[实用新型]一种二维精密运动平台

摘要

本实用新型公开了一种二维精密运动平台，包括二维精密运动平台本体、伺服电机驱动器、压电陶瓷微位移器驱动电源、激光干涉光电接收器、滤波放大器、信号处理板及计算机处理系统。本实用新型采用宏/微两级共运动平面的结构形式，宏驱动X、Y方向的导轨在一个运动平面上，X、Y方向宏/微运动均采用一套激光干涉位移测量系统进行运动位移的实时计量。压电陶瓷驱动和激光干涉位移计量信号处理系统由信号采集及处理控制系统完成。其定位精度取决于压电陶瓷微位移驱动器的分辨率和激光干涉位移检测装置的分辨率，可以实现纳米级定位精度。本实用新型通过微驱动对宏驱动的补偿运动实现纳米级高精度定位的，具有结构紧凑、定位精度高、磨损小、通用性强等特点。

主权项

一种二维精密运动平台，其特征在于：包括二维精密运动平台本体、伺服电机驱动器、压电陶瓷微位移器驱动电源、激光干涉光电接收器、滤波放大器、信号处理板及计算机处理系统；所述二维精密运动平台本体包括宏运动结构、微运动结构和激光干涉位移计量系统；所述宏运动结构包括运动平台底座（14）、宏运动平台（3）、X向运动机构和Y向运动机构；所述X向运动机构包括X向丝杠（23）及固设在运动平台底座（14）上的X向伺服电机（27），X向丝杠（23）的一端与X向伺服电机（27）的输出端连接，X向丝杠（23）上通过螺纹连接有X向螺母（25），X向丝杠（23）的两端分别通过X向轴承（26）及X向轴承座（28）固设在运动平台底座（14）上端；还包括两个用于固设在运动平台底座（14）上端的X向导轨支架（19），以及固定设置在X向导轨支架（19）上端的X向导轨（2），与X向导轨（2）滑动配合设置的X向滑块连接宏运动平台（3）；还包括X向运动连接块（29），X向运动连接块（29）的一端和X向螺母（25）连接，另一端和宏运动平台（3）固定连接；所述Y向运动机构包括Y向运动滑台（21）、Y向丝杠（17）及固设在宏运动平台（3）一侧的Y向伺服电机（1），Y向丝杠（17）的一端与Y向伺服电机（1）的输出端连接，Y向丝杠（17）上通过螺纹连接有Y向螺母（16），Y向螺母（16）与Y向运动滑台（21）固定连接；Y向丝杠（17）的两端通过Y向轴承及Y向轴承座（18）固设在宏运动平台（3）上；还包括两个Y向导轨副（22），Y向导轨副（22）包括Y向导轨和Y向滑块，Y向滑块与Y向运动滑台（21）连接，Y向导轨与宏运动平台（3）连接；所述微运动结构包括固设在Y向运动滑台（21）上端的支座（15）和设置在支座（15）上端的为柔性铰链结构的微定位平台（4），微定位平台（4）包括与支座（15）固定连接的外平台和能够在外平台内沿X向或Y向作微运动的内平台，微定位平台（4）上还设有X向压电陶瓷（6）和Y向压电陶瓷（5），X向压电陶瓷（6）在压电陶瓷微位移器驱动电源的驱动下能够带动内平台作X向微运动， Y向压电陶瓷（5）在压电陶瓷微位移器驱动电源的驱动下能够带动内平台作Y向微运动，压电陶瓷微位移器驱动电源由计算机控制系统控制；所述激光干涉位移计量系统包括测量光路反射镜（9），测量光路反射镜（9）由X向反射镜（901）和Y向反射镜（902）组成，X向反射镜（901）设置在一个X向放置块上，X向放置块通过一个连接杆与内平台固定连接，Y向反射镜（902）固设在一个Y向放置板上，Y向放置板的另一端与内平台固定连接；激光干涉位移计量系统还包括用于测量宏运动平台（3）位移的X向激光位移测量系统（8）和用于测量Y向运动滑台（21）位移的Y向激光位移测量系统（10）；X向激光位移测量系统（8）发出的测量光入射到X向反射镜（901）上后返回至X向激光位移测量系统（8），X向激光位移测量系统（8）内部产生干涉条纹，X向反射镜（901）跟随内平台运动，使X向激光位移测量系统（8）内部产生干涉条纹变化量，激光干涉光电接收器接收干涉条纹变化量并转换成电脉冲信号后传输至滤波放大器，滤波放大器放大电脉冲信号后输送至信号处理板，信号处理板将接收的电脉冲信号转换成数字信号后传输至计算机处理系统，计算机处理系统进行计数、辨向和细分后得到X向位移信号；Y向激光位移测量系统（10）的结构与X向激光位移测量系统（8）的结构相同，计算机处理系统得到Y向位移信号；计算机处理系统根据得到的X向位移信号和Y向位移信号，通过控制伺服电机驱动器驱动X向伺服电机（27）转动以控制内平台做X向的宏运动，驱动Y向伺服电机（1）转动以控制内平台做Y向的宏运动；计算机处理系统通过控制压电陶瓷微位移器驱动电源驱动X向压电陶瓷（6）运动以带动内平台作X向的微运动，驱动Y向压电陶瓷（5）运动以带动内平台作Y向的微运动。