陈列波导器件封装系统中运动平台误差建模及仿真分析

摘要

集成光子器件在全光通信网络的构建中具有广泛的应用前景，而目前制约其发展的关键在于器件封装技术。在集成光子器件封装工艺中，实现器件功能的耦合对准过程难度较大，需要通过多轴运动平台多维空间亚微米精度位置控制才能实现多光路的精确对准与耦合，因此研究阵列波导器件封装系统中多轴运动平台的综合空间误差建模并对其误差敏感性进行仿真分析具有极其重要的意义。 首先详细介绍了适应于多轴精密运动平台的多体系统误差建模分析方法的理论基础。并以四轴运动平台为例，对该平台结构部件进行了最优化组合成为7个相邻单元体，就平台的误差源及各单元的基本误差进行了分析，得到了影响平台综合空间误差的基本误差。 基于结合了齐次坐标变化理论与多序体特征描述方法的多体系统误差分析建模方法，对四轴运动平台建立了静止状态和运动状态两种情况下的综合空间误差模型。并在两种情况下利用仿真计算程序得到了四轴运动平台综合空间误差模型对单个基本误差的敏感性仿真分析。 基于ISO-230-2/1997定位精度评定标准，采用LDDM激光位移测量系统实验测量分析了各平动轴向定位精度的重要技术指标。对综合空间误差模型仿真过程中的各项误差参数设置具有指导意义，使综合空间误差模型仿真更具可靠性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2阵列光波导器件封装系统研究现状

1.2.1阵列光波导器件封装过程简介

1.2.2阵列光波导器件封装系统的国内外研究现状

1.3多轴精密运动平台误差建模及敏感误差分析的研究现状

1.4综合空间误差建模及敏感误差仿真分析的研究意义

1.5论文选题及论文的内容安排

1.5.1论文选题与课题来源

1.5.2论文内容安排

第二章多体系统误差建模分析方法与理论

2.1多体系统描述的基本方法

2.1.1多体系统拓扑结构及其低序体阵列描述

2.1.2典型体的几何描述

2.2坐标系及点和矢量的表示

2.2.1多体系统的坐标系

2.2.2点和矢量的齐次坐标表示

2.3理想运动的变换矩阵

2.3.1平移运动特征矩阵

2.3.2旋转运动特征矩阵

2.3.3理想合成运动特征矩阵

2.4实际运动的变换矩阵

2.5多体系统运动学方程

2.5.1理想条件下的零级运动方程

2.5.2实际条件下的零级运动方程

2.6本章小结

第三章误差源及单元误差分析

3.1四轴运动平台功能及结构介绍

3.1.1运动平台整体功能

3.1.2运动平台结构介绍

3.2四轴运动平台的约束与自由度分析

3.2.1运动平台的约束

3.2.2运动平台各单元自由度分析

3.3误差源及单元误差分析

3.3.1误差源分析

3.3.2单元误差分析

3.4本章小结

第四章综合空间误差建模及仿真与分析

4.1拓扑结构、低序体阵列描述

4.2运动平台坐标系设置

4.3齐次特征转换矩阵

4.4静止位姿和运动轨迹函数

4.5综合空间误差模型

4.6综合空间误差模型仿真及分析

4.6.1静止状态综合空间误差仿真结果分析

4.6.2运动状态综合空间误差仿真结果分析

4.6本章小结

第五章各运动轴单元误差测量实验与分析

5.1定位精度定义及测量方法

5.1.1定位精度的定义及测量方法

5.1.2重要的技术指标

5.2倾斜及偏摆误差定义与测量方法

5.3实验测量结果

5.3.1 Z轴单元误差测量结果及分析

5.3.2 X轴单元误差测量结果及分析

5.3.3 Y轴单元误差测量结果及分析

5.4本章小结

第六章全文总结与工作展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果