基於DSP晶片的一维纳米定位控制系统研制Developmentofaone.PDFVIP

第 11屆 海峽兩岸計量學術研討會2016 兩岸量測與檢測科技學術研討會 A00-0000 2016 年11月 1日 ~3日 臺灣‧中壢 中原大學 基於DSP晶片的一維納米定位控制系統研製 Development of a one-dimensional nano-positioning control system based on DSP chip 李瑞君* 何园涛 王鹏 宇 范光照 合肥工業大學儀器科學與光電工程學院 E-mail: rj-li@ 摘要 accuracy, and can be used on the occasion of 研製了一套以 DSP晶片為主控制器的高精 high-precision positioning. 度一維納米定位控制系統。該系統主要由驅動 Keywords: nanopositioning; DSP; Michelson 平臺、微型邁克爾遜干涉儀、DSP 控制器等三 interferometer; Piezoelectric ceramics driver; BP 個模組組成。其中驅動平臺模組由線性滑軌、 neural network; 超聲波馬達 HR4和驅動器 AB2 組成。超聲波馬 達HR4配合其專用驅動器 AB2利用摩擦力來驅 1. 前言 動側面貼有陶瓷片的線性滑軌，微型邁克爾遜 當前，納米科技、微電子加工、先進製造業、 干涉儀用來感測滑軌的位移值。基於BP神經網 生物醫學等領域均需要大行程（指毫米級）納 路的 PID 控制演算法和邁克爾遜干涉儀的相位 米級定位[1,2] ，用於大面積樣品測量的原子力顯 計算全部由主控制器 DSP晶片完成。實驗結果 微鏡和半導體工業中的光刻機也需要對工作臺 表明，該定位系統行程為20 mm ，定位精度優 在毫米行程上實現納米或亞納米精度的定位控 於10 nm ，重複定位標準差為7 nm 。該定位系 制 。因此，開發毫米行程納米或亞納米精度的 統具有系統架構簡單，定位精度高等優點，可 定位系統已成為相關領域各國科學家競相研究 用于大行程高精度定位應用場合。 的熱點。 關鍵詞 ：納米定位；DSP ；邁克爾遜干涉儀； 壓電陶瓷是新型的微位移器件 , 具有結構 壓電陶瓷驅動； BP神經網路； 簡單、體積小、分辨力高、控制簡單、沒有發 [3] 熱問題等優點, 是理想的微位移器件 。使用壓 Abstract 電陶瓷元件實現大行程的途徑是構成超聲波馬 A high-precision one-dimensional 達，壓電陶瓷元件組在共振信號作用下，形成 nano-positioning control system based on DSP 彎曲和伸縮兩種變形模式，兩種運動合成為橢 controller is presented in this paper. The system is 圓形運動軌跡，通過摩擦力驅動平臺，其解析 mainly composed of a driving platform,