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具有角度修正功能的大行程二维纳米工作台
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2013
  • 页码:1811-1817
  • 分类:TH703[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械] TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽合肥230009
  • 相关基金:国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2008AA042409); 国家自然科学基金资助项目(No.51175141)
  • 相关项目:振动接触式3D纳米测头触发机理及应用研究
中文摘要:

基于宏微组合驱动方式,提出一种具有角度修正功能的大行程二维纳米工作台设计方案来减小精密测量系统中由于工作台定位及角度误差引入的测量误差。首先,从原理上对设计方案进行了论证。该方案中宏动工作台和微动工作台共用位置反馈系统构成闭环控制,并基于压电陶瓷致动器及柔性铰链设计的六自由度微动工作台对宏动工作台进行直线定位误差及角度误差的综合补偿。然后,基于设计方案设计了宏动工作台及微动工作台的结构。最后,对安装调试后的宏微工作台系统进行了直线组合定位测试及角度误差修正测试。实验结果表明,该工作台系统的宏动行程达到了200mm×200mm;在闭环控制下,通过六自由度微动工作台的补偿作用可使各角度偏差由上百秒降至10″以内,由此工作台系统在全行程内的直线定位误差可由3μm降至25nm以内。实验结果验证了提出的组合定位系统的有效性。

英文摘要:

On the basis of a macro-micro dual driven method,a solution for the large stroke 2-DOF nano-positioning stage with angle error correction functions is proposed to reduce the measurement errors in a precision measurement system caused by positioning and angular errors of the stage.Firstly,the principle of the solution is demonstrated.In this solution,the macro stage and micro stage share the same position feedback systems to form a closed loop control,and both linear positioning errors and angle errors of macro stage are compensated with the help of a 6-DOF micro stage based on a piezoelectric ceramic actuator and a flexible hinge.Then,the macro stage and micro stage are designed and manufactured based on the solution.Finally,the performance of the 2-DOF nano-positioning stage with error correction functions are tested preliminarily.Experimental result indicates that the stroke of the 2-DOF nano-positioning stage reaches 200 mm×200 mm.With the correction of the micro stage under the closed-loop control,all of the angle errors of the stage are reduced from hundreds of seconds to less than 10″,and the positioning error is reduced from 3 μm to less than 25 nm.Experimental result verifies the effectiveness of the macro-micro dual positioning system.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699