应用于平板显示器检测的高精度五维运动台

五维运动台是检测平板显示器亮度、色度、均匀性及视角等性能指标的重要仪器设备,针对目前该类产品国产产品控制精度低、故障率高、功能不全．而进口产品价格昂贵的情况,采用了测量点偏移量补偿、PC机与多单片机通信、单片机定时器可逆计数、动态链接库等软硬件技术对原有国产五维运动台进行改进。改进后的五维运动台运行稳定可靠,测量精度高,完全可以满足平版显示器的检测要求。     

交叉滚柱导轨运动台模态研究

利用三维建模软件UG建立了50 mm交叉滚柱导轨运动台三维模型,利用有限元分析软件ANASY Workbench14对交叉滚柱导轨运动台进行模态频率和振型分析,详细研究了模态分析过程中接触单元设置、导轨初始预压对模态分析的影响。设计了200 mm交叉滚柱导轨运动台,进行了模态分析及测试,验证了仿真分析方法的有效性,为交叉滚柱导轨运动台的设计提供重要依据。     

五维力测力平台的研制

介绍了一种5维力测力平台的原理,结构以及硬件设计和软件功能,这种结构的5维力具有精度高,频响好的特性。     

用于机载火控性能测试的六自由度运动模拟器参数设计

文章从机载火控模拟测试的需求出发，根据相关的技术指标要求，对六自由度运动模拟器进行了详细的动力学分析和运动学分析，给出了运动模拟器的结构参数和液压参数的设计过程，并对六自由度的运动精度进行了简要的分析。     

超精密车床主轴回转误差运动动态测试的数据采集

介绍了超精密车床主轴回转精度动态测试的数据采样方法及其采集系统的硬件和软件。试验表明该采集系统调试方便，效果良好。     

机床运动不均匀度的测试系统

目前国内生产的运动不均匀度的测量仪器主要是光栅爬行测量仪,通常与光线示波器配合使用,以对运动不均匀度作定性观察,但无法作定量分析。本文利用单片机为光栅爬行测量仪发展了计算机测试系统,能够迅速画出运动不均匀度的电压——时间,位移——时间,速度——时间、位移偏差——时间曲线图。 并能计算和打印出表征运动不均匀度的各种参数,如最大爬步、位移波动量、速度波动量、脉动率、停留时间、爬行频率、纹波率等。     

用激光测试法控制机床滑板的运动精度

一、引言随着科学技术的迅猛发展,人们对机械制造的工作母机一一机床的精度提出了越来越高的要求。为了提高机床的精度,可以采用以下两种方法,一种方法是提高机床本身的精度;另一种方法是将精度测试、动态误差补偿及计算机实时控制等新技术应用到机械加工过程中。在现有机床设备的基础上通过测试补偿提高加工精度,这种方法投资少,灵活性强,而且可以应用到任何种类的机床上,尽管这种方法也存在不少困难,但是随着控制技术、计算机技术的不断发展以及执行机构的灵敏可靠,其可行性越来越明显。     

纳米级精度的竖直液体静压滑台设计

为了满足航天关键件的加工精度要求,需要设计并制造满足设计要求的纳米级精度的竖直液体静压滑台。本文针对滑台结构、关键部件及公差设计方法展开了研究。首先,根据高精度竖直滑台的设计要求,采用不等流量的滑块结构及控制方法整体设计滑台结构。设计时,将所有液压油管路均设置在滑块中,以减小油压损耗,且使得滑台结构紧凑。接着,为使圆孔加工时圆度误差不受导轨刚度的影响,采用等导轨刚度的设计方法,同时给出了该方法下油膜厚度、刚度、压力的计算方法。文中还证明了上下油腔不等承载面积法能够降低竖直滑台由于倾覆力矩产生的倾角误差,提高导轨运动精度。在此基础上,提出了基于不等流量结构的几何精度设计方法,计算并证明了不等流量的结构和控制方法可以降低导轨和滑块极高的制造等级要求和制造成本。最后,根据上述设计方法设计并制造了数控纳米曲面磨床竖直滑台,并测试了该磨床竖直Z滑台的运动精度。结果显示采用不等流量结构的滑台制造公差要求由IT1降低到IT3。Z滑台精度测试结果为:定位误差为±80nm,重复定位误差为48nm。     

基于敏感度的运动模拟台误差综合

位姿误差是影响运动模拟台性能的重要因素。用矩阵微分法推导了平台位姿误差和42种原始误差之间的关系式，定义了平台位姿误差对各种原始误差的敏感度，并建立基于敏感度约束条件的原始误差优化目标函数，给出了按敏感度的比例对原始误差进行综合的优化方法，通过实例验证了基于敏感度的误差综合方法的有效性。基于敏感度的误差综合方法对六自由度运动模拟台的精度设计具有参考作用。     

基于PMAC的6自由度船舶运动模拟台控制系统设计

介绍了6自由度船舶运动模拟台的基本工作原理，对其运动学的反解进行了分析，重点设计了基于PMAC卡的控制系统。充分利用了PMAC卡的实时控制能力来进行电液伺服系统的数字控制，使该模拟台可以较好地模拟船舶在各种海惰下的运动，并且运行稳定、操作方便。     

竖直运动平台气动配重的研究

提出了一种利用气缸推力对竖直方向运动的超精密运动平台进行配重的新方法,使电机趋动力减小,提高运动精度。建立了重物配重及气动配重的力学模型,指出重物配重时,电机的推力至少要能够克服摩擦力,而用气动配重方法,当平台运动方向发生变化时,改变气缸压力,使平台在垂直运动时所需的电机推力小,甚至达到零负载,使其运动精度得以提高。并给出了一种控制气缸推力的解决方案。     

采用立体视觉的子孔径拼接测量工件定位

为了实现大口径光学元件的子孔径拼接干涉测量,提出了采用立体视觉进行光学元件位姿测量的方法,建立了基于双目视觉的子孔径拼接测量系统,对该系统的数学模型、测量原理以及基于四元数法的位姿变换矩阵求取方法进行了研究。首先,介绍了圆形子孔径拼接干涉测量的原理,并基于齐次坐标变换分析了其对工件定位的要求,接着引入了立体视觉辅助测量系统,建立了其通用测量模型,利用双目视觉获取不同子孔径测量时与工件刚性连接的特征点的三维全局坐标,在完成全部子孔径测量后利用四元数法求取各子孔径相对于全局坐标系的转换矩阵,然后利用优化拼接算法将各子孔径数据统一到全局坐标系下,完成大口径光学元件的全局测量。最后利用该系统实现了对口径为150mm平面和100mm球面的检测。实验结果证明,在本系统中,立体视觉系统平移定位精度优于0.1mm,转动测量精度优于0.01度,能够给优化拼接算法提供一个有效的初始值,且该方法能够快速给出各子孔径间的相对坐标变换且在其视场范围内不产生误差累积,方法简单实用,稳定可靠。     

基于应力刚化效应的动态特性可调微动平台设计新方法

针对现有基于柔性铰链的微动平台动态特性受材料特性、设计制造等误差影响,难以满足精密微动平台对动态响应（特别是可变频率操作）的高要求,基于应力刚化效应,提出了动态特性可调的微动平台设计新方法,推导预应力作用下一端固定一端导向梁的等效刚度和质量公式;基于对称布置假设,建立含有弹片式柔性铰链(下面简称弹片)组数(离散变量)和截面尺寸(连续变量)的离散连续变量复合优化模型,释放承载刚度约束,获得截面尺寸含有弹片组数变量的精确解系列,分析了给定预应力下不同弹片组数微动平台的承载刚度和频率调节范围,从而通过承载刚度约束和频率调节范围要求确定弹片组数。通过数值算例,验证了推导计算模型求解精度和所提设计方法的应用有效性。计算结果表明,与有限元分析结果相比,本模型的计算结果相对误差小于2%,实现了给定工作刚度、频率和承载刚度约束的微动平台最优结构设计。所提方法实现了刚度和频率大范围的调整,不但降低了加工精度要求,还为动态特性自适应匹配的智能微动平台提供一种实现途径。     

气浮支承精密运动平台的俯仰振动分析

参考有限元分析结果,建立了精密运动平台结构的多刚体离散元模型,依据模态实验结果进行模型验证和修正,利用所建模型分析直线非质心驱动,以及气浮支承作用点漂移对运动平台俯仰振动的影响,提出改进措施,为后续设计提供指导。     

基于灵敏度分析与优化的精密运动平台模型修正

针对超精密运动平台部件中部分材料精确参数未知、粘结层准确模拟困难导致动力学建模精度相对较低的问题,提出一种基于参数灵敏度分析和优化的模型修正方法,获取面向精确动力学分析所需的高精度动力学模型.建立虚拟材料属性的粘结层单元代替原有的节点重合建模方法,利用参数灵敏度分析得到未知材料参数对结构模态影响的大小,以模态实验结果为目标选取灵敏度大的未知的材料参数进行优化,得到超精密运动平台部件的修正模型.实验结果证实,修正后动力学模型的模态频率及传递函数与实验结果之间的误差较修正前均明显降低,可用于后续超精密运动平台整体动力学特性的精确预测.     

平面光波导精密对准平台运动误差的敏感性分析

在阵列光纤与波导芯片的对准过程中,多自由度精密运动平台的运动精度直接影响其耦合效率。针对此问题,运用多体动力学理论,通过分析运动平台的各项误差源,建立了多自由度精密运动平台的误差模型。采用基于方差的Sobol法对运动平台的各项误差进行敏感性分析,从而得到了各误差参数在敏感方向的影响程度。试验结果与理论分析结果基本吻合,说明该模型具有一定的适用性。该模型可为多自由度精密运动平台的运动精度控制、误差补偿分析以及系统优化设计提供借鉴。     

一种微操作平台的自适应运动跟踪控制

针对微操作平台的迟滞非线性和时变性,提出单神经元PID控制策略来对其进行运动跟踪控制,从而提高平台的运动精确性和响应快速性。采用RBF神经网络辨识器对微操作平台的梯度信息进行在线辨识,利用单神经元网络学习算法完成PID参数的在线自整定,实现微操作平台的自适应运动跟踪控制。为说明所提出控制方法的可行性,将其与普通PID控制方法进行了比较分析,实验结果表明,单神经元PID与普通PID控制的位移误差范围分别为-0.5~0.5μm、-2.5~2.5μm,调整时间分别为0.1s、0.4s,所提出控制方法具有更好的控制精度和响应快速性,并具有较强的自适应性。     

无杆飞机牵引器液压行走系统的试验分析

本文简要介绍了无杆飞机牵引器的总体结构,阐述了无杆飞机牵引器液压行走系统的设计方案,详细描述了在空载、满载工况下系统压力、牵引力、行走速度的测试,说明设计的液压行走系统性能稳定,能够满足牵引力、行走速度的要求。     

用于硅片检测的精密直线运动平台的设计与实现

硅片检测过程要求其运动系统具有较高的精度,实现其中的精密直线运动对整个复合运动平台至关重要.采用直线电机驱动的方式设计了一套精密直线运动平台,阐述了其机械系统和控制系统设计过程.实验结果和实际应用表明：本平台比目前采用滚珠丝杠驱动的直线运动平台具有更高的精度、更大的加速度、运行更平稳和更长的寿命等优点,可以完成硅片检测过程要求的运动,运动精度满足了应用场合的要求.