Підвищення точності позиціювання мікроманіпуляційних п’єзоелектричних систем
| dc.contributor.author | Приходько, Альона Вікторівна | |
| dc.contributor.degreedepartment | виробництва приладів | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | приладобудівний | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2013-07-24T07:32:00Z | |
| dc.date.available | 2013-07-24T07:32:00Z | |
| dc.date.issued | 2013 | |
| dc.description.abstracten | The thesis for obtain the scientific degree of Candidate of Technical Science on a speciality 05.11.01 – Apparatus and methods for measuring mechanical quantities. - National technical university of Ukraine „Kiev polytechnical institute”, Kiev, 2013. The dissertation is devoted the decision of a problem of increase of measurement accuracy of moving parameters of piezoelectric micromanipulation systems for cellular technologies by creation of measuring and registration techniques of linear and angular micromoving of executive elements of such systems which are based on use of methods and means of videomeasurements with the further videoinformation treatment. The dynamic model of the piezoelectric directing which considers their design features is developed and allows to define linear moving to a nanorange. The mathematical model of working instrument real moving of the threeaxes micromanipulation systems, taking into account cross communications and design features of such systems is created. New methods are created and measuring stand for measurement of linear and angular moving of piezoelectric directing micromanipulation systems are made and allows to raise accuracy of measurement and to expand functionality due to the carrying out of continuous measurements and accumulation of a videoinformation. On the basis of theoretical and experimental researches the compensative model of positioning errors is developed. It allows to reduce the possible error of positioning all working range from 10 microns to 1,5 microns. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на получение научной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.01 05.11.01 – Приборы и методы измерения механических величин. – Национальный технический университет Украины „Киевский политехнический институт”. – Киев, 2013. Диссертация посвящена решению задачи повышения точности и расширения функциональных возможностей измерения параметров перемещений пьезоэлектрических микроманипуляционных систем для клеточных технологий путем создания методик измерения и регистрации линейных и угловых 19 микроперемещений исполнительных элементов систем, которые базируются на использовании методов и средств видеоизмерений с дальнейшей обработкой видеоинформации. Как показал проведенны анализ, именно микроманипуляторы на базе пьезоэлектрических двигателей на сегодня являются самыми перспективными и функциональными, они обладают рядом качеств, которые необходимы при работе с микроорганизмами, в частности живыми клетками. Для оценки работы микроманипуляционных систем с пьезоэлектрически двигателем в нанодиапазоне разработана динамическая модель линейных направляющих, которые входят их состав. Она учитывает конструктивные особенности таких направляющих и позволяет определить разрешение и линейные перемещения в нанодиапазоне в зависимости от продолжительности возбуждения пьезоэлектрического двигателя. Исследования динамической модели показали, что минимальные перемещения, которые позволяет получить на выходе линейная направляющая пьезоэлектрических микроманипуляционных систем могут достигать единиц нанометров, что соответствует повышению точности линейных перемещений в нанодиапазоне на выходе направляющей в 3-4 раза. Так же было определено, что основные параметры позиционирования линейных направляющих, а значит и микроманипуляционных систем, делять на линейные и угловые. При этом к линейным относятся масштабный коэффициент, „мертвый ход”, модуляционная характеристика, гистерезис. К угловым – угловые отклонения от прямолинейности хода Pitch (θу) и Yaw (θz). Масштабный коэффициент является функцией шага резьбы винта-гайки. Наличие модуляционной характеристики обусловлено конструктивными особенностями направляющий, в которой возникает явление угловой прицессии винта. Гистерезис и „мертвый ход” появляются из-за наличия люфтов и зазоров, что так же обусловлено сборкой и конструкцией. А исследования направляющих на прямолинейность хода определили, что во время их движения происходит вращение подвижного столика вокруг осей Y и Z и его постепенный заклон вверх-вниз или вправо-влево, т.е. угловые отклонения Pitch (θу) и Yaw (θz) от прямолинейности хода. Создана математическая модель реального перемещения рабочего инструмента триосевых микроманипуляционных систем, с учетом перекрестных связей, на базе теоретически-экспериментальных данных, которая учитывает линейные и угловые параметры позиционирования направляющих таких систем, а также особенности их конструкции. Исследование математической модели показали, что наличие неучтенных погрешностей линейных и угловых параметров позиционирования может привести к ошибке выходного перемещения в 10 мкм, что не допустимо и даже критично при работае с живыми микрообъектами, например, клетками. Предложены новые методы и созданы измерительные установки для измерения линейных и угловых перемещений, которые задаются пьезоэлектрическими направляющими микроманипуляционных систем, которые позволяют повысить точность измерения и расширить функциональные возможности за счет проведения беспрерывных измерений непосредственно в процессе движения и накопления видеоинформации. Проведены экспериментальные исследования перемещений линейных направляющих пьезоэлектрических микроманипуляционных систем и определены 20 диапазоны их основных погрешностей: погрешности от нестабильности масштабного коэффициента – порядка 3 мкм, погрешности от неучета модуляционной характеристики могут достигать 1 мкм, погрешности от „мертвого хода” в системах, в которых присутствует явление реверса, могут достигать 3 мкм. Неучет отклонений Pitch (θу) и Yaw (θz) вносит в микроманипуляционную систему погрешность, которая может достигать единиц и даже десятков микрометров. На основе теоретических и экспериментальные исследований разработана компенсационная модель погрешностей позиционирования, которая позволяет снизить возможную погрешность и снизить ошибку позиционирования рабочих инструментов микроманипуляционных пъезоэлектрических систем в 1,5-2 раза. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.01 – 05.11.01 – Прилади та методи вимірювання механічних величин. – Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”. – Київ, 2013. Дисертація присвячена розв’язанню задачі підвищення точності переміщень п’єзоелектричних мікроманіпуляційних систем шляхом створення методик вимірювання та реєстрації лінійних і кутових мікропереміщень виконавчих елементів систем, що базуються на використанні методів відеовимірювань. Розроблено динамічну модель п’єзоелектричних напрямних, яка враховує їх конструктивні особливості та дозволяє визначити лінійні переміщення в нанодіапазоні. Створено математичну модель реального переміщення робочого інструменту триосьових мікроманіпуляційних систем, з врахуванням перехресних зв’язків та конструктивних особливостей таких систем. Запропоновано нові методи та розроблено установки для вимірювання лінійних та кутових переміщень п’єзоелектричних напрямних мікроманіпуляційних систем, які підвищують точність вимірювання та розширюють функціональні можливості за рахунок проведення безперервних вимірювань та накопичення відеоінформації. На основі теоретичних та експериментальних досліджень розроблено компенсаційну модель похибок позиціювання, яка дозволяє підвищити точність та знизити похибку позиціювання робочих інструментів мікроманіпуляційних п’єзоелектричних систем в 1,5-2 рази. | uk |
| dc.format.page | 22 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/3328 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.13.0 | uk |
| dc.title | Підвищення точності позиціювання мікроманіпуляційних п’єзоелектричних систем | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.11.01 – прилади та методи вимірювання механічних величин | uk |