纳米级定位的简单化设计——采用滚珠球轴承的扭轮摩擦传动

作者在前面的文章中报导了扭轮摩擦传动能实现亚纳米级的定位分辨率。然而,这套装置在结构上的复杂之处就是在于采用了静压轴承支撑扭轮。本文指出了扭轮摩擦传动在结构上如何可以简化为采用球轴承支撑扭轮。在简化之后,实验表明定位分辨率小于1纳米。本文得出结论,采用球轴承的扭轮摩擦传动对于在洁净环境下要求实现纳米级定位的制造过程变得更为方便,而且可以取代滚珠丝杠以及常规摩擦传动方式。     

采用扭轮摩擦传动的埃级定位系统

我们提出了一个具有埃级分辨率的定位系统。这个系统有一个由液压导轨驱动的工作台和一个安装在工作台内的扭轮摩擦传动系统。摩擦传动把交流伺服电机的旋转运动转换成工作台的线性运动。扭轮摩擦传动特别适合超精密定位。因为它的导程可以小于0.1mm,用一个光纤传感器检测工作台的位移,计算机控制交流伺服电机的转角,最后得到0.2nm的定位分辨率。这种系统的行程可以达到几百毫米。这样,证实了扭轮摩擦传动是适合埃级定位的系统。     

扭轮摩擦驱动系统研究

扭轮摩擦驱动是集摩擦传动和螺旋传动为一体的传动系统,它既具有摩擦传动动态特性好,同时又有螺旋传动导程小的特点。本文介绍一种扭轮摩擦驱动系统,它的导程小于０．２ｍｍ,行程为２５０ｍｍ,运动分辨率可达纳米级水平。它由扭轮摩擦传动机构、气体静压导轨及相关部件组成,是一种大行程高分辨率的新型驱动系统。     

超精密扭轮摩擦传动动力学研究

为了进行超精密定位，人们提出了运用扭轮摩擦传动。本文针对这种结构对其传动原理与动力学特性进行了分析，得出了新的结论。     

小模数渐开线圆柱齿轮副传动误差及精度侧隙类型的选择

小模数渐开线园柱齿轮副的传动误差小模数渐开线园柱齿轮副在解算传动装置、精密仪器、仪表事业中,经常根据产品的要求来控制齿轮副的传动误差(齿轮副的传动误差是指主动轮单向传动时,从动轮的实际转角与理论转角之差)。如图1,图2。     

基于薄膜形状控制的空气静压轴承研究

目前已经提出了一种主动式空气静压轴承,它具有一个可以用压电驱动器来改变形状的规则表面。普遍认为主动补偿方法是最有效的,其原因是小的驱动质量和大的承载力增益及带宽使这种主动式空气静压轴承具有无限大的静态刚度,并具有仅被支承机械系统所限制的补偿带宽。微位移测试表明,0.1μm的进给可以相当容易地被高速跟踪。     

不同系统组合的精密单点定位性能分析

在分析研究星间单差精密单点定位算法和抗差Kalman滤波解算模型基础上,利用全球定位系统、全球导航卫星系统、北斗卫星导航系统数据,对单、双、三系统精密单点定位精度和收敛时间进行了分析,得出了以下结论:三系统精密单点定位技术无论定位精度还是收敛速度均最优,多系统组合导航定位有利于提高导航定位精度。     

无摩擦的空气轴承技术对超精密加工机床进给驱动系统的控制需求的影响

加工过程中随着对精密度和加工环境的要求的不断提高,越来越需要在机床的结构和控制器原理这两者之间进行特殊的组合。近年来,为了补偿进给驱动系统的直线导轨的摩擦造成的影响,人们发明了大量的控制决策,例如[1]—[3]。他们虽然提供了各式各样的功能强大的非线性的机构,但通常又使用相当复杂的计算机算法来耗费系统资源。借助于先进的空气静压轴承技术(FVM—空气—轴承)摩擦可以被彻底消除,因而直线导轨也就不存在爬行现象,而阻尼比和垂直于进给方向的刚度却非常大,这种结构对所使用的控制决策提出了特殊的要求,本文就针对这些要求对各种方法进行了研究。     

多站纯距离系统站址布局优化研究

针对多观测站纯距离系统站址布局对目标定位精度的影响问题,采用精度几何散布(GDOP)作为性能评估指标进行仿真试验,在比较分析三站不同站址布局定位性能的基础上,提出以maxS(GDOP1)(GDOP小于1的有效区域最大)和GDOP_(min)最小或maxS(GDOP1)/GDOP_(min)最大为优化目标,建立优化模型,并进行了仿真试验。仿真结果表明:通过优化模型可以优化布站分布角总和,且在布站分布角总和确定的情况下,布站半径越大,GDOP小于1的有效区域越大。     

亚微米级定位的控制策略

本文主要讨论如何通过定位控制改善亚微米级定位装置的静态和动态特性。主要讨论能够实现亚微米级的定位精度、重复精度和无超调的快速暂态响应的控制策略。在亚微米定位的工作过程中,当条件(进给率、摩擦等)发生改变时,保持定位装置性能稳定是极为必要的。本文给出采用PI-D+前馈控制和自适应增益调整实现的实验结果。