[实用新型]一种嵌套式菱形放大二维精密定位平台

说明书

技术领域

本实用新型属于微驱动应用技术领域，具体涉及一种嵌套式菱形放大二维精密定位平台。

背景技术

目前，二维精密微定位技术在微驱动各个领域，如微机电系统、光学调整、超精密加工、生物细胞操作、STM和AFM显微镜扫描平台等方面都是必不可少的，有着广阔的应用前景，并能产生巨大的社会及经济效益，已成为微驱动精密定位领域中不可或缺的关键技术之一。

二维精密定位平台，主要功能是实现被操作样件或被观测样件的二维精密运动和定位，以及微探针的二维操作等。其二维精密定位技术的实现，主要是以压电陶瓷材料作为驱动源，依靠压电陶瓷驱动电源的电压激励，实现压电陶瓷的微位移形变，通过柔性铰链柔性机构进行无间隙的微位移传动，从而实现被驱动样件的二维精密定位。它相对于其他驱动方式的二维精密定位技术，如电机驱动、音圈电机驱动、记忆合金驱动及磁滞伸缩驱动方式等，其基本原理实现方便、控制简单，并具有分辨率高、传动无间隙、易微小化、运动精度高和重复定位精度高等优点。

目前根据二维运动实现方式的不同，二维精密定位平台主要分为串联式二维精密定位平台和并联式二维精密定位平台，根据位移放大方式的不同，又分为直接驱动和杠杆式放大方式的二维精密定位平台。

串联式二维精密定位平台主要是利用两个一维精密定位平台的串联实现二维精密定位，每个一维精密定位平台均为压电陶瓷驱动和柔性铰链传动，其中，第一个一维精密定位平台做为基体，第二个一维精密定位平台运动方向与第一个一维精密定位平台垂直，并且基座部分安装在第一个一维精密定位平台的运动部分上，由第一个一维精密运动平台驱动使得第二个一维精密运动平台整体实现一个方向的运动，从而通过串联实现二维精密定位。此种方法实现二维精密定位简单，而且没有耦合，但是会累积误差，定位精度较低。（如专利号为2726829、101837586A和100999080的专利）。

并联式二维精密定位平台主要是在一个平面内实现两个方向的运动，其驱动源由两个压电陶瓷放在一个平面内进行驱动，方向互相垂直，依靠特殊设计的可以实现二维传动的柔性铰链机构来实现并联驱动，其柔性铰链采用直角平行板结构，可以实现X，Y两个方向的运动。此种方法可以在很小的竖直空间内实现二维精密定位，是串联型二维精密定位平台无法实现的，但是由于采用直角形平行板铰链，会在二维精密定位时，两个轴运动时出现耦合现象，从而影响定位精度。（如专利号为103056868A和DE10148267B4的专利）。

杠杆式放大机构的主要目是将压电陶瓷的运动范围进行放大，通过杠杆放大原理，以及旋转副的柔性铰链机构实现沿支点的旋转，通过杠杆机构进行放大，其通常的放大倍数可以达到2-3倍，使得由压电陶瓷驱动的精密定位平台的运动范围有效得提高，但是在运动范围放大的同时，也由于杠杆式放大存在微小的角度变化，因此会对最终实现的放大位移带来微小的角度误差。（如专利号为2587600、103111990A、EP0624912A1和DE4315238A1的专利）。

上述三种二维精密定位平台虽然在二维实现结构和位移放大方式上有所不同，但是其共同点在于利用压电陶瓷的驱动，实现二维大行程的精密定位，在实现二维大行程精密定位的过程中都会因为机构类型的原因在二维大行程精密定位中引起误差，最终影响运动精度，而且为二维大行程精密定位平台带来累积误差和角度误差等技术难题。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种新型的二维精密定位平台，以解决现有技术中定位平台所存在的累积误差与角度误差，提高定位平台的输出性能与定位精度，实现定位平台大范围内的精确定位。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种嵌套式菱形放大二维精密定位平台，以解决现有技术中定位平台所存在的累积误差与角度误差，提高定位平台的输出性能与定位精度，实现定位平台大范围内的精确定位。

根据本实用新型的目的提出的一种嵌套式菱形放大二维精密定位平台，包括基座、与固定设置于所述基座上的第一轴定位平台与第二轴定位平台，所述第一轴定位平台包括第一组动力机构与第一运动平台，所述第一组动力机构驱动所述第一运动平台水平移动；

所述第二轴定位平台包括第二组动力机构与第二运动平台，所述第二组动力机构驱动所述第二运动平台水平移动，所述第二轴定位平台固定设置于所述第一运动平台上，与所述第一运动平台同步移动；

所述第一、第二组动力机构分别包括放大机构与压电陶瓷，所述放大机构为菱形放大机构，所述压电陶瓷压紧固定于所述放大机构内部，所述压电陶瓷的两端对应于所述放大机构对称的两个顶点。