CN103307418A - 一种二自由度串联式扫描平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二自由度串联式扫描平台，包括基座、安装在基座内的平台和驱动平台运动的电机，平台包括随动平台和动平台，电机包括随动平台电机和动平台电机；动平台通过两端的动平台转轴设置在基座的顶部；随动平台通过动平台两侧的随动平台转轴安装在动平台的下方；动平台的动平台驱动电机设置在随动平台的表面；随动平台的随动平台驱动电机设置在基座的底部。动平台和随动平台一起运动，动平台和随动平台具有两个互相垂直的自由度配置，使他们之间不存在耦合，提高了动平台、随动平台的控制精度。控制动平台齿轮机构和随动平台齿轮机构的减速比，控制动平台、随动平台的输出速度和输出力矩，提高动平台、随动平台的应用范围。

Description

一种二自由度串联式扫描平台
技术领域
本发明涉及精密平台领域，尤其涉及一种二自由度串联式扫描平台。
背景技术
扫描平台是一种常见的精密仪器，广泛应用于激光加工、天体观测、雷达等领域。传统的扫描平台常采用单轴形式，例如新加坡新特光电技术有限公司的光学扫描振镜。这种构型的平台其各个自由度不是通过机械装置结构相连，而是通过光线在的传输和反射实现的虚拟耦合，因此只能应用于光学扫描，应用范围有限，同时对控制的要求很高。此外，国内一些研究机构提供出了并联机构的扫描平台：这类平台通常包括基台、支链和动平台组成；通过改变与动平台相连的各个支链的长度来改变动平台的位置和姿态；平台的自由度由支链个数决定。由于动平台的转动是通过支链的伸缩实现的，所以当动平台的面积较大时，支链的运动行程和驱动力矩都需显著的增加，平台的扫描频率受到了严重的制约，此外由于并联机构固有的运动空间小的缺点，并联机构的扫描平台实用性不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构紧凑、运动范围大、扫描频率高的二自由度串联式扫描平台。
本发明通过下述技术方案实现：
一种二自由度串联式扫描平台，包括基座、安装在基座内的平台和驱动平台运动的电机，所述平台包括随动平台和动平台，所述电机包括随动平台电机和动平台电机；所述动平台通过两端的动平台转轴设置在基座的顶部；所述随动平台通过动平台两侧的随动平台转轴安装在动平台的下方；所述动平台的动平台驱动电机设置在随动平台的表面；所述随动平台的随动平台驱动电机设置在基座的底部。所述动平台转轴与随动平台转轴的轴线相互垂直。
所述动平台驱动电机通过动平台齿轮机构驱动动平台；所述随动平台驱动电机通过随动平台齿轮机构驱动随动平台。
所述基座呈三角形结构。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1)动平台、随动平台采用串联式连接，结构简单紧凑。
2)动平台和随动平台一起运动，且动平台转轴与随动平台转轴的轴线相互垂直，因此，动平台和随动平台具有两个互相垂直的自由度配置，使得动平台转轴和随动平台转轴之间不存在耦合，提高了动平台、随动平台的控制精度。
3)动平台、随动平台的两个旋转自由度，是通过相应的动平台齿轮机构和随动平台齿轮机构的减速实现的，因此，可以通过减速比控制动平台、随动平台的输出速度和输出力矩，提高动平台、随动平台的应用范围。
附图说明
图1是本发明二自由度串联式扫描平台结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本发明二自由度串联式扫描平台，包括基座0-1、安装在基座0-1内的平台和驱动平台运动的电机，所述平台包括随动平台0-6和动平台0-8，所述电机包括随动平台电机0-2和动平台电机0-4；所述基座0-1呈三角形结构。
所述动平台0-8通过两端的动平台转轴0-7设置在基座0-1的顶部；所述随动平台0-6通过动平台0-8两侧的随动平台转轴0-9安装在动平台0-8的下方；所述动平台0-8的动平台驱动电机0-4设置在随动平台0-6的表面；所述随动平台0-6的随动平台驱动电机0-2设置在基座0-1的底部。
所述动平台转轴0-7与随动平台转轴0-9的轴线相互垂直。
所述动平台驱动电机0-4通过动平台齿轮机构0-5驱动动平台0-8。
所述随动平台驱动电机0-2通过随动平台齿轮机构0-3驱动随动平台0-6。
本二自由度串联式扫描平台扫描时，随动平台电机0-2通过随动平台齿轮机构0-3驱动随动平台0-6绕动平台转轴0-7运动，此时动平台0-8和随动平台0-6一起运动。动平台驱动电机0-4通过动平台齿轮机构0-5驱动动平台0-8绕随动平台转轴0-9运动。因此，动平台0-8可以实现两个自由度的旋转运动，即绕动平台转轴0-7的旋转运动和随动平台转轴0-9的旋转运动。由于动平台转轴0-7与随动平台转轴0-9的轴线相互垂直，且动平台转轴0-7与其驱动源（随动平台电机0-2）的转动轴平行、随动平台转轴0-9与其驱动源（动平台驱动电机0-4）的转动轴平行。因此，随动平台0-6和动平台0-8是个双输入双输出系统，且输入和输出之间是一一对应的关系，不存在任何耦合，提高了随动平台0-6和动平台0-8的精度。随动平台0-6和动平台0-8的扫描频率与它们绕动平台转轴0-7和随动平台转轴0-9的旋转速度有关，即它们分别与随动平台电机0-2的转速、随动平台齿轮机构0-3的减速比、动平台驱动电机0-4的转速、动平台齿轮机构0-5的减速比有关，而与动平台0-8的几何尺寸无关。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种二自由度串联式扫描平台，包括基座、安装在基座内的平台和驱动平台运动的电机，其特征在于，所述平台包括随动平台和动平台，所述电机包括随动平台电机和动平台电机；
所述动平台通过两端的动平台转轴设置在基座的顶部；
所述随动平台通过动平台两侧的随动平台转轴安装在动平台的下方；
所述动平台的动平台驱动电机设置在随动平台的表面；
所述随动平台的随动平台驱动电机设置在基座的底部。
2.根据权利要求1所述的二自由度串联式扫描平台，其特征在于，所述动平台转轴与随动平台转轴的轴线相互垂直。
3.根据权利要求1或2所述的二自由度串联式扫描平台，其特征在于，所述动平台驱动电机通过动平台齿轮机构驱动动平台。
4.根据权利要求1或2所述的二自由度串联式扫描平台，其特征在于，所述随动平台驱动电机通过随动平台齿轮机构驱动随动平台。
5.根据权利要求1或2所述的二自由度串联式扫描平台，其特征在于，所述基座呈三角形结构。
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