Primerjava uspešnosti tristopenjskih platform za mikro-položaj za popolno krožno,

Delovna mikro-nano pozicioniranje ima ključno vlogo pri natančnosti, meritvi natančnosti, inženiringu mikroelektronike, bioinženirstvu, nanoznanosti in tehnoloških poljih. Zahteve za natančnost, stabilnost, togost in odziv so s svojim vedno večjim pomenom in širokih aplikacijami postale zahtevnejše. Skladni mehanizmi, ki uporabljajo prožne tečaje namesto tradicionalnih kinematičnih parov, so se pojavili kot nova vrsta prenosne strukture za mikro-postavitvene platforme. Ti mehanizmi zagotavljajo prednosti, kot so mehansko trenje ali vrzel, visoka občutljivost gibanja in preprostost obdelave. Izbira prilagodljivih tečajev je ključnega pomena za učinkovitost skladnih vzporednih mehanizmov.

Izvleček (izvirno):

Izvleček izvirnega članka obravnava primerjavo in analizo statičnih in dinamičnih značilnosti platforme tristopenjske freedom z uporabo različnih prilagodljivih tečajev, vključno z popolnim krogom, elipsi, desnim kotom in trikotnimi tečaji. Poudarja razlike v prožnosti, zmogljivosti gibanja, občutljivosti za premik in naravni frekvenci med platformami. Ugotovljeno je, da krožna platforma tečaja kaže boljše splošne zmogljivosti v primerjavi z drugimi tečaji.

Izvleček (razširjeno):

V tem razširjenem članku želimo nadalje razpravljati o vplivu prilagodljive oblike tečajev na delovanje platform za mikro postavitev. Zagotovili bomo podrobno analizo statičnih in dinamičnih značilnosti skladnih vzporednih mehanizmov, ki uporabljajo različne prilagodljive oblike tečajev. Poudarek bo na popolnem krogu, elipsi, desnem kotu in trikotnim tečajem, ki primerjajo njihovo prožnost, zmogljivost gibanja, občutljivost za premik in naravno frekvenco.

Skladen mehanizem s svojimi prilagodljivimi tečaji ponuja obetavno alternativo tradicionalnim kinematičnim parom. Odpravlja mehansko trenje in vrzeli, hkrati pa zagotavlja visoko stopnjo občutljivosti gibanja in preprostosti obdelave. Vzporedna struktura skladnih mehanizmov prav tako povečuje njihovo natančnost in pozicioniranje, zaradi česar so primerne za različne aplikacije, ki zahtevajo visoko ločljivost gibanja, hiter odziv in kompaktne zasnove.

Za analizo vpliva različnih prilagodljivih tečajev na delovanje platform za mikro postavitev smo zasnovali in primerjali štiri različne vzporedne mehanizme, skladne s 3-RRR. Ti mehanizmi so opremljeni s prilagodljivimi tečaji različnih oblik, vključno s popolnim krogom, elipso, desnim kotom in trikotnim.

Z uporabo programske opreme za analizo končnih elementov ANSYS smo ocenili statične in dinamične značilnosti platform. Analiza prilagodljivosti, ki temelji na primerjavi matric skladnosti, je pokazala pomembne razlike med platformami tečajev. Desna kotna platforma je pokazala najvišjo prilagodljivost, trikotna platforma za tečaje pa je pokazala najnižjo fleksibilnost. Platforme Perfect Circle in Ellipse tečaje so pokazale podobno prilagodljivost.

Raziskali smo tudi kinematično delovanje platform z analizo jakobijskih matric. Medtem ko so vse štiri platforme dosegle želeno gibanje, se je njihova uspešnost v različnih smereh precej razlikovala. To kaže, da prilagodljiva oblika tečaja pomembno vpliva na gibanje skladnih vzporednih mehanizmov. Zlasti je desna kota tečaja pokazala manjši kot vrtenja v primerjavi z drugimi platformami.

Poleg tega smo izvedli analizo občutljivosti, da smo preučili vpliv vhodnega premika na izhodni premik. Analiza je pokazala razlike v občutljivosti za premik med platformami tečajev v vseh smereh. Krožna platforma za tečaje je pokazala večjo občutljivost v vseh smereh, kar kaže na boljše splošne zmogljivosti.

Končno smo primerjali naravne frekvence štirih platform. Ugotovljeno je bilo, da ima ploščad z desnim kotom najmanjšo naravno frekvenco, medtem ko je imela trikotna platforma za tečaje največjo. Popolne platforme tečajev kroga in elipse so prikazale podobne naravne frekvence.

Če povzamemo, naša analiza poudarja pomemben vpliv prilagodljive oblike tečajev na delovanje platform za mikro postavitev. Izbira oblike tečaja vpliva na prožnost, zmogljivost gibanja, občutljivost za premik in naravno frekvenco skladnih vzporednih mehanizmov. Na podlagi naših ugotovitev je krožna platforma za tečaje pokazala vrhunske splošne zmogljivosti v primerjavi z drugimi tečaji.

Reference:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Razmerje med vhodno silo, koristno obremenitvijo, togostjo in premikom 3-DOF pravokotnega vzporednega mikro-manipulatorja." Časopis za mehanizem in teorijo strojev, 2010, 45 (4): 756–771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "Splošni model približevanja za analizo velikih spletnih odklonov fleksibilnih spojev na osnovi žarka." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607–618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Oblikovanje in optimizacija vzporednega mikromanipulatorja ventilatorja XYZ s tečaji upogibanja." Journal of Intelligent & Robotski sistemi, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Transparent polimerni fleksibilni nanopozitor, ki ga aktivira piezoelektrični aktuator." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250–256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Mehanizem s petimi litriki za mikro/nanomanipulacijo na osnovi upogibanja." Senzorji in aktuatorji A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-yin. "Analiza elastične dinamične in vhodne uglaševanja piezoelektrične keramike je aktivirala 3-DOF, ki je skladna stopnja natančnosti mikro-položaja." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Karakteristike gibanja in optimizacijska zasnova tristopenjske platforme za natančnost pozicioniranja." Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analiza in primerjava standardov natančnosti pozicioniranja delovne mize natančnosti." Mehanska zasnova in proizvodnja, 2007 (4): 141-143.