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?? 定位是 機械中的關鍵部件之一，它為微光刻技術、數控加工、生物技術、IC?封裝設備、納米表面形貌測量等領域提供一個能夠實現 定位和 運動的載物平臺，在 的電子制造設備比如光刻機貼片機等， 的運動平臺是其工作的主要機構。由于電子產品制造中產品的尺寸越來越小而精度卻要求越來越高，因此滿足 高穩定性的運動平臺對于 電子制造裝備的開發具有決定性意義。此外，在微型機電系統的制造和檢測、光學測量加工領域、超 機械加工、航空發動機測量制造都離不開 定位技術。由于空氣軸承的精度比滾動軸承高兩個數量級，具有精度高、摩擦低、可以在極限工作環境下工作等等有點，因此在 運動平臺的設計采用氣浮工作臺方案成為理想選擇。

??? 定位平臺按導軌形式可分為機械式、磁懸浮式和氣浮式等，它是一個機電一體化系統，是集靜壓氣體導軌技術、直線驅動技術、數控技術、動靜態特性分析與優化、自動控制原理、測試與實驗分析等多種技術于一體的綜合技術，其中，控制系統是定位平臺能否實現高速精度定位的關鍵。機械式導軌由于摩擦、死區等特性難以達到超 的定位要求，而磁懸浮式和氣浮式導軌因為沒有摩擦，故能實現超 定位。磁懸浮式導軌需要 的控制系統，制造 較高，氣浮式導軌則具有結構簡單、質量輕便和設計靈活等優點。超 氣浮定位平臺在工作中會受到驅動系統的沖擊力、負載的慣性力、氣體的脈動力等復雜載荷的作用，還會受到環境振動的干擾，對于需要微米、亞微米甚至納米級定位精度的定位平臺，如果其結構動力學特性設計不好，在工作中發生共振，將嚴重影響其定位精度。

??? 氣浮定位平臺的主要構成部分，包括底座、導軌、氣浮滑塊和頂板等，采用直線電機驅動。定位平臺的懸浮工作原理是在供氣孔道中通入一定氣壓的壓縮空氣，氣體經過節流孔在氣浮滑塊與導軌、底座的相對面中形成?10μm?左右的氣膜并產生一定的懸浮力,氣膜支撐氣浮滑塊與頂板組成的滑臺作一維直線運動，當懸浮力與實驗平臺重量平衡時，這個運動平臺處于穩定懸浮狀態。當作為系統負載的氣浮滑塊發生變化或者有外界干擾時,系統本身通過改變氣浮滑塊與導軌之間的縫隙量改變懸浮力達到重新平衡；具有一定的自主調節能力。氣膜支撐氣浮滑塊與頂板組成的滑臺作一維直線運動。

?滑臺由氣浮導軌和頂板組成，是作為 定位的部件，承載需要作 定位的零件或工具，并且光柵尺的讀頭也安裝在頂板的側面，所以對其也要進行高剛度的設計，因此通過利用三維建模軟件Pro/E的參數化造型方法構造零件的三維模型，通過對三維零部件結構特征的修改，使機構的空間布局合理，以滿足裝配、制造等方面的要求。再將此模型導入?Ansys?中對所設計的平臺進行靜力學和動力學分析，以尋求設計參數的組合，進行有限元的模態分析，校核其動態剛度，并分析相關參數對結構剛度的影響， 終使超 氣浮定位平臺滿足動態剛度的要求。通過仿真分析和實驗驗證的方法研究小孔節流式靜壓空氣軸承的幾何參數對軸承性能的影響，得出軸承具有較高的承載能力、剛度和較小氣體流量時各幾何參數的合理比例，同時給出軸承設計和預測軸承內是否會出現超音速氣流的簡便方法。

?氣浮導軌是以氣體為潤滑劑支撐的導軌,具有高承載力、高剛度、高速度 無摩擦 等優點,在 機械中得到 的應用。氣浮導軌作為氣浮平臺系統關鍵部件,其承載能力、剛度、穩定性與導軌結構,如節流孔直徑、節流器分布、氣膜厚度等密切相關。

為避免氣浮面大、節流孔數量多使導軌的加工難度和制造 增加、內部氣體流出導軌的時間延長和灰塵、熱變形以及外力作用致使導軌卡死的危險加大，需要對節流孔直徑、數量、分布和氣膜厚度進行優化，使導軌性能在滿足要求的同時，氣浮面積和節流孔數量 小，并通過仿真和 計算結果可靠，氣浮導軌的承載能力承受壓力和扭矩滿足設計要求。

?氣浮工作臺配以直線電機直接驅動大大提高機床的加工能力,適應了高 和高速度裝備的發展需要,成為高 和高速度技術研究的一個熱點。對于直線驅動式高速 氣浮平臺要求有很高的位置精度、較大的運行速度,并且能穩定運行,而氣浮導軌結構和運動控制性能是影響氣浮平臺定位性能、速度以及加速度運動特性、穩定性的關鍵因素。針對氣浮導軌摩擦阻尼小，容易產生振蕩的特點，通過調整控制器中速度環參數，并在位置環中加入微分控制來改善系統的阻尼，從而提高平臺的性能。在速度環中采用極點配置并加入適當的前饋補償，使平臺達到很高的加速度和定位精度。

?針對當前商業化運動控制器封閉性的特點以及工作臺雙邊直線電機的同步控制問題，在傳統并聯同步控制的基礎上,重新設計基于速度同步偏差的同步誤差補償器,為了消除工作臺運動過程中結構參數變化對控制性能的影響,采用模糊PID控制,在線自適應整定PID控制器參數。以滿足高加速度 氣浮定位平臺對控制系統的可編程性和實時性的要求。系統中控制計算機用來對運動控制器下達運動參數，繪制運動曲線，以便對平臺的性能做出評估。根據芯片封裝運動特點編寫的控制算法在運動控制器的 處理器中運行，可同時滿足可編程性和實時性的要求。控制方法和控制參數的選取都影響著氣浮平臺系統的精度。

???????超 氣浮定位平臺大多以花崗巖作為氣浮臺主要材料，花崗巖力學穩定性好,經過億萬年的天然力學平衡,其內應力基本上消失,內部結構穩定,能夠長期保持較好的穩定性.花崗巖自身形狀受溫度影響非常小,熱膨脹系數非常小,導熱率也較低,因此對于周圍環境的要求較低,同時花崗巖易于加工,吸震性好.相對于金屬制品,不用考慮生銹,腐蝕等其他因素的影響。可以得到比較穩定的氣浮機構,實現壓縮空氣從節流孔噴出時將超 加工實驗臺均勻浮起的懸浮系統

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