设计和实验的多维和亚纳米阶段由空间分布的压电陶驱动
Fan Zhang1,2, Qiangxian Huang1,2, Chibin Zhang1,2
1School of Instrument Science and Opto-Electronic Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China.
The Review of scientific instruments
|May 13, 2024
概括
一个新的六度自由度微驱动阶段 (6-DOF-MDS) 使用多层压电陶执行器进行纳米级精确定位. 这一高级阶段提供了亚纳米分辨率,对于微/纳米加工和精密测试应用至关重要.
科学领域:
- 机械工程 机械工程
- 纳米技术纳米技术
- 精密工程 精密工程是指精密的工程.
背景情况:
- 精确的驾驶和定位对于微/纳米加工和测试至关重要.
- 现有的微驱动阶段在实现纳米级准确性方面经常面临局限性.
- 多维阶段的发展对于复杂的微操作是必不可少的.
研究的目的:
- 提出和设计一个新的六度自由度微型驾驶阶段 (6-DOF-MDS).
- 为了实现纳米位移和定位能力.
- 为了实现微/纳米加工和精密测试应用的精确控制.
主要方法:
- 使用多层空间分布的压电陶执行器 (PZT) 设计一个6-DOF-MDS.
- 使用曲链作为传动机制,采用串行并行混合动力驾驶策略.
- 采用有限元法进行结构分析,强度检查和自然频率模拟.
- 开发了一个基于高级RISC机器 (ARM) 的实时运动控制系统.
主要成果:
- 实现了20.72 μm (X),20.02 μm (Y) 和37.60 μm (Z) 的线性位移,分辨率优于0.68 nm.
- 获得的旋转角度为38.96′′ (X),33.80′′ (Y) 和27.87′′ (Z),角分辨率为0.063′′.
- 对轴间合效应进行量化和拟议的脱措施,最大线性合率约为5.0%和角合率高达2.30′′.
结论:
- 开发的6-DOF-MDS显示了亚纳米分辨率和高精度定位能力.
- 该阶段的设计和控制系统适用于苛刻的微/纳米应用.
- 分离策略有效地减轻交叉轴干扰,提高整体舞台性能.
