基于粘滑驅(qū)動原理的精密旋轉(zhuǎn)定位臺的研究.pdf

1、納米操作系統(tǒng)是指對納米尺度物體進行操作或者是操作精度在納米級的操作系統(tǒng)?；赟EM(掃描電子顯微鏡)的納米操作系統(tǒng)由于其腔室空間大、能夠進行實時圖像反饋等特點,目前獲得了較為廣泛的應(yīng)用。精密定位工作臺是納米操作系統(tǒng)的重要組成部分,其性能決定了整個納米操作系統(tǒng)的操作質(zhì)量,因此一個運行穩(wěn)定、性能優(yōu)良的精密定位工作臺對納米操作系統(tǒng)具有重要意義。粘滑驅(qū)動是一種依靠摩擦力和慣性的新型驅(qū)動方式,采用這種驅(qū)動方式的定位工作臺具有外形尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單以

2、及分辨率高等特點。本文的研究目標是研制一套基于粘滑驅(qū)動原理的精密旋轉(zhuǎn)定位臺系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠作為基于SEM納米操作系統(tǒng)的組成單元應(yīng)用于SEM下納米操作中。
　　基于粘滑驅(qū)動原理,本文首先對精密旋轉(zhuǎn)定位臺的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。使用壓電陶瓷作為動力源,采用了將直線位移轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)位移的傳動方案,并設(shè)計了相應(yīng)的柔性鉸鏈機構(gòu)實現(xiàn)直線位移到旋轉(zhuǎn)位移的轉(zhuǎn)換,采用彈簧預(yù)緊的方式實現(xiàn)對摩擦力的調(diào)整。最終設(shè)計的精密旋轉(zhuǎn)工作臺具有體積小、重量輕、穩(wěn)定性好以及

3、360°無限旋轉(zhuǎn)等特點。
　　為了從理論上模擬精密旋轉(zhuǎn)定位臺的運動并分析各個參數(shù)對其運動的影響,本文建立了精密旋轉(zhuǎn)定位臺的動力學(xué)模型。在動力學(xué)模型中通過對比采用LuGre動態(tài)摩擦模型來表征摩擦力。利用MATLAB/Simulink對所建立的動力學(xué)方程進行仿真研究,結(jié)果表明所建立的動力學(xué)模型能較好的反映工作臺的實際運動狀況。
　　為了能夠?qū)崿F(xiàn)對精密旋轉(zhuǎn)定位臺的運動進行控制,基于USB通信建立了定位臺的控制系統(tǒng)。分別利用VC++