外文翻譯--顯微車床的影像反饋控制 中文版.doc

外文資料名稱：VisualFeedbackControlofaMicroLathe外文資料出處：SpringerLinkChinaOACNationalConsortium附件：1.外文資料翻譯譯文2.外文原文指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：簽名：年月日(用外文寫)1譯文：顯微車床的影像反饋控制廣尾島，克齋藤，周荔波，六月清水，HiroshiEDA，茨城大學(xué)李潤(rùn)銘譯關(guān)鍵字：顯微車床，影像反饋，位置控制摘要：近年來(lái)顯微機(jī)械加工技術(shù)迅速發(fā)展。在這次研究中，顯微車床安裝了已經(jīng)發(fā)明并得到發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)電子組件真空室。首先，通過(guò)標(biāo)注電子圖形裝置中的CCD(電荷耦合裝置)成像，影像導(dǎo)引顯微車床系統(tǒng)得到發(fā)展。傳統(tǒng)的進(jìn)給控制只控制xy方向，這種方式直接控制刀具的位置、路徑和速度。通過(guò)接受各種建議，切削試驗(yàn)成功進(jìn)行，并證實(shí)了顯微車床系統(tǒng)的切削效率非常高。1介紹近年來(lái)，生產(chǎn)顯微零件的系統(tǒng)要求小型化，顯微加工技術(shù)發(fā)展迅速。探索性研究的水平已經(jīng)達(dá)到分子和原子水平。作為動(dòng)力源，MENS（顯微電子機(jī)械系統(tǒng)）在制造顯微部分和裝置中扮演了主要角色。然而，MENS的基礎(chǔ)是影音石板技術(shù)，因而可以應(yīng)用像硅晶體這類有限的材料。為了滿足電子和光學(xué)應(yīng)用的顯微化要求，選擇顯微加工技術(shù)的從三維方向控制加工多種材料是必須得。顯微機(jī)械制造系統(tǒng)（M4）較容易滿足多種材料的各項(xiàng)要求，而且應(yīng)用最小精度方法達(dá)到高的重復(fù)性和精度。然而M4實(shí)際執(zhí)行中遇到很多科學(xué)技術(shù)障礙，其中之一是平面化學(xué)影響。當(dāng)加工部分達(dá)到顯微尺寸，發(fā)現(xiàn)表面2變化率倍數(shù)增加，生產(chǎn)的部分與傳統(tǒng)加工的零件差不多。另外一個(gè)問(wèn)題是引導(dǎo)動(dòng)作和位置控制，傳感器立即測(cè)量刀具和工件的相對(duì)位移的能力還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。在這項(xiàng)研究中，顯微車床安裝運(yùn)行了已經(jīng)發(fā)明并得到發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)電子組件真空室。圖1表明顯微車床的發(fā)展過(guò)程。在這種有氧情況下，切削實(shí)驗(yàn)證實(shí)表面化學(xué)反應(yīng)對(duì)顯微零件的影響。然而，因?yàn)轱@微車床的尺寸很小，它的剛度也低。傳統(tǒng)的只控制xy軸的方法不能精確控制車刀位置，因而，影像反饋控制方法被提出。通過(guò)SEM（顯微電子掃描器）形成的圖像通過(guò)CCD數(shù)字化為8進(jìn)制灰度圖像。因?yàn)槊總€(gè)像素包含2維信息，因而這個(gè)影像系統(tǒng)提供了一個(gè)直角坐標(biāo)來(lái)描述物體。像素坐標(biāo)不受機(jī)械誤差影響，并且直接測(cè)量刀具和工件的相對(duì)位置。這個(gè)方法隨著顯微放大倍數(shù)和電子耦合像素的數(shù)目應(yīng)用越來(lái)越多。在這項(xiàng)研究中，影像控制配置被提出并且應(yīng)用到刀具運(yùn)動(dòng)進(jìn)給控制。不同于只控制xy方向的傳統(tǒng)刀具進(jìn)給控制，這個(gè)配置直接控制刀尖的位置、路徑和速度。首先，影像引導(dǎo)顯微車床系統(tǒng)的CCD取代SEM圖像。2.系統(tǒng)的看法圖2是顯微車床系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程的方塊圖，它包含三個(gè)主要模塊：驅(qū)動(dòng)顯微車床動(dòng)力模塊，產(chǎn)生圖像的感應(yīng)模塊和執(zhí)行進(jìn)給的執(zhí)行模塊。每個(gè)模塊有不同的功能，驅(qū)動(dòng)模塊是核心部分，執(zhí)行切削操作。感應(yīng)模塊從CCD導(dǎo)出圖像，獲得刀具和工件的位置。另一個(gè)任務(wù)是處理圖像和控制進(jìn)給，這是由執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的。圖1的上部顯示執(zhí)行模塊的全部外觀。表1顯示系統(tǒng)的規(guī)格。驅(qū)動(dòng)模塊還結(jié)合一個(gè)xz方向上的金剛石車刀，感應(yīng)模塊包含一個(gè)高強(qiáng)度的電荷耦合圖像裝置。通過(guò)感應(yīng)模塊，工作部分的外觀不僅在監(jiān)控器上顯示提供信息給操作員，還轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)給下一工序。3在圖2的流程圖顯示，金剛石車刀由影像反饋進(jìn)給控制。感應(yīng)模塊首先通過(guò)比較捕獲的影像信息和輸入信息確定刀具和工件的位置。符合的刀具和工件的相對(duì)位置，刀具路徑和速度就計(jì)算出來(lái)并轉(zhuǎn)換適當(dāng)?shù)拿}沖。3.驅(qū)動(dòng)模塊右邊的圖3顯示了顯微車床的發(fā)展。這個(gè)車床包含連接直流電控制的套爪卡盤的主軸，中心的調(diào)整裝置，應(yīng)用壓電激勵(lì)器和xz平面裝置，控制x方向上的深度和z軸進(jìn)給。XZ平面裝置通過(guò)慣性變化驅(qū)動(dòng)，它由壓電激勵(lì)器和直線引導(dǎo)器組成。圖3的左部是XZ平面裝置。XZ平面裝置精確驅(qū)動(dòng)刀具位置，驅(qū)動(dòng)XZ平面裝置的重要點(diǎn)是控制主動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方向，距離和速度。圖4顯示鋸齒波形的慣性變化的機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)方向由圖4顯示的鋸齒波形刀刃的上升/延伸決定的。例如，向右（+）的機(jī)構(gòu)解釋如下，電壓逐漸升高，壓電激勵(lì)器在（1）處延伸最大。激勵(lì)器因?yàn)殡妷貉杆傧陆刀冢?）處收縮。壓電激勵(lì)器受摩擦的那面是小變化，這是電壓在（3）處逐漸升高。激勵(lì)器在（4）處又延伸了，并接近右側(cè)。如果給相反