在VS環(huán)境下編寫工作臺系統(tǒng)的控制軟件，設(shè)計各個模塊以及各模塊之間的控制方法，搭建完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)定位過程中增加高低速轉(zhuǎn)換的控制程序，提高了系統(tǒng)定位效率。
　　4、對各模塊以及整個系統(tǒng)的定位精度進行測試。實驗結(jié)果表明，工作范圍為200mm×200mm的二維工作臺系統(tǒng)的定位精度在0.3μm左右，經(jīng)過誤差修正后系統(tǒng)的定位精度在±15