二元光學(xué)器件激光直寫機(jī)定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本課題"二元光學(xué)器件激光直寫機(jī)定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究"的主要目的就是在宏微雙重定位原理之上,探討研究一種解決宏微雙重定位系統(tǒng)的定位速度和定位精度之間矛盾的方法,為實(shí)現(xiàn)大行程、高精度、高速度的空間三維運(yùn)動提供一種有效的技術(shù)途徑,在微電子領(lǐng)域、微機(jī)械領(lǐng)域、光學(xué)領(lǐng)域、超精密機(jī)械加工領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、生物工程領(lǐng)域和醫(yī)療儀器領(lǐng)域等有著廣闊的應(yīng)用前景.本文首先從宏微雙重定位系統(tǒng)工作原理出發(fā),分析了宏微雙重定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大行程、高精度的機(jī)理,并建立了相

2、應(yīng)的力學(xué)模型,從模型中分析了宏定位系統(tǒng)定位噪聲對微定位系統(tǒng)的的影響,為宏定位系統(tǒng)濾波思想奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ).為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高精度定位和快速響應(yīng),本文提出了采用宏定位變參數(shù)濾波技術(shù)濾除宏定位系統(tǒng)高頻噪聲,同時(shí)保持系統(tǒng)高響應(yīng)速度.該技術(shù)采用變參數(shù)原理,在系統(tǒng)靜止時(shí)具有較低的濾波器剛度參數(shù)和阻尼比參數(shù),而在系統(tǒng)運(yùn)行過程中具有增大濾波器剛度參數(shù)和阻尼比參數(shù)的特性,從而可以更好地解決定位噪聲和定位速度之間的矛盾.在分析變參數(shù)濾波器結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上,

3、建立了變參數(shù)濾波器濾波模型,指出了結(jié)構(gòu)參數(shù)在運(yùn)行過程中改變越大,定位噪聲和定位速度之間矛盾的協(xié)調(diào)效果越好.為適應(yīng)采用變參數(shù)濾波原理的宏微雙重定位系統(tǒng)狀態(tài)的變化,提出了采用模糊控制方法,與傳統(tǒng)PID控制方法相比較,模糊控制方法作為自適應(yīng)控制方法中的一種,可以在控制過程中動態(tài)調(diào)整控制參數(shù),在宏微雙重定位系統(tǒng)這種不確定系統(tǒng)的控制中取得更好的效果.本文設(shè)計(jì)并最終完成了激光直寫原型機(jī)超精密定位系統(tǒng),提出了氣浮導(dǎo)軌均化效應(yīng)模型,設(shè)計(jì)了大行程疊片式柔