[实用新型]纳米级位置定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纳米级位置定位装置。

背景技术

随着科学技术的快速发展，在超精密加工、纳米技术等领域，迫切需要纳米级位置定位装置。因压电陶瓷具有较好的微位移特性和可控性，故以压电陶瓷为驱动器的基于弹性铰链支撑的微位移定位机构，是当前在微位移定位领域用得最多的一种，但它存在二方面的缺点，一是刚度不够，二是频响太慢，如果提高频响，将会影响刚度和定位精度；超磁致伸缩材料因性能重复性好，一般用作换能器，其定位精度在10^-1μm左右，如果要求实现这一定位精度或者更高的，必须考虑超磁致伸缩材料被驱动时线圈和超磁致伸缩材料的发热，只有具备严格的热位移补偿措施，才能达到规定的精度要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种纳米级位置定位装置。

它具有恒温室，在恒温室内设有粗级定位装置和纳米级定位装置，粗级定位装置为滚珠丝杆，纳米级定位装置具有工作腔壳体，在工作腔内设有变形体，变形体两侧设有变形体支撑块，变形体支撑块两侧和变形体一端分别设有隔热板，在变形体上设有感知器，在变形体一端设有位移感知器，在变形体支撑块上设有两调温管道，在两调温管道一端设有调温器。

本实用新型的优点是：

1)变形体的热位移直接作为纳米位移驱动器，从而减少许多中间链路，提高定位精度，并且对热位移的研究，从被动转向主动；

2)变形体的刚度，直接影响纳米级定位机构的刚度，纳米级定位机构要求变形体线膨胀系数小，且有一定的刚度，这样的变形体取材容易，价格适中；

3)采取二级定位，一级为粗定位，一级为纳米级定位，从而解决定位速度快和定位精度高之间的矛盾；

4)通过二级温度控制，特别是通过控制流过管道液体的温度，进而改变纳米级定位机构工作腔的温度场，从而实现对变形体热位移的控制，并达到稳定且较高的控制精度。

附图说明

附图是纳米级位置定位装置的结构示意图。

具体实施方式

纳米级位置定位装置具有恒温室1，在恒温室内设有粗级定位装置和纳米级定位装置，粗级定位装置为滚珠丝杆7，纳米级定位装置具有工作腔壳体4，在工作腔内设有变形体10，变形体两侧设有变形体支撑块，变形体支撑块两侧和变形体一端分别设有隔热板13、6、2，在变形体上设有温度感知器5，在变形体一端设有位移感知器9，在变形体支撑块上设有两调温管道11、3，在调温管道11一端设有调温器12，调温管道3一端设有调温器8。

如图所示，粗级定位装置，由滚珠丝杆完成，在粗定位完成后锁定滚珠丝杆；纳米级定位装置，主要由温度感知器、位移感知器、变形体、隔热层、管道、调温器、调温液等组成，调温液一般采用水或油。纳米级定位工作腔放在恒温室内，通过控制管道内流动液体的温度进而改变工作腔内的温度场，利用工作腔内变形体的热胀冷缩特性，实现纳米级定位。为了提高可控性，通过恒温室的管道和纳米级工作腔内外壁涂有隔热材料，并把控制温度的执行元件移到恒温室外，从而解决执行元件，如半导体致冷器的散热或者发热问题。为达到纳米级定位的目的，把位移感知器和温度感知器作为反馈信号，构成闭环控制装置。因温度和热位移都有一定的滞后性，采用具有预测功能的智能控制算法进行控制。要求位移感知器和温度感知器达到规定的精度，位移感知器可采用纳米电容传感器或激光测量装置等，温度感知器可采用热电偶、热电阻或半导体测温器件等。