專利名稱：大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密定位技術(shù)，是MEMS關(guān)鍵技術(shù)之一，針對(duì)納米量級(jí)精密定位技術(shù)中宏動(dòng) 臺(tái)定位穩(wěn)定性問(wèn)題，提出一種大行程納米位移定位控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
納米技術(shù)是21世紀(jì)最有前途的新興學(xué)科之一。其發(fā)展十分迅猛，并由此開(kāi)創(chuàng)了納米電子 學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米制造學(xué)、納米顯微學(xué)及納米測(cè)量學(xué)等高技 術(shù)群。納米科學(xué)與技術(shù)從廣義上說(shuō)可定義為0. 1 100nm尺度空間(分子和原子水平)上的工程 學(xué)，它是21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿，將導(dǎo)致人類認(rèn)識(shí)和改造世界能力的重大突破。1999 年10月在中國(guó)召開(kāi)的"面向21世紀(jì)計(jì)量測(cè)試?yán)碚撆c儀器研討會(huì)"上，專家們就認(rèn)為納米 級(jí)測(cè)量已經(jīng)成為當(dāng)今測(cè)量領(lǐng)域的熱點(diǎn)，在新的世紀(jì)要繼續(xù)解決好納米尺度的產(chǎn)生、傳遞及標(biāo) 定的理論和技術(shù)。隨著人們對(duì)納米科學(xué)的不斷探索，納米定位技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多學(xué)科 與領(lǐng)域，特別是當(dāng)代超精密加工技術(shù)、納米技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)等的興起與發(fā)展對(duì)長(zhǎng)度量的測(cè) 量提出了越來(lái)越高的要求。如在微電子領(lǐng)域，1999年的典型線寬為180nm，到2006年的典型 線寬為100nm， 2009年的典型線寬將為70nm，而定位精度應(yīng)為線寬的1/3 1/4;在醫(yī)療科學(xué) 領(lǐng)域，醫(yī)學(xué)手術(shù)上的超薄切片，切厚為100土5咖；在生物工程領(lǐng)域，DNA的尺度在2 3nm范 圍內(nèi)等。因此，納米定位技術(shù)在超精加工、微電子工程、生物工程、納米技術(shù)領(lǐng)域中有著重 要的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，它將在制造業(yè)、航空航天工業(yè)、 國(guó)防軍事工業(yè)以及現(xiàn)代醫(yī)療等方面發(fā)揮巨大的潛力。而要實(shí)現(xiàn)這些納米級(jí)加工與測(cè)量都離不 開(kāi)超精密定位即納米定位技術(shù)。
國(guó)內(nèi)外有關(guān)精密定位工作臺(tái)大多是采用宏微兩級(jí)控制驅(qū)動(dòng)，定位精度和分辨率已從過(guò)去 的毫米級(jí)過(guò)渡到了微米級(jí)、從亞微米級(jí)進(jìn)入到了目前的納米級(jí)。但當(dāng)宏動(dòng)臺(tái)完成宏運(yùn)動(dòng)的同 時(shí)，雖然進(jìn)行了補(bǔ)償，但宏動(dòng)臺(tái)仍然會(huì)有微小的振動(dòng)，對(duì)于高精度定位系統(tǒng)，其影響是不可 忽視的。目前，基本都是通過(guò)研究宏動(dòng)臺(tái)自身特性，從內(nèi)部入手采取補(bǔ)償措施，尚未檢索到 一種對(duì)宏動(dòng)工作臺(tái)外部進(jìn)行鎖定的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的不足，提出一種大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定 控制方法及系統(tǒng)，基于現(xiàn)有的納米量級(jí)宏偉兩級(jí)驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)，采用本發(fā)明提供的方法和系 統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置改進(jìn)(壓電陶瓷鎖定裝置)，通過(guò)宏定位、鎖定宏動(dòng)臺(tái)、動(dòng)
態(tài)切換至微動(dòng)臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)位置，完成定位。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是 令宏動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)完成宏定位
宏定位系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)大行程定位，首先由PMAC控制器按照預(yù)先設(shè)定來(lái)控制宏動(dòng)臺(tái)移動(dòng)， 同時(shí)，宏動(dòng)臺(tái)側(cè)面的金屬光柵尺會(huì)不斷檢測(cè)定位位置并實(shí)時(shí)將其反饋至控制器，當(dāng)檢測(cè)到的 定位誤差小于切換閾值時(shí)，完成宏定位。
令鎖定宏動(dòng)臺(tái)，完成動(dòng)態(tài)切換 當(dāng)控制器檢測(cè)到的宏動(dòng)臺(tái)定位誤差小于切換閾值時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電壓經(jīng)放大器放大后施加到 壓電陶瓷傳動(dòng)裝置，使得壓電陶瓷立即產(chǎn)生位移通過(guò)與其接觸的彈簧頂住導(dǎo)軌以減小間隙， 從而對(duì)宏動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)鎖定。同時(shí)，上位機(jī)控制動(dòng)態(tài)切換到微動(dòng)臺(tái)補(bǔ)償位移。
微動(dòng)臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償，達(dá)到系統(tǒng)定位目標(biāo)
由上位機(jī)控制動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)后，安裝在宏動(dòng)臺(tái)上的微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償， 通過(guò)微動(dòng)臺(tái)內(nèi)部電感測(cè)微儀進(jìn)行位置反饋以實(shí)現(xiàn)微定位控制的局部閉環(huán)，另外，微動(dòng)臺(tái)側(cè)面 裝有光柵測(cè)量裝置實(shí)時(shí)反饋定位位置至PMAC卡，另外，在微動(dòng)臺(tái)上裝有的反射鏡用于實(shí)現(xiàn)激
光干涉儀的定位誤差測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)宏、微兩級(jí)定位。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法，其特征在于具體操作步驟如下-
a. 上位機(jī)的通訊界面發(fā)出指令進(jìn)行控制，首先使宏定位系統(tǒng)工作，對(duì)宏動(dòng)工作臺(tái) 實(shí)現(xiàn)宏定位；
b. 通過(guò)上位機(jī)控制鎖定宏動(dòng)工作臺(tái)，同時(shí)動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)；
c. 由微定位系統(tǒng)控制微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)要求的目標(biāo)位置， 完成定位。
上述步驟a中的宏動(dòng)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)宏定位的方法是首先由PMAC控制器按照預(yù)先設(shè)定來(lái)控 制宏動(dòng)工作
臺(tái)移動(dòng)，同時(shí)，宏動(dòng)臺(tái)側(cè)面的金屬光柵尺會(huì)不斷檢測(cè)定位位置并實(shí)時(shí)將其反饋至控制器，當(dāng) 檢測(cè)到的定位誤差小于切換閾值時(shí)，完成宏定位。
上述步驟b中的通過(guò)上位機(jī)控制鎖定宏動(dòng)工作臺(tái)，同時(shí)動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)的方法是 當(dāng)控制器檢測(cè)到的宏動(dòng)臺(tái)定位誤差小于切換閾值時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電壓經(jīng)放大器放大后施加到壓電 陶瓷傳動(dòng)裝置，使得壓電陶瓷立即產(chǎn)生位移頂住導(dǎo)軌以減小間隙，從而對(duì)宏動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)鎖定。
上述步驟c中的微定位系統(tǒng)控制微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)要求的目標(biāo)位
置，完成定位的方法是由上位機(jī)控制動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)，安裝在宏動(dòng)臺(tái)上的微動(dòng)工作 臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償，通過(guò)微動(dòng)臺(tái)內(nèi)部電感測(cè)微儀進(jìn)行位置反饋以實(shí)現(xiàn)微定位控制的局部閉環(huán)， 另外，微動(dòng)臺(tái)上裝有反射鏡用于實(shí)現(xiàn)激光干涉儀的定位誤差測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)宏、微兩級(jí)定位。
一種大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制系統(tǒng)，應(yīng)用于大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定 控制方法，其特征在于上位機(jī)經(jīng)PMAC控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)連接宏動(dòng)臺(tái)， 所述宏動(dòng)臺(tái)經(jīng)編碼器、光柵測(cè)量裝置I連接PMAC控制器，所述PMAC控制器經(jīng)鎖定裝置連接至 宏動(dòng)臺(tái)；所述上位機(jī)經(jīng)PZT驅(qū)動(dòng)器連接微動(dòng)臺(tái)，所述微動(dòng)臺(tái)經(jīng)光柵測(cè)量裝置II連接PMAC控制 器，所述微動(dòng)臺(tái)連接激光干涉儀；所述上位機(jī)為計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明能夠減小宏動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)停止后臺(tái)面 的振動(dòng)，減小定位誤差，提高系統(tǒng)的定位精度，而且裝置簡(jiǎn)潔便于操作，使用范圍廣，不僅 局限于定位系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)較小的改動(dòng)，可以應(yīng)用于相似控制功能的系統(tǒng)。


圖l是大行程納米位移定位控制方法流程圖； 圖2是大行程納米位移定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制框圖； 圖4是大行程納米位移定位整個(gè)系統(tǒng)軟件框圖； 圖5是大行程納米位移定位工作臺(tái)總圖； 圖6是大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)立體圖； 圖7是大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定裝置局部安裝圖； 圖8是大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定裝置壓電陶瓷組件； 圖9是大行程納米位移定位微動(dòng)臺(tái)二維圖；
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下參見(jiàn)圖2，本大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)
鎖定控制系統(tǒng)是上位機(jī)1經(jīng)PMAC控制器2、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3、交流伺服電機(jī)4連接宏動(dòng) 臺(tái)5，所述宏動(dòng)臺(tái)5經(jīng)編碼器6、光柵測(cè)量裝置I 11連接PMAC控制器2，所述PMAC控制器2 經(jīng)鎖定裝置12連接至宏動(dòng)臺(tái)5;所述上位機(jī)1經(jīng)PZT驅(qū)動(dòng)器7連接微動(dòng)臺(tái)8,所述微動(dòng)臺(tái)8 經(jīng)光柵測(cè)量裝置II 9連接PMAC控制器2，所述微動(dòng)臺(tái)8連接激光干涉儀10;所述上位機(jī)1 為計(jì)算機(jī)。
本實(shí)施例為大行程納米位移定位宏微兩級(jí)驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種宏動(dòng)臺(tái)鎖定裝置，該 裝置由壓電陶瓷、彈簧及支架組成。圖5是大行程納米位移定位工作臺(tái)總圖，l.宏動(dòng)臺(tái)及其
驅(qū)動(dòng)、測(cè)量裝置2.微動(dòng)臺(tái)及其驅(qū)動(dòng)、測(cè)量裝置3.激光干涉儀標(biāo)定裝置。圖6是宏動(dòng)臺(tái)立體圖， 圖7、圖8是大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定裝置的局部安裝圖與壓電陶瓷組件。
參見(jiàn)圖1，本大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法的操作步驟如下
(1) 計(jì)算機(jī)(上位機(jī))的通訊界面發(fā)出指令進(jìn)行控制，首先使宏定位系統(tǒng)工作，帶動(dòng)宏、 微兩級(jí)工作臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到的定位誤差小于切換閾值時(shí)，完成宏定位；
(2) 通過(guò)計(jì)算機(jī)控制鎖定宏動(dòng)工作臺(tái)，同時(shí)動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)；
(3) 由微定位系統(tǒng)控制微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)要求的目標(biāo)位置，完成定位。
參見(jiàn)圖2，本大行程納米位移定位系統(tǒng)是上位機(jī)(1)經(jīng)PMAC控制器(2)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 (3)、交流
伺服電機(jī)(4)連接宏動(dòng)臺(tái)(5)，所述宏動(dòng)臺(tái)(5)經(jīng)編碼器(6)、光柵測(cè)量裝置I (11)連接 PMAC控制
器(2),所述PMAC控制器(2)經(jīng)鎖定裝置(12)連接至宏動(dòng)臺(tái)(5);所述上位機(jī)(1)經(jīng) PZT驅(qū)動(dòng)器(7)
連接微動(dòng)臺(tái)(8)，所述微動(dòng)臺(tái)(8)經(jīng)光柵測(cè)量裝置II (9)連接PMAC控制器(2)，所述微動(dòng) 臺(tái)(8)連
接激光干涉儀(10)。在圖3中示出宏動(dòng)臺(tái)鎖定裝置(12)控制框圖。 大行程納米位移宏微兩級(jí)驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)詳細(xì)定位過(guò)程如下
1)宏動(dòng)臺(tái)由瑞士 Schneeberger公司兩副精密級(jí)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和精密級(jí)滾珠絲杠組裝而 成，由帶增量瑪盤(2048線)的交流伺服電機(jī)(3000rpm， 100w)驅(qū)動(dòng)，如圖6所示，1.底座 2.滾動(dòng)導(dǎo)軌3.光柵尺4.讀數(shù)頭5.宏動(dòng)臺(tái)6.絲杠7.聯(lián)軸節(jié)8.電機(jī)9.編碼器。其 中，滾珠絲杠的直徑為①16，導(dǎo)程4mm，直線導(dǎo)軌型號(hào)為R3 200D的CO級(jí)滾動(dòng)導(dǎo)軌，臺(tái)面位 移量最大可達(dá)150毫米，兩組直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的直線性2pm/150mm?？紤]到傳動(dòng)部件中的空程 會(huì)對(duì)伺服系統(tǒng)帶來(lái)負(fù)面影響，采用了雙螺母結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌預(yù)緊等措來(lái)消減間隙。本系統(tǒng)選用安 川SGMAH系列的交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。伺服電機(jī)型號(hào)SGMAH-01AAA41，容量IOOW，額 定電壓200V，額定轉(zhuǎn)速3000r/min，允許徑向負(fù)載78N，軸向負(fù)載54N，自帶13bit增量編 碼器、脈沖數(shù)2048。宏動(dòng)載物臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)如下
工作范圍 100 mm
分辨率 0.5tim
定位精度 5um
重復(fù)定位精度 ±lum 運(yùn)動(dòng)速度 30 mm/s
宏定位系統(tǒng)包括宏動(dòng)臺(tái)、金屬光柵測(cè)量裝置組成的控制對(duì)象及定位測(cè)量系統(tǒng)；基于PMAC 的宏定位
控制系統(tǒng)兩部分，宏定位系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)大行程定位。首先由PMAC控制器按照預(yù)先設(shè)定來(lái)控 制宏動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，同時(shí)，對(duì)編碼器反饋回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)過(guò)濾、運(yùn)算，比較，判斷，然 后給伺服系統(tǒng)指令，以控制交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向、起停等，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，除了 采用伺服電機(jī)自帶的編碼器進(jìn)行速度反饋外，還采用分辨率為0. 5|am Renishaw金屬光柵尺及 讀數(shù)頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)的位置實(shí)時(shí)反饋，采用全閉環(huán)的控制方式保證系統(tǒng)的定位精度，當(dāng)檢 測(cè)到的定位誤差小于切換閾值時(shí)，完成宏動(dòng)工作臺(tái)的宏定位過(guò)程。
2) 宏動(dòng)臺(tái)鎖定裝置由壓電陶瓷、彈簧以及支架組成，如圖7所示，壓電陶瓷組件10與宏 動(dòng)臺(tái)5固定，
壓電陶瓷組件如圖8所示，1.壓電陶瓷2.彈簧3.支架。瓷選用的是東和商事株式會(huì)社的型號(hào) 是AE0505D16，
最大伸長(zhǎng)量為20ym。當(dāng)檢測(cè)到宏動(dòng)臺(tái)的定位誤差小于切換閾值時(shí)，PMAC卡控制器將立即發(fā) 出控制信號(hào)
給宏動(dòng)臺(tái)鎖定裝置(壓電陶瓷組件10)，當(dāng)壓電陶瓷1被施加電壓后會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生微小位移， 通過(guò)其5毫米
x5毫米的接觸面連接的彈簧2把位移傳遞出去，頂住導(dǎo)軌2，減小間隙，從而鎖定宏動(dòng)臺(tái)5。
3) 微動(dòng)工作臺(tái)選用的型號(hào)是PI公司P-750. 10，如圖9所示。工作行程為75剛，分辨率 為10咖，重復(fù)定位精度是土20nm，閉環(huán)線性度為0. 1%，最大負(fù)載為10Kg， PI公司將這些 產(chǎn)品進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，其中電壓放大模塊(E-505)、傳感器、定位伺服控制模塊(E-509) 和顯示模塊(E-515)安裝在單通道機(jī)架E-501內(nèi)，使得整個(gè)微定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。 P-750. 10由低電壓(0 — 100v)驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷(PZT)，柔性鉸鏈采用電火花加工以獲得極高 的分辨率，工作臺(tái)內(nèi)置了線性差動(dòng)電感測(cè)微儀LVDT (linear variable differential transformer)作為微定位反饋傳感器，使得微動(dòng)臺(tái)形成了內(nèi)部閉環(huán)控制，易于保證定位精度。 微動(dòng)臺(tái)有兩根引線，其中細(xì)線與E-505相連，是驅(qū)動(dòng)引線，用于向PZT輸入0 — 100v電壓， 粗線是LVDT反饋傳感器引線，與E-509上的SENSOR插頭相連，實(shí)現(xiàn)微動(dòng)臺(tái)的反饋控制。
由計(jì)算機(jī)控制動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)，安裝在宏動(dòng)臺(tái)上的微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償， 通過(guò)微動(dòng)臺(tái)內(nèi)
部電感測(cè)微儀進(jìn)行位置反饋以實(shí)現(xiàn)微定位控制的局部閉環(huán)，另外，微動(dòng)臺(tái)上裝有反射鏡用于 實(shí)現(xiàn)激光干涉儀的定位誤差測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)宏、微兩級(jí)定位。
大行程宏微兩級(jí)驅(qū)動(dòng)納米位移定位系統(tǒng)的軟件框圖如圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法。其特征在于具體操作步驟如下a. 上位機(jī)的通訊界面發(fā)出指令進(jìn)行控制，首先使宏定位系統(tǒng)工作，對(duì)宏動(dòng)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)宏定位；b. 通過(guò)上位機(jī)控制鎖定宏動(dòng)工作臺(tái)，同時(shí)動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)；c. 由微定位系統(tǒng)控制微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)要求的目標(biāo)位置，完成定位。
2. 根據(jù)權(quán)利1所述的大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法，其特征在于所述步驟a中 的宏動(dòng)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)宏定位的方法是首先由PMAC控制器按照預(yù)先設(shè)定來(lái)控制宏動(dòng)工作臺(tái) 移動(dòng)，同時(shí)，宏動(dòng)臺(tái)側(cè)面的金屬光柵尺會(huì)不斷檢測(cè)定位位置并實(shí)時(shí)將其反饋至控制器， 當(dāng)檢測(cè)到的定位誤差小于切換閾值時(shí)，完成宏定位。
3. 根據(jù)權(quán)利1所述的大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法，其特征在于所述步驟b中 的通過(guò)上位機(jī)控制鎖定宏動(dòng)工作臺(tái)，同時(shí)動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)的方法是當(dāng)控制器檢 測(cè)到的宏動(dòng)臺(tái)定位誤差小于切換閾值時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電壓經(jīng)放大器放大后施加到壓電陶瓷傳 動(dòng)裝置，使得壓電陶瓷立即產(chǎn)生位移頂住導(dǎo)軌以減小間隙，從而對(duì)宏動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)鎖定。
4. 根據(jù)權(quán)利1所述的大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法，其特征在于所述步驟c中 的微定位系統(tǒng)控制微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)要求的目標(biāo)位置，完成定位的方法是由上位機(jī)控制動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)，安裝在宏動(dòng)臺(tái)上的微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行微位移補(bǔ)償，通過(guò)微動(dòng)臺(tái)內(nèi)部電感測(cè)微儀迸行位置反饋以實(shí)現(xiàn)微定位控制的局部閉環(huán)，另 夕卜，微動(dòng)臺(tái)上裝有反射鏡用于實(shí)現(xiàn)激光干涉儀的定位誤差測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)宏、微兩級(jí)定 位。
5. —種大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制系統(tǒng)，應(yīng)用于根據(jù)權(quán)利1所述的大行程納米位 移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法，其特征在于上位機(jī)(1)經(jīng)PMAC控制器(2)、伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器(3)、交流伺服電機(jī)(4)連接宏動(dòng)臺(tái)(5)，所述宏動(dòng)臺(tái)(5)經(jīng)編碼器(6)、光柵 測(cè)量裝置I (11)連接PMAC控制器(2)，所述PMAC控制器(2)經(jīng)鎖定裝置(12)連接 至宏動(dòng)臺(tái)(5);所述上位機(jī)(1)經(jīng)PZT驅(qū)動(dòng)器(7)連接微動(dòng)臺(tái)(8)，所述微動(dòng)臺(tái)(8) 經(jīng)光柵測(cè)量裝置II (9)連接PMAC控制器(2)，所述微動(dòng)臺(tái)(8)連接激光干涉儀(10); 所述上位機(jī)(1)為計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大行程納米位移定位宏動(dòng)臺(tái)鎖定控制方法及系統(tǒng)。本方法的操作步驟是(1)計(jì)算機(jī)(上位機(jī))的通訊界面發(fā)出指令進(jìn)行控制，首先使宏定位系統(tǒng)工作，帶動(dòng)宏、微兩級(jí)工作臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到的定位誤差小于切換閾值時(shí)，完成宏定位；(2)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制鎖定宏動(dòng)工作臺(tái)，同時(shí)動(dòng)態(tài)切換到微定位系統(tǒng)；(3)由微定位系統(tǒng)控制微動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)要求的目標(biāo)位置，完成定位。本系統(tǒng)主要包括宏、微二級(jí)工作臺(tái)及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；光柵反饋系統(tǒng)；PMAC控制器；激光干涉儀標(biāo)定系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；以及隔振消除噪聲裝置(氣浮隔振平臺(tái))等。在現(xiàn)有系統(tǒng)上，根據(jù)需求，采用本發(fā)明提供的方法，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置(壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置)，當(dāng)宏動(dòng)臺(tái)達(dá)到定位要求停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)壓電陶瓷對(duì)其進(jìn)行鎖定，從而提高系統(tǒng)的定位精度。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101369155SQ20081004064
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者陳榮蓮, 穎 韓 申請(qǐng)人:上海大學(xué)