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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:范功達
研究生(外文):Gong Da Fan
論文名稱:超精密定位平台撓性結構之研究
論文名稱(外文):A study on Flexible Structure Design of Ultra-precision Positioning Platform
指導教授:屠名正
指導教授(外文):Ming Zheng Tu
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣師範大學
系所名稱:機電科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:精密定位平台撓性結構田口方法有限元素分析
外文關鍵詞:Precision positioning platformFlexible structureTaguchui methodFinite element method
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摘要
現今位移平台大部分以四組壓電塊控制三個自由度較為廣泛,若減少一組壓電塊來控制三個自由度且不降低原有功能,必能減少成本開銷,故本研究以一組壓電塊控制一軸自由度為目標,且參考各類之論文不難發現以旋轉定位平台幾乎都是使用兩組壓電塊來達成旋轉定位平台之功能。故本研究以旋轉定位平台之分析為主軸,是以槓桿原理固定端與施力端來設計旋轉定位平台,施加電壓於壓電材料使旋轉定位平台之結構變形產生位移,並用田口方法決定位移平台最佳尺寸達成定位精度。
本研究將奈米定位平台的分析與設計結果應用於光學領域上。用田口式和有限元素分析來得之設計尺寸,實作出旋轉定位平台,並以兩種方式搭配作檢測:
1.給予某一定電壓,使壓電塊產生形變,將感測信號傳至回饋式功率放大器,從而得知所產生的位移。
2.藉由麥克森干涉系統以干涉條紋可以得知位移量。
檢測結果與模擬數據吻合。
關鍵詞:精密定位平台,撓性結構、田口方法、有限元素分析。
Abstract
In general, positioning platform with three degrees of freedom utilizes four piezoelectric pieces to achieve its motion control. The reduction of the number of piezoelectric pieces will decrease the costs dramatically. This study aims at the design and analysis of flexible structure of positioning platform with lesser number of piezoelectric pieces to give the rotation capability. In this study, the level principle is used to design a rotating mechanism in positioning platform. The deformation of flexible structure caused by piezoelectric pieces due to applied voltage gives rotating motion. The stress and deformation of positioning platform for different designs are analyzed by method of finite element, then Taguchi method is used to choose the optimal size of platform to achieve the desired displacement accuracy.
The results of design study are applied to implement a rotating positioning platform used in optics field. The performance is examined by two ways:
1.For a given voltage, the deformation of piezoelectric block is sensed and its signals are transmitted back to get the displacement.
2. McKesson interference system to measure the displacement

The test results coincide with the simulation data within acceptable range.
.
Keywords:Precision positioning platform, Flexible structure, Taguchui method, Finite element method.
目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章 緒論 9
1.1 前言 9
1.2 研究動機與目的 10
1.3 研究之步驟方法與限制 11
1.4 論文架構 13
第二章 分析方法與最佳化工具 14
2.1 有限元素分析 14
2.1.1 有限元素分析簡介 14
2.1.2 有限元素分析參數選用說明 15
2.2 最佳化 16
2.2.1 結構最佳化 16
2.2.2 田口法最佳化簡介 17
2.2.3 L9(34)直交表 18
2.3 逆向工程 18
2.3.1 逆向工程過程簡介 18
2.3.2 逆向工程應用 19
2.4 逆向工程製程種類 20
第三章 位移平台探討比較 21
3.1 不同系統之位移平台 21
3.2 相同系統之位移平台 24
3.2.1 撓性結構分類 24
3.2.2 相同系統之位移平台 25
第四章 旋轉定位平台初始化設計 27
4.1 旋轉定位平台設計 27
4.1.1 位移向量總和說明 27
4.1.2 旋轉向量總和說明 28
4.2 旋轉定位平台有限元素分析 29
4.3 旋轉定位平台田口式最佳化 31
4.4 旋轉定位平台改良式設計 34
第五章 軸向位移平台設計 36
5.1 肘節元件最佳化 36
5.2 軸向位移平台設計 38
5.2.1 軸向位移平台有限元素分析 39
5.2.2 軸向位移平台最佳化 39
第六章 光學量測系統架設 40
6.1 組裝奈米定位平台 40
6.2 量測奈米定位平台 41
6.2.1系統各部物件介紹 41
6.2.2線路圖 42
6.3光路架設 44
6.3.1光路架設-麥克森干涉儀 44
6.3.2光路架設-麥克森干涉儀實驗結果 45
6.3.3光路架設 47
第七章 結論與建議 51
參考文獻 52
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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