CN1645518A - 一种平面三自由度柔顺精密定位平台 - Google Patents

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张宪民
王�华
欧阳高飞
邓俊广
卢盛林
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Abstract

本发明是一种平面三自由度柔顺精密定位平台，包括输出平台、基座、三个柔顺机构、三个压电驱动器、三个驱动器定位装置、三个位移传感器和控制器。本发明由于三个柔顺机构以及三个位移传感器沿输出平台中心向外呈120°角分布，保证了运动传递的无间隙、无摩擦、免润滑、高精度性和高稳定性，并且提高了输出平台移动的直线度；由于采用了柔顺机构，不仅使得输出平台能同时提供X、Y方向平移，Z方向旋转，而且使得输出平台和基座都在同一层次上；采用压电陶瓷驱动器作为压电驱动器，保证了驱动源的高精度运动输出和快的响应速度，具有纳米级的分辨率和亚微米级的定位精度。本发明可广泛应用于精密定位领域。

Description

一种平面三自由度柔顺精密定位平台
                           技术领域
本发明属于精密定位平台，尤其涉及一种平面三自由度柔顺精密定位平台。
                           背景技术
目前，精密定位平台的传动副较多采用的是传统的机械结构，因此，不可避免地存在着间隙、摩擦，定位精度很难提升到亚微米级；近年来，高精度的三自由度定位平台多采用上下两层平台，可以实现亚微米级定位，但其加工复杂，平台的稳定性也不好。
                           发明内容
为了能够同时达到极高的精度和易于加工的特性，本发明提供了一种平面三自由度柔顺精密定位平台，该定位平台不仅能达到纳米级分辨率、亚微米级的定位精度，而且整个定位平台本体是单层一体式的，可以由一块材料加工而成。
本发明采用的技术方案是：本发明的平面三自由度柔顺精密定位平台包括输出平台、基座、三个柔顺机构、三个压电驱动器、三个驱动器定位装置、三个位移传感器和控制器，所述输出平台与基座通过三个柔顺机构连接，每个压电驱动器通过一个驱动器定位装置与基座相连，每个压电驱动器的前端与一个柔顺机构之间有间隙或紧靠着，通过调节压电驱动器的调节螺栓可以调节压电驱动器和柔顺机构之间的间隙和作用力；每个位移传感器通过一个传感器定位装置与基座相连，每个位移传感器的探头与输出平台的边缘接触；三个柔顺机构以及三个位移传感器沿输出平台中心向外呈120°角分布；所述控制器与三个压电驱动器及三个位移传感器相连。
所述柔顺机构是具有一级位移放大功能的柔顺机构。
所述压电驱动器是压电陶瓷驱动器。
三个具有一级位移放大功能的柔顺机构以及三个位移传感器沿输出平台中心向外呈120°角分布，三个压电驱动器的输出经过具有一级位移放大功能的柔顺机构将位移放大后传递到输出平台，三个位移传感器将输出平台的位置信息反馈到控制器，形成闭环反馈，通过控制三个压电驱动器的输出，就可以调整输出平台的位置和运动，以达到需要的定位和精度。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明由于三个柔顺机构以及三个位移传感器沿输出平台中心向外呈120°角分布，保证了运动传递的无间隙、无摩擦、免润滑、高精度性和高稳定性，并且提高了输出平台移动的直线度；由于采用了柔顺机构，不仅使得输出平台能同时提供X、Y方向平移，Z方向旋转，而且使得输出平台和基座都在同一层次上；采用压电陶瓷驱动器作为压电驱动器，保证了驱动源的高精度运动输出和快的响应速度。
                           附图说明
图1是本发明的平面三自由度柔顺精密定位平台除控制器外的结构示意图。
图中：1-基座  2、3、4-压电驱动器  5、6、7-柔顺机构  8、9、10-位移传感器  11、12、13-驱动器定位装置  14、15、16-压电驱动器的调节螺栓  17、18、19-传感器定位装置  20-输出平台
                         具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
图1是本发明的平面三自由度柔顺精密定位平台除控制器外的结构示意图。如图1所示，本发明的平面三自由度柔顺精密定位平台包括输出平台20，基座1，三个柔顺机构5、6和7，三个压电驱动器2、3和4，三个驱动器定位装置11、12和13、三个位移传感器8、9和10，还包括控制器。
输出平台20与基座1通过三个柔顺机构5、6、7连接；压电驱动器2通过驱动器定位装置11与基座1相连，其前端与柔顺机构5之间有间隙或紧靠着；压电驱动器3通过驱动器定位装置12与基座1相连，其前端与柔顺机构6之间有间隙或紧靠着；压电驱动器4通过驱动器定位装置13与基座1相连，其前端与柔顺机构7之间有间隙或紧靠着；通过调节压电驱动器2、3、4的调节螺栓14、15、16可以调节压电驱动器2、3、4和柔顺机构5、6、7之间的间隙和作用力；位移传感器8通过传感器定位装置17与基座1相连，位移传感器8的探头与输出平台20的边缘接触；位移传感器9通过传感器定位装置18与基座1相连，位移传感器9的探头与输出平台20的边缘接触；位移传感器10通过传感器定位装置19与基座1相连，位移传感器10的探头与输出平台20的边缘接触；三个柔顺机构5、6、7以及三个位移传感器8、9、10沿输出平台20中心向外呈120°角分布；所述控制器与三个压电驱动器2、3、4及三个位移传感器8、9、10相连。
上述柔顺机构5、6、7是具有一级位移放大功能的柔顺机构。
上述压电驱动器2、3、4是压电陶瓷驱动器。
三个压电驱动器2、3、4的输出经过具有一级位移放大功能的柔顺机构将位移放大后传递到输出平台20，三个位移传感器8、9、10将输出平台20的位置信息反馈到控制器，形成闭环反馈，通过控制三个压电驱动器2、3、4的输出，就可以调整输出平台20的位置和运动，以达到需要的定位和精度。
本发明保证了运动传递的无间隙、无摩擦、免润滑、高精度性和高稳定性，提高了输出平台20移动的直线度，使输出平台20能同时提供X、Y方向平移，Z方向旋转，而且使得输出平台20和基座1都在同一层次上，保证了驱动源的高精度运动输出和快的响应速度，具有纳米级的分辨率和亚微米级的定位精度。
本发明可广泛应用于精密定位领域。

Claims (3)

1.一种平面三自由度柔顺精密定位平台，包括输出平台、基座，其特征在于还包括三个柔顺机构、三个压电驱动器、三个驱动器定位装置、三个位移传感器和控制器，所述输出平台与基座通过三个柔顺机构连接，每个压电驱动器通过一个驱动器定位装置与基座相连，每个压电驱动器的前端与一个柔顺机构之间有间隙或紧靠着，通过调节压电驱动器的调节螺栓可以调节压电驱动器和柔顺机构之间的间隙和作用力；每个位移传感器通过一个传感器定位装置与基座相连，每个位移传感器的探头与输出平台的边缘接触；三个柔顺机构以及三个位移传感器沿输出平台中心向外呈120°角分布；所述控制器与三个压电驱动器及三个位移传感器相连。
2.根据权利要求1所述的平面三自由度柔顺精密定位平台，其特征在于所述柔顺机构是具有一级位移放大功能的柔顺机构。
3.根据权利要求1所述的平面三自由度柔顺精密定位平台，其特征在于所述压电驱动器是压电陶瓷驱动器。
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