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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2018.tde-11072018-153521
Document
Author
Full name
Juan Carlos Campos Rubio
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2000
Supervisor
Committee
Duduch, Jaime Gilberto (President)
Cruvinel, Paulo Estevão
Horikawa, Oswaldo
Porto, Arthur José Vieira
Purquério, Benedito de Moraes
Title in Portuguese
Projeto, construção e avaliação de microposicionadores para usinagem de ultraprecisão
Keywords in Portuguese
Algoritmos híbridos
Controle digital
Dinâmica
Projeto
Ultraprecisão
Abstract in Portuguese
De maneira geral, a necessidade de aumentar o desempenho e diminuir o tamanho dos sistemas mecatrônicos tem levado a indústria moderna a idealizar e desenvolver sistemas de posicionamento com boas características de aceleração e precisão de posicionamento. Por outro lado, a crescente demanda de componentes com melhores características metrológicas e de acabamento, tais corno lentes para raio X e infra vermelho, tem exigido o desenvolvimento de variados tipos de sistemas de microposicionamento capazes de movimentar elementos de máquinas em distâncias muito pequenas com alto grau de exatidão, dentre os quais podem-se destacar os acionados por meio de atuadores piezoelétricos. Este trabalho propõe a utilização de um novo tipo de atuador baseado na propriedade de estricção eletromagnética de certas ligas metálicas (atuadores magnetoestritivos) associado a um sistema de controle digital que utiliza um algoritmo de controle baseado em lógica difusa e redes neurais artificiais para o controle de microposicionamento. Metodologias e princípios de projeto para engenharia de precisão são abordados de forma a auxiliar no desenvolvimento de dois protótipos de posicionadores para uso em usinagem de ultraprecisão. Resultados obtidos em testes experimentais apontam para urna melhoria no comportamento dinâmico dos microposicionadores acionados por atuadores magnetoestritivos. Isto permite sua utilização como alternativa válida no posicionamento submicrométrico.
Title in English
Design, construction and evaluation of micropositioners for ultra-precision machining
Keywords in English
Design
Digital control
Dynamics
Hybrid algorithms
Ultra-precision
Abstract in English
In general, actual requirements such as high performance and small sizes of mechatronic systems, has led modern industry to design positioning systems with good characteristics of acceleration and positioning accuracy. The increasing demand of components with better metrological and finish characteristics, as X-ray and infra-red lens, has allowed the development of a number of types of micropositioning systems that are able to move machine elements to very small distances with high levels of accuracy. In this work it is proposed the use of a new type of actuator that applies the properties of electromagnetic strain of certain metallic alloys (magnetostrictive actuators). lt is also proposed the application of a digital control system that uses a control algorithm which is based on fuzzy logic and artificial neural networks for the micropositioning control. Design principles and methodologies related to precision engineering are discussed with the purpose of aiding the development of two prototypes of positioners for ultraprecision rnachining, experimental results show that micropositioner driven by magnetostrictive actuators have better dynamics behaviours. This allows the use of such actuators as an valid alternative for positioning in submicrometer range.
 
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Publishing Date
2018-07-12
 
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