摘要二維微動精密工作台是一種高精度的測量系統，用於掃瞄測量被測件表面的微觀形貌，在掃瞄測量工作中要求達到微公尺級的運動精度，為此建立了x-z方向的精密運動平台，在二維測量方向上分別達到相應的測量精度要求，並對靜壓氣浮導軌、精密滾動絲杆、滾動摩擦導軌控制等關鍵技術進行了研究。靜壓氣浮導軌採用了有限元法的設計，使其具有較高的承載能力和剛度。該裝置採用模糊pid控制技術，改善了非線性因素的影響，從而獲得較高的穩態位置精度。
關鍵詞二維微動精密工作台；靜壓氣浮導軌；模糊pid控制技術
中圖分類號th122-62 文獻標識碼a 文章編號 1674-6708（2011）52-0078-02
0 引言
精密測量是現代高新科學領域最為關鍵和共性的基礎技術之一，在尖端工業生產和科學研究中占有極其重要的地位，具有廣闊的應用前景。隨著技術的發展，對精密微動平台的運動精度要求也越來越高。對於高精度微小尺寸的二維測量，可以通過x、z兩個方向運動的合成，實現對其平面微觀形貌的測量。
本設計採用閉式矩形靜壓氣浮導軌，具有摩擦小、壽命長、速度高、精密度高、無汙染等優點。採用有限元設計方法設計氣浮導軌，使運動平台具有較高的承載能力和剛度；對傳統的pid控制技術進行改進，採用模糊pid控制技術，使運動平台具有較高的定位精度。z向由於運動部件的重力與運動方向相同，會影響氣浮導軌的驅動效能，所以採用加配重方法平衡氣浮導軌產生的重力。
1 總體方案設計
1.1 測量原理
x-z二維精密微動工作台主要是把旋轉運動變為直線運動，以傳遞運動為主，要求結構緊湊，有較高的傳動精度。因為切削力不大，同時出於對傳動剛度的考慮，所以確定對x方向採用步進電機裝置配合精密滾動絲杆和滾動摩擦導軌設計，使得x方向具有定位精度較高等特點； z方向使用 「無摩擦運動」的氣浮導軌外加光柵尺、配重實現位移，可實現微小位移的運動，且具有定位精度高、摩擦小和運動平穩等優點。x-z二維精密工作台是高精度運動平台的發展方向，它們的移動相互獨立，互不影響。
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