本研究旨在開發一閉迴路微/奈米定位系統，系統主要元件包含以有限元素分析設計之具位移放大機構之微/奈米定位平台、壓電致動器、電容式位移感測器系統、NI cRIO9074即時控制機盒與FPGA晶片、PC等，系統以Labview程式語言撰寫程式作定位系統之整合控制。
本研究利用對稱式橋型位移放大機構設計，以ANSYS有限元素分析軟體進行設計上的靜態及動態分析，並完成局部重要尺寸改良的設計。
依據實驗結果，所研製之定位平台其位移可達119.4 μm，三軸之旋轉角最大為Z軸的4.852〞。此定位平台經測試後，在以NI cRIO9074 FPGA晶片燒入下所建立的閉迴路PID控制系統，步階定位能力可控制在2 nm，斜坡追蹤速度為5000 nm/s。
此整合系統之特點在於結構與控制邏輯簡單，並藉由電容位移感測器器量測系統作位置回授之閉迴路控制系統，與光纖干涉儀相較之下能在短時間內達到高精度控制的功能，對發展自主性之完整奈米定位系統，建立關鍵研發基礎。

The objective of this research is to develop a NI cRIO9074 based closed loop micro-/nano-positioning system. The developed system mainly consists of a piezoelectric actuator, a bridge mechanism for displacement magnification, a micro-/nano-positioning stage body analyzed by the FEM software ANSYS, a capacitive sensor system, NI cRIO9074 real-time control with FPGA chip, and a PC. A set of software written with the Labview programming language was developed to construct the PID closed-loop control of the developed positioning system.
A bridge displacement magnification mechanism has been designed to enlarge the travel of PZT actuator. After executing the simulation analyses of the displacement, stress, and the natural frequency, using the ANSYS software, the dimensions of the stage body have been designed and determined.
Based on the test results, the designed closed loop mi-cro-/nano-positioning system was capable of performing precision positioning within the travel of 119.4 μm. The positioning capability was about 2 nm under the slope tracing speed of 5000 nm/s using the NI cRIO9074 FPGA based PID control. The maximum Yaw error of the stage moving along Z-direction was about 4.852 arc-seconds.

1. 張昫揚，”長行程奈米定位系統研究”，中興大學機械工程研究所　　碩士論文，2002.
2. 張博懷，”運用有限元素法設計單軸短行程微奈米定位系統”，台灣科技大學機械工程系碩士論文，2006.
3. 許學豐，”雙軸短行程微/奈米定位平台整合光纖干涉儀作閉迴路定位控制之研製”，台灣科技大學機械工程系碩士論文，2007.
4. 廖述鐘，”運用橋型放大機構設計單軸微/奈米定位平台” ，台灣科技大學機械工程系碩士論文，2008.
5. S. H. Chang and B. C. Du ,” A precision piezodriven micro-positioner mechanism with large travel range,” Rev. Sci. Intrum., Vol. 69, No. 4, pp. 1785-1791, 1998.
6. Hong-Wen Ma , Shao-Ming Yao , Li-Quan Wang and Zhi Zhong ,” Analysis of the displacement amplification ratio of
bridge-type flexure hinge,” Sensors and Actuators , A132, pp.730-736, 2006.
7. Jun Hyung Kim, Soo Hyun Kim, and Yoon Keun Kwak, “Development and optimization of 3-D bridge-type hinge mechanisms,” Sensors and Actuators, A116, pp. 530-538, 2004.
8. 朱怡銘，”奈米級XYZ三自由度微定位平台之設計製造與析”，台灣大學機械工程系碩士論文，2000.
9. Dongmin Kim, Dongwoo Kang, Jongyeop Shim, Incheon Song, and Daegab Gweon, “ Optimal design of a flexure hinge-based XYZ atomic force microscopy scanner for minimizing Abbe errors,” Rev. Sci. Intrum. 76, 073706, 2005.
10. 吳朗，’’電子陶瓷: 壓電’’，全欣科技圖書，pp.1-78，1994.
11. 蘇裕軒，”微機電系統設計上課筆記”，國立台灣科技大學機械工程系，2006.
12. PI, “ Piezo, Nano, Positioning PI ”, PI company, 2005.
13. National Instruments美商國家儀器公司” NI Labview即時控制課程 FPGA單元”，2009.
14. A. Ernst ans W. Streule, “ Capacitive sensor for non-contact nanoliter droplet detection”, Laboratory for MEMS Applica-tions, Department of Microsystems Engineering (IMTEK), University of Freiburg, 2009.
15. 賴育良、林啟豪、謝忠祐，“ANSYS 電腦輔助工程分析”，儒林圖書，2000.
16. 夸克工作室，”有限元素分析基礎篇，”知城數位科技股份有限公司，2001.
17. 設計最佳化分析課程講義，虎門科技股份有限公司，2003.
18. 陳俊瑋，”壓電薄板結構之最佳化設計，”淡江大學航太工程系碩士論文，2004.
19. 楊志仁，”壓動驅動機構設計與分析，”屏東科技大學機械工程系碩士論文，2003.
20. 張碩編著，”自動控制系統”，鼎茂圖書出版有限公司，2、3、4、5、8章，1997.
21. 洪進華、莊宗桓、楊溢棋、齊俊麟，” 以ASIC來實現PID模糊控制晶片之設計”，大葉學報，Vol. 12, NO. 1, PP. 43-48, 2003.

22. Qing Yao, J. Dong, P.M. Ferreira，” Design, analysis, fa brication and testing of a parallel-kinematic micropositioning XY stage”， University of Illinois at Urbana-Champaign USA , 2006.
23. 朱志良,“奈米級三次元量測儀之研製”, 台灣大學機械工程學研究所博士論文，2003.
24. U. X. Tan, W. T. Latt, M. Tanjaya, H. T. Wirawan, C. Y. Shee, and W. T. Ang，” Real-Time Disturbance Compensation with Accelerometers & Piezoelectric-Driven Mechanism”，School of Mechanical and Aerospace Engineering Nanyang Technological University, 2008.
25. Wajiha Shireen, Li Tao,” A DSP-based active power filter (APF) for low voltage distribution systems”, University of Houston, 2008.
26. 楊家昇,陳昭亮 博士，精密進給系統驅動機構之設計研究”，國家圖書館 國立中興大學 機械工程研究所，2007.