Design, optimization, and characterization of an XY nanopositioning stage with multi-level spatial flexure hinges for high-precision large-stroke motion guidance

平行四边形 音圈 铰链 电磁线圈 有限元法 声学 执行机构 跟踪(教育) 计算机科学 联轴节(管道) 物理 控制理论(社会学) 光学 机械工程 工程类 经典力学 心理学 教育学 量子力学 人工智能 热力学 控制(管理)
作者
Zhichao Shi,Xiaoquan Li,Zhiwei Zhu
出处
期刊:Review of Scientific Instruments [American Institute of Physics]
卷期号:94 (12) 被引量:5
标识
DOI:10.1063/5.0173722
摘要

Establishing a novel design and accurate analytical models for XY nanopositioning stages based on voice coil motor (VCM) actuators is critical to achieving an optimal working performance. To overcome the existing design challenges of 2-degree-of-freedom guiding mechanisms, a four-layer structure composed of L-shaped spatial double parallelogram flexure mechanisms was proposed for the magnetic stage, which exhibits light weight and inhibits parasitic and decoupled motions. The guiding mechanisms were modeled by the compliance matrix method. Thereafter, by combining an electromagnetic model for the VCMs with the equivalent magnetic network method, an electromagnetic-mechanical coupling optimization method with multiple constraints was proposed for the stage to achieve a millimeter-range motion with a maximized natural frequency. The mechanical and electromagnetic performances were then verified by finite element analysis software. The optimized prototype was tested with a stroke of ±3.41 and ±3.08 mm for X axis and Y axis, respectively, a closed-loop resolution of 100 nm for X axis and 150 nm for Y axis, and a resonant frequency of 11.75 Hz for both axes. The tracking of a 0.1 Hz spiral of Archimedes achieved a maximum tracking error of 2.9%.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
catherine完成签到,获得积分10
刚刚
czs发布了新的文献求助10
1秒前
张张zhang发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
sun发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
一盒火柴完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
是风动完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
YZzzJ发布了新的文献求助10
3秒前
李建科发布了新的文献求助10
3秒前
经竺完成签到,获得积分10
3秒前
魁梧的忆雪完成签到,获得积分10
3秒前
饭饭同学完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
楠楠发布了新的文献求助10
4秒前
smart完成签到,获得积分10
5秒前
深情安青应助砍柴少年采纳,获得10
5秒前
乾坤在心完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
就是现在发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
12发布了新的文献求助10
6秒前
Lore完成签到 ,获得积分10
7秒前
活力路人完成签到,获得积分10
7秒前
金元宝发布了新的文献求助10
7秒前
苍老的小孩完成签到,获得积分10
7秒前
周星星发布了新的文献求助10
7秒前
xll004026完成签到 ,获得积分10
7秒前
LUAN完成签到,获得积分10
8秒前
潜行者发布了新的文献求助10
8秒前
优雅妙松发布了新的文献求助10
8秒前
长情的初曼完成签到,获得积分10
8秒前
勋章完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
凪启完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
化工安全与环保 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7657548
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9228283
关于积分的说明 19834674
捐赠科研通 7224236
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3280574
关于科研通互助平台的介绍 2440714
邀请新用户注册赠送积分活动 2280447