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研究生: 周碩建
Shuo-jian Jhou
論文名稱: 摩擦式導軌移動平台量測與動態模擬之研究
A Study of Measurement and Dynamic Simulation on Motion Stages with Friction Guideway
指導教授: 唐永新
Yeong-Shin Tarng
口試委員: 李維楨
Wei-chen Lee
蔡明忠
Ming-Jong Tsai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 移動平台直線度誤差四象儀
外文關鍵詞: Motion stage, Straightness error, Quad Detector
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本研究運用四象儀量測系統與雷射都卜勒位移器針對設計之摩擦式導軌移動平台進行直線度、偏搖度及俯仰度誤差量測與分析。實驗主要探討移動平台之間隙微調螺絲在不同程度調整下對移動平台作動所造成之影響,適當的調整間隙微調螺絲的鬆緊程度,對於直線度誤差、偏搖度及俯仰度誤差皆能有一定程度上的性能改善。利用ADAMS進行動態模擬分析,在模擬中,以彈簧與預壓力取代間隙微調螺絲的鬆緊程度調諧,探討彈簧預壓力、配合度間隙與導軌圓軸平行度對於直線度誤差的影響。經由模擬結果得知,導軌圓軸平行度為影響直線度誤差的主要原因,此外,適當的彈簧預壓力能有效的減少直線度誤差。


This study is proposed to measure the straightness error, yaw error, pitch error of motion stage by using Quad Detector and Laser Doppler Displacement Meter. The experimental design is developed to find the effects of adjusting screw on motion stage in different conditions. Experimental results are shown that the straightness error can be improved effectively through the adjustment of motion stage screw. Using ADAMS software simulates the motion stage to obtain straightness, yaw and pitch error. From the simulation result, straightness error is affected by guideway parallel, and the suitable pre-load can improve the error effectively.

摘要I AbstractII 誌謝III 目錄IV 圖索引VII 表索引XI 第一章 緒論1 1.1 研究動機與目的1 1.2 文獻回獻2 1.3 論文架構3 第二章 線性移動平台介紹與誤差探討4 2.1 線性移動平台之結構4 2.2 線性移動平台的誤差探討7 2.2.1 靜態幾何誤差8 2.2.2 動態誤差種類9 2.2.3 線性移動平台運動誤差之原因9 2.3 摩擦式導軌移動平台10 2.3.1 摩擦式導軌機構設計理念12 2.3.2 摩擦式導軌機構簡介12 2.3.3 摩擦式導軌的潤滑系統14 第三章 量測系統之介紹15 3.1 四象儀量測系統主要元件之介紹15 3.1.1 PSD(Position Sensing Detector)15 3.1.2 雷射光源23 3.1.3 訊號處理電路 23 3.1.4 資料擷取模組 24 3.1.5 系統架構27 3.1.6 系統擺設誤差之分析29 3.1.7 量測系統之程式33 3.1.8 水平與垂直直線度誤差量測結果38 3.2 雷射都卜勒位移器(Laser Doppler Displacement Meter)41 3.2.1 雷射都卜勒位移器基本原理41 3.2.2 旋轉度誤差量測原理43 3.2.3 雷射都卜勒位移器主要模組與優缺點44 3.2.4 偏搖度(yaw error)與俯仰度(pitch error)量測結果45 第四章 動態模擬48 4.1 虛擬原型(Virtual Prototyping)技術48 4.2 ADAMS軟體簡介50 4.2.1 幾何模型建構50 4.2.2 模擬型式設定52 4.2.3 ADAMS後處理器(ADAMS/PostProcessor)53 4.3 移動平台虛擬模型建構53 4.4 動態模擬直線度誤差結果與分析60 4.4.1 彈簧預壓力及間隙與直線度誤差之關係60 4.4.2 兩導軌圓軸平行度與直線度誤差之關係66 4.5 動態模擬偏搖度與俯仰度誤差結果與分析69 第五章 結論與未來研究方向71 5.1 結論71 5.2 未來研究方向72 參考文獻73 附錄75 附錄A:動態模擬之陶棒與導軌圓軸間隙數據75 附錄B:動態模擬之直線度誤差數據77 附錄C:動態模擬之旋轉度誤差數據79 作者簡介81

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[12]范光照、張郭益,精密量測,高立圖書有限公司,民國九十四年。

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[16]“Laser Doppler Displacement Meter User’s Guide”OPTODYNE, INC.
[17]“2D PSD Signal Processing Circuit For Dual-lateral type PSD Operation Manual”HAMAMATSU.

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