CN106090543A - 一种精瞄镜的二维微转动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种精瞄镜的二维微转动装置，包括柱状的台体，所述台体一端通过两层柔性铰链机构连接有用于固定所述精瞄镜的动台面，所述台体内设有驱动所述动台面以其相互垂直的两偏转轴进行二维微转动的压电陶瓷。本发明通过柔性铰链与压电陶瓷的结构，使得动台面能够以两相垂直的偏转轴转动或摆动，能够使精瞄镜定位在所需角度，实现星地激光链路的精确瞄准。
Description
技术领域
本发明涉及一种微转动机构，尤其涉及一种精瞄镜的二维微转动装置。
背景技术
随着科技的发展，在超精密加工、微电子工程、生物工程、纳米技术等领域都迫切需要亚微米级甚至纳米级的精密定位技术。最典型的应用在于纳米器件的制造生产。纳米器件包括纳米电子器件和纳米光电器件，可广泛应用于电子学、光学、微机械装置、新型计算机等，是当今新材料与新器件研究领域中最富有活力的研究领域，也是元器件小型化、智能化、高集成化等的主流发展方向。纳米器件由于具有潜在的巨大市场和国防价值，使得其设计和制造的方法、途径、工艺等成为众多科学家、政府和大型企业研究和投资的热点。所以大力发展精密定位技术是大势所趋，是创新科技进步的具体体现。
激光链路的终端——精瞄镜，需要对激光精确跟踪和精确瞄准，因此，在工作过程中，需要使精瞄镜绕X轴、Y轴的微小转动。目前，使精瞄镜绕X轴、Y轴的微小转动的结构比较复杂，且瞄准的精度与分辨率达不到要求。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的精瞄镜的二维微转动装置，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高精度、高分辨率、微位移、定位准确、频响高、稳定性及可靠性好，实现星地激光链路的精确瞄准的精瞄镜的二维微转动装置。
本发明的精瞄镜的二维微转动装置，包括柱状的台体，所述台体一端通过两层柔性铰链机构连接有用于固定所述精瞄镜的动台面，所述台体内设有驱动所述动台面以其相互垂直的两偏转轴进行二维微转动的压电陶瓷，所述台体内设有固定所述压电陶瓷的定位块。
进一步的，两层所述柔性铰链机构均包括两柔性铰链，其中一层中的两柔性铰链的连线及另外一层中两柔性铰链的连线分别与两偏转轴平行；所述压电陶瓷为两个，分别位于两偏转轴上并且距离两偏转轴的交叉点的距离相等。
进一步的，两层所述柔性铰链机构均包括三个以所述台体轴心线均匀分布的柔性铰链，其中一层中的三个柔性铰链分别与另外一层中的三个柔性铰链呈60°夹角；所述压电陶瓷为三个，沿所述台体轴心线均匀分布，其中一个压电陶瓷位于动台面的一条偏转轴上，另外两个压电陶瓷位于动台面的另一条偏转轴的两侧，且三个压电陶瓷距离两偏转轴的交叉点的距离相等。
进一步的，两层所述柔性铰链机构均包括四个以所述台体轴心线均匀分布的柔性铰链，其中一层中的四个柔性铰链分别与另外一层中的四个柔性铰链呈30°夹角；所述压电陶瓷为四个，各所述压电陶瓷分别与两层柔性铰链机构中相邻的两柔性铰链呈30°夹角，四个所述压电陶瓷分别位于所述动台面的两偏转轴上且距离两偏转轴的交叉点的距离相等。
进一步的，所述台体另一端连接有底盖，所述底盖内连接有与所述压电陶瓷相抵的预紧螺钉。
进一步的，所述台体上还套设有安装法兰。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、通过柔性铰链与压电陶瓷的结构，使得动台面能够以两相垂直的偏转轴转动或摆动，能够使精瞄镜定位在所需角度，实现星地激光链路的精确瞄准；
2、通过柔性铰链与压电陶瓷的结构，实现动台面的微转动，定位精度高、分辨率高、定位准确、频响高、稳定性及可靠性好。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构剖视图；
图2是实施例一压电陶瓷与柔性铰链的位置关系图；
图3是本发明实施例二的结构剖视图；
图4是实施例二压电陶瓷与柔性铰链的位置关系图；
图5是本发明实施例三的结构剖视图；
图6是实施例三压电陶瓷与柔性铰链的位置关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
参见图1和图2，一种精瞄镜的二维微转动装置，包括柱状的台体11，台体11一端通过两层柔性铰链机构连接有用于固定精瞄镜的动台面12，台体11内设有驱动动台面12以其相互垂直的两偏转轴进行二维微转动的压电陶瓷14，台体11内设有固定压电陶瓷14的定位块19，避免压电陶瓷14相对台体11移动，方便安装压电陶瓷14。两层柔性铰链机构均包括两柔性铰链13，其中一层中的两柔性铰链13的连线及另外一层中两柔性铰链13的连线分别与两偏转轴；压电陶瓷14为两个，分别正对两连线并且距离两连线交叉点的距离相等。当其中一个压电陶瓷14输出位移时，相应层的柔性铰链13产生弹性形变，动台面12产生一定的偏转，当撤消压电陶瓷14的驱动电源，柔性铰链13在弹性形变的恢复力作用下复位，动台面12回到原始位置。由于两偏转轴相互垂直，使得二维方向的两个偏转相互独立。
本发明在台体11另一端连接有底盖15，底盖15内连接有与压电陶瓷14相抵的预紧螺钉16。本发明通过预紧螺钉16，为压电陶瓷14提供足够的预紧力，可避免压电陶瓷14在安装过程中的间隙所造成的运动误差。预紧螺钉16可采用细牙螺纹，使预紧螺钉16的螺纹孔与压电陶瓷14保持绝对垂直，能够保证压电陶瓷14不会受到除垂直方向以外的力，在一定程度上保护了压电陶瓷14，减少了压电陶瓷14的损耗；采用细牙螺纹具有防松防振效果好、可以精确微调预紧力的优点，同时可避免压电陶瓷14在安装过程中的间隙所造成的运动误差和压电陶瓷的损坏。
为方便将本发明安装到相应设备上，本发明在台体11上还套设有安装法兰17。
作为本发明的优选实施方式，本发明还可在底盖内设置若干套孔18，以便安装套管，方便通入压电陶瓷14的电源线，以及安装位移传感器，通过位移传感器控制的偏转角度。
实施例二
参见图3和图4，一种精瞄镜的二维微转动装置，包括柱状的台体21，台体21一端通过两层柔性铰链机构连接有用于固定精瞄镜的动台面22，台体21内设有驱动动台面22以其相互垂直的两偏转轴进行二维微转动的压电陶瓷24，台体21内设有固定压电陶瓷24的定位块29，避免压电陶瓷24相对台体21移动，方便安装压电陶瓷24。两层柔性铰链机构均包括三个以台体21轴心线均匀分布的柔性铰链23，其中一层中的三个柔性铰链23分别与另外一层中的三个柔性铰链23呈60°夹角；压电陶瓷24为三个，沿台体21轴心线均匀分布，其中一个压电陶瓷24位于动台面22的一条偏转轴上，另外两个压电陶瓷位于动台面22的另一条偏转轴的两侧，且三个压电陶瓷24距离两偏转轴的交叉点的距离相等。
当位于其中一条偏转轴上的压电陶瓷24输出位移时，或另外一条偏转轴两侧的其中一个压电陶瓷24输出位移时，相应层的柔性铰链23产生弹性形变，动台面22产生一定的偏转，当撤消压电陶瓷24的驱动电源，柔性铰链23在弹性形变的恢复力作用下复位，动台面22回到原始位置。由于两偏转轴相互垂直，使得二维方向的两个偏转相互独立。
该实施例中通过设置三个压电陶瓷，可以实现以一个偏转轴做一个方向的转动，以另一个偏转轴做两个方向的摆动，实现更多使用需求。
本发明在台体21另一端连接有底盖25，底盖25内连接有与压电陶瓷24相抵的预紧螺钉26。本发明通过预紧螺钉26，为压电陶瓷24提供足够的预紧力，可避免压电陶瓷24在安装过程中的间隙所造成的运动误差。预紧螺钉26可采用细牙螺纹，使预紧螺钉26的螺纹孔与压电陶瓷24保持绝对垂直，能够保证压电陶瓷24不会受到除垂直方向以外的力，在一定程度上保护了压电陶瓷24，减少了压电陶瓷24的损耗；采用细牙螺纹具有防松防振效果好、可以精确微调预紧力的优点，同时可避免压电陶瓷24在安装过程中的间隙所造成的运动误差和压电陶瓷的损坏。
为方便将本发明安装到相应设备上，本发明在台体21上还套设有安装法兰27。
作为本发明的优选实施方式，本发明还可在底盖内设置若干套孔28，以便安装套管，方便通入压电陶瓷24的电源线，以及安装位移传感器，通过位移传感器控制的偏转角度。
实施例三
参见图5和图6，一种精瞄镜的二维微转动装置，包括柱状的台体31，台体31一端通过两层柔性铰链机构连接有用于固定精瞄镜的动台面32，台体31内设有驱动动台面32以其相互垂直的两偏转轴进行二维微转动的压电陶瓷34，台体31内设有固定压电陶瓷34的定位块39，避免压电陶瓷34相对台体31移动，方便安装压电陶瓷34。两层柔性铰链机构均包括四个以台体31轴心线均匀分布的柔性铰链33，其中一层中的四个柔性铰链33分别与另外一层中的四个柔性铰链33呈30°夹角；压电陶瓷34为四个，各压电陶瓷34分别与两层柔性铰链机构中相邻的两柔性铰链33呈30°夹角，四个压电陶瓷34分别位于动台面32的两偏转轴上且距离两偏转轴的交叉点的距离相等。
当位于其中一条偏转轴上的两压电陶瓷34相继输出位移时，或另外一条偏转轴上的两个压电陶瓷14相继输出位移时，相应层的柔性铰链33产生弹性形变，动台面32产生一定的偏转，当撤消压电陶瓷34的驱动电源，柔性铰链33在弹性形变的恢复力作用下复位，动台面32回到原始位置。由于两偏转轴相互垂直，使得二维方向的两个偏转相互独立。
该实施例中通过设置四个压电陶瓷，可以实现以两个偏转轴做两个方向的摆动，实现更多使用需求。
本发明在台体31另一端连接有底盖35，底盖35内连接有与压电陶瓷34相抵的预紧螺钉36。本发明通过预紧螺钉36，为压电陶瓷34提供足够的预紧力，可避免压电陶瓷34在安装过程中的间隙所造成的运动误差。预紧螺钉36可采用细牙螺纹，使预紧螺钉36的螺纹孔与压电陶瓷34保持绝对垂直，能够保证压电陶瓷34不会受到除垂直方向以外的力，在一定程度上保护了压电陶瓷34，减少了压电陶瓷34的损耗；采用细牙螺纹具有防松防振效果好、可以精确微调预紧力的优点，同时可避免压电陶瓷34在安装过程中的间隙所造成的运动误差和压电陶瓷的损坏。
为方便将本发明安装到相应设备上，本发明在台体31上还套设有安装法兰37。
作为本发明的优选实施方式，本发明还可在底盖内设置若干套孔38，以便安装套管，方便通入压电陶瓷34的电源线，以及安装位移传感器，通过位移传感器控制的偏转角度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种精瞄镜的二维微转动装置，其特征在于：包括柱状的台体，所述台体一端通过两层柔性铰链机构连接有用于固定所述精瞄镜的动台面，所述台体内设有驱动所述动台面以其相互垂直的两偏转轴进行二维微转动的压电陶瓷，所述台体内设有固定所述压电陶瓷的定位块。
2.根据权利要求1所述的精瞄镜的二维微转动装置，其特征在于：两层所述柔性铰链机构均包括两柔性铰链，其中一层中的两柔性铰链的连线及另外一层中两柔性铰链的连线分别与两偏转轴平行；所述压电陶瓷为两个，分别位于两偏转轴上并且距离两偏转轴的交叉点的距离相等。
3.根据权利要求1所述的精瞄镜的二维微转动装置，其特征在于：两层所述柔性铰链机构均包括三个以所述台体轴心线均匀分布的柔性铰链，其中一层中的三个柔性铰链分别与另外一层中的三个柔性铰链呈60°夹角；所述压电陶瓷为三个，沿所述台体轴心线均匀分布，其中一个压电陶瓷位于动台面的一条偏转轴上，另外两个压电陶瓷位于动台面的另一条偏转轴的两侧，且三个压电陶瓷距离两偏转轴的交叉点的距离相等。
4.根据权利要求1所述的精瞄镜的二维微转动装置，其特征在于：两层所述柔性铰链机构均包括四个以所述台体轴心线均匀分布的柔性铰链，其中一层中的四个柔性铰链分别与另外一层中的四个柔性铰链呈30°夹角；所述压电陶瓷为四个，各所述压电陶瓷分别与两层柔性铰链机构中相邻的两柔性铰链呈30°夹角，四个所述压电陶瓷分别位于所述动台面的两偏转轴上且距离两偏转轴的交叉点的距离相等。
5.根据权利要求1-4任一项所述的精瞄镜的二维微转动装置，其特征在于：所述台体另一端连接有底盖，所述底盖内连接有与所述压电陶瓷相抵的预紧螺钉。
6.根据权利要求1-4任一项所述的精瞄镜的二维微转动装置，其特征在于：所述台体上还套设有安装法兰。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161109 |