微位移技术.docx

微位移技术
微位移技术
微位移技术
微位移技术
第一章概论
第二章微位移机构
第三章柔性铰链ﻬ
第一章概论
作为精密机械与精密仪器的关键技术之一一微位移技术，近年来随着微电子技术、宇航、生物工程等学科的发展而迅速的发展起来．例如用金刚石车刀直接车削大型天文望远镜的抛物面反射镜时，要求加工出几何精度高于l／ｌ０光波波长的表面,即几何形状误差小于0．5u　m。计算机外围设备中大容量磁鼓和磁盘的制造,为保证磁头与磁盘在工作过程中维持1ｕｍ内的浮动气隙,就必须严格控制磁盘或磁鼓在高速回转下的跳动。特别是到２０世纪７0年代后期，微电子技术向大规模集成电路和超大规模集成电路方向发展，随着集成度的提高,线条越来越微细化。256K动态RAM线宽已缩小到1。２5ｕm左右，,对与之相应的工艺设备(如图形发生器、分步重复照相机、光刻机、电子束和Ｘ射线曝光机及其检测设备等）提出了更高的要求，要求这些设备的定位精度为线宽的1/3～1/5，即亚微米甚至纳米级的精度.
生物工程是当今一门崭新的学科,现代科学的发展要求,随意捕捉和释放单一游离细胞，或向细胞内注入和拾取某一成份，同时还能测定和记录细胞生物的电参数,因此研制满足这一要求的设备同样离不开微位移技术。随着机器人技术的发展,机器人精微操作已成为机器人研究领域中的重要课题之一，如用机器人完成精密伺服阀,压电陀螺等精密零部件的装配作业，其技术关键之一是微位移技术的研究.[1］因此，微位移技术是现代工业基础的重要组成部分，它几乎左右着上述各领域的发展，并引起国内外研究人员的极大关注，他们加紧了这方面的研究，,因此直接影响到微电子、宇航、
微位移技术
微位移技术
微位移技术
生物工程等高科技技术的发展。例如精密仪器，无论是大行程的精密定位,还是小范围内的光学对准，都离不开微位移技术。因此微位移技术，成为现代精密仪器工业的共同基础。

　 美国LLN以美国知名核聚变实验室）研制的加工大口径光学元件的金刚石车床（LODTM）是目前世界上能进行最高精度切削加工的车床，其所用的快速***伺服机构采用了PZＴ(错钦酸铅压电陶瓷)，能在士1。，频率响应可达到IＯOHz;日本日立制作所采用柔性支承导轨、压电晶体驱动方式的微位移机构的位移精度为士０。05ｕm,行程为士8ｕｍ，该机构已成功应用于电子束曝光机;中国国防科技大学采用柔性支承导轨、，行程为20ｕm［4］。现将收集的具体资料列于下表1－１　
微位移技术
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微位移技术
１。２系统研制的意义
微位移技术是超精密加工及检测中的一项关键技术。特别是纳米技术的飞速发展，使微位移的精度要求由微米级而上升到纳米级。随着扫描隧道显微镜（STM）及原子力显微镜(AＦM）的广泛应用，更加需要有高精度,高分辨率，能够灵活控制的微动系统,以实现纳米级的加工及检测精度。
微位移技术也推动了微电子技术、宇航、生物工程等学科的迅速发展。例如精密仪器，无论是大行程的精密定位，还是小范围内的光学对准，都离不开微位移技术。因此微位移技术，己经成为现代精密仪器工业的共同基础,是衡量一个国家科技水平的重要标志，代表了一个国家加工技术水平的高低。发展微位移技术，是非常重要的.
微位移技术
微位移技术
微位移技术
　
微位移系统工作原理[2]
压电陶瓷PZＴ存在着迟滞、蠕变和非线性等缺点，在要求实现高分辨率微量位移的场合,必须建立闭环控制系统把与输出位移对应的电压值反馈回来，控制加在压电陶瓷上的电压，不断地修正各种干扰造成的机构位移偏差，以实现给定的位移．控制原理框图如图1所示。
机构的位移量由传感器测量,测量信号一路送给计算机，另一路与计算机发出的指令信号进行比较，经比较放大后再把信号加到ＰZT上，实现精密定位和微量位移.
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第二章微位移机构
微位移技术包括:微位移机构、检测装置和控制系统3大部分。微位移机构是指行程小（小于毫米级）,精度高（亚微米、纳米级）及灵敏度高的机构,它是微位移技术中的关键部件之一,也是一种机、电、磁一体化的组合件．它既可作为微进给和微调节部件，也可作为工艺系统动、,微位移机构已能达到0。00５-０。。根据微位移驱动器和微动工作台导轨形式可分为
微位移技术
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５类：
ａ)柔性支承，压电晶体或电致伸缩微位移器驱动。
ｂ）滚动导轨,压电晶体或电致伸缩微位移器驱动。
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