發(fā)布時(shí)間：2021-11-21 23:11

　　為解決精密定位平臺(tái)大運(yùn)動(dòng)行程與大掃描范圍之間的矛盾性問題,實(shí)現(xiàn)大行程跨尺度納米定位,該文提出了一種基于雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)原理的精密定位平臺(tái)。該裝置結(jié)合了粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)大運(yùn)動(dòng)行程、壓電掃描器大掃描范圍及高分辨率的優(yōu)點(diǎn)。平臺(tái)由基座、驅(qū)動(dòng)模塊、柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌組成。驅(qū)動(dòng)模塊包括大、小壓電陶瓷,大、小壓電陶瓷分別以掃描和步進(jìn)模式驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)表明,該精密定位平臺(tái)最大運(yùn)動(dòng)行程為21 mm,最大掃描范圍為4.9μm,最小分辨率為16 nm,水平運(yùn)動(dòng)方向最大步進(jìn)運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)10 mm/s,滿足大行程、大掃描范圍兼容的要求。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020,42(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖1 雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)原理圖

圖2為基于雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)原理的精密定位平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖,平臺(tái)整體尺寸為30 mm×17 mm×8 mm。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器包括標(biāo)稱位移不同的兩塊壓電陶瓷,大、小壓電陶瓷串聯(lián)并與柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)一端固定安裝于基座槽內(nèi)。調(diào)節(jié)預(yù)緊螺絲,給壓電陶瓷施加合適的預(yù)緊力,調(diào)節(jié)基座底部摩擦力調(diào)節(jié)螺絲可調(diào)整柔性鉸鏈在垂直方向的位置,進(jìn)而改變導(dǎo)軌與柔性鉸鏈間的正壓力。柔性鉸鏈上表面凸臺(tái)處粘有氧化鋯陶瓷摩擦片,摩擦片與中間導(dǎo)軌部分接觸,對(duì)壓電陶瓷輸入電壓信號(hào)時(shí),其會(huì)驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈結(jié)構(gòu),從而帶動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)。壓電陶瓷推薦的最佳預(yù)緊力為50 N,并已通過試驗(yàn)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。結(jié)合大、小壓電陶瓷位移,阻滯力與柔性鉸鏈柔度的關(guān)系曲線(見圖3)可知,大、小壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)最佳柔度分別為0.11 μm/N和0.02 μm/N。由于大、小壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)同一個(gè)柔性鉸鏈機(jī)構(gòu),所以,最終選取柔性鉸鏈的柔度為0.11 μm/N,即剛度為9.09 N/μm,為柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

壓電陶瓷推薦的最佳預(yù)緊力為50 N,并已通過試驗(yàn)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。結(jié)合大、小壓電陶瓷位移,阻滯力與柔性鉸鏈柔度的關(guān)系曲線(見圖3)可知,大、小壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)最佳柔度分別為0.11 μm/N和0.02 μm/N。由于大、小壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)同一個(gè)柔性鉸鏈機(jī)構(gòu),所以,最終選取柔性鉸鏈的柔度為0.11 μm/N,即剛度為9.09 N/μm,為柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。2 柔性鉸鏈有限元分析

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]用于SEM微納操作的粘滑驅(qū)動(dòng)精密運(yùn)動(dòng)定位臺(tái)的研究[D]. 張世忠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于粘滑驅(qū)動(dòng)原理的跨尺度納米級(jí)定位平臺(tái)研究[D]. 潘鵬.蘇州大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3510440