長行程奈米級平台技術開發

Development of the technologies for long-stroke nano-stage

謝東興(Tung-hsing hsieh)

指導教授 ： 陳世欣

共同指導教授 ： 覺文郁

國立虎尾科技大學/工程學院/機械與機電工程研究所/碩士(2009年)

摘要

本論文主要在於對長行程奈米級位移平台之設計、組裝、校正及精度量測，進行三自由度壓電平台之控制，其回授系統使用三自由度雷射干涉儀量測系統。此奈米級平台主要由兩個部份組成，第一個部份為H型氣浮式雙軸長行程定位平台，第二個部份為利用壓電致動器推動之三自由度壓電補償平台。H型氣浮式平台是由三個相互獨立並排列成“H”型的線性馬達平台架構而成，由於利用線性馬達推動，長行程平台定位控制很難突破至奈米級精度，因此需使用三自由度壓電平台對H型氣浮式雙軸線性馬達平台移動時所造成的誤差，進行X、Y 方向直線度誤差以及θz角度誤差的補償，使整個平台的定位精度達到奈米級。此奈米級平台之量測系統是利用雙頻雷射干涉儀與光學鏡組所架構而成的三自由度量測系統。壓電平台經由閉迴路控制器，X軸與Y 軸之單軸定位精度可達±15nm。

關鍵字

三自由度 ； 壓電致動器 ； 壓電補償平台 ； 線性馬達

並列摘要

Abstract
This paper presents the design, analysis and assembly of a long-stroke nano-stage with 3-DOF dual-frequency interferometer feedback using 3-DOF PZT stage control system. This nano-stage integrates a H-type dual-axis long-stroke stage of air bearings and a three-axis PZT stage by using piezoelectric actuator. The H-type air-bearing stage, which is formed the ‘H’shape from three independent linear motor stages, can’t be controlled at high accuracy because of the linear motor. Thus, the 3-DOF PZT stage is designed to compensate yaw errors,the vertical and horizontal straightness in order to achieve the positioning control at nano-accuracy.The 3-DOF measuring system of this nano-stage is composed of a laser interferometer and the optical modules.
The X-axis and Y-axis position accuracy of the PZT stage is 15 nm by using the close loop.

並列關鍵字

hree-degrees-of freedom ； piezoelectric actuator ； PZT stage ； linear motor

參考文獻

參 考 文 獻

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