本课题来源于国家自然科学基金重大国际(地区)合作项目(50420120134):纳米三维测量关键技术与系统研究。本文主要介绍了纳米三坐标测量机Z轴的结构设计,并对Z轴的驱动系统以及控制系统作了初步研究。首先,研究了国内外三坐标测量机的发展动态,以及现代三坐标测量机的研究现状。根据设计要求,设计了一种新型的Z轴结构,结构中采用研磨的滑动导轨,采用以色列NANOMOTION的HR2纳米电机作为驱动器。主轴设计为上下两段,中间用柔性铰链部件连接,纳米电机驱动上段主轴通过柔性铰链带动下段运动,因为柔性铰链的作用,电机的振动及其它因素带来的上端主轴的偏转不会影响到下段主轴的运行精度,Z轴的运行精度主要由下段主轴保证。文中对主轴的各个部件的设计作了详细介绍。运用ANSYS软件对Z轴的结构作了静态分析,分析得出了Z轴结构在预紧力及重力的影响下,导轨及主轴的变形情况。分析验证了Z轴的结构可以满足设计要求。 本文还对NANOMOTION纳米电机驱动器的工作特点及控制方法作了初步研究,研究了在不同驱动模式下电机的工作特点,运用Visual Basic语言编写了NANOMOTION纳米电机的驱动程序,控制AB2驱动盒的输出电压及驱动模式,并采用PCI7484数据采集卡为AB2驱动盒提供控制信号。最终完成了整个Z轴的结构设计及驱动和控制系统的研究。