[发明专利]光纤位移反馈闭环控制二维柔性铰链工作台

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性铰链工作台，尤其是涉及一种光纤位移反馈闭环控制二维柔性铰链工作台。

背景技术

在超精密加工及测量定位的工程实践中，实现纳米驱动及其定位技术，大多是采用压电陶瓷驱动的柔性铰链工作台。由于压电陶瓷本身存在迟滞、蠕变、非线性等缺陷，因此其精度及定位稳定性受限。为了提高精度，业内采用精密位移传感器对工作台进行闭环反馈控制，目前应用较多的精密位移传感器是与工作台集成一体结构的电容位移传感器，但由于电容传感器受电磁场、边缘效应及环境温度等变化影响较大，自身精度就难以保证，因此，仍造成柔性铰链工作台的精度及定位稳定性受限。

由于光纤位移传感器精度可达到亚纳米，且具有抗干扰性强、柔性大、空间布置形式较灵活等优点；因此若将光纤位移传感器应用在二维柔性铰链工作台上，必定可使二维柔性铰链工作台的精度及稳定性显著提高，但目前在二维柔性铰链工作台上应用光纤位移传感器的有关技术未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动精度高、定位稳定性好的光纤位移反馈闭环控制二维柔性铰链工作台。

本发明设有二维柔性铰链平台、横向压电陶瓷驱动器、纵向压电陶瓷驱动器、横向光纤位移传感器和纵向光纤位移传感器；二维柔性铰链平台上设有横向安装孔和纵向安装孔，以及横向光纤安装道和纵向光纤安装道，横向压电陶瓷驱动器和纵向压电陶瓷驱动器分别设于横向安装孔中和纵向安装孔中，横向光纤位移传感器设有横向光纤，纵向光纤位移传感器设有纵向光纤，横向光纤和纵向光纤分别设于横向光纤安装道和纵向光纤安装道中，横向光纤安装道及纵向光纤安装道均设有弯齿结构，横向光纤和纵向光纤的输出端外接检测闭环控制装置。

横向压电陶瓷驱动器设有压电陶瓷元件、导线和连接件，压电陶瓷元件设于连接件上，导线一端与压电陶瓷元件连接，导线另一端外接检测闭环控制装置，连接件与横向安装孔连接，纵向压电陶瓷驱动器设有压电陶瓷元件、导线和连接件，压电陶瓷元件设于连接件上，导线一端与压电陶瓷元件连接，导线另一端外接检测闭环控制装置，连接件与纵向安装孔连接。

横向压电陶瓷驱动器的连接件与横向安装孔的连接最好为螺纹连接。

纵向压电陶瓷驱动器的连接件与纵向安装孔的连接最好为螺纹连接。

横向安装孔最好是设于二维柔性铰链平台侧面，且位于二维柔性铰链平台的横向中心线上。

纵向安装孔最好是设于二维柔性铰链平台侧面，且位于二维柔性铰链平台的纵向中心线上。

横向光纤安装道的弯齿结构为齿形对合槽。

纵向光纤安装道的弯齿结构为齿形对合槽。

本发明根据的技术原理是：由于光纤具有一种特性，就是光纤中的纤芯的折射率比包层的折射率稍大，这样光就被束缚在光纤里面传播。当光纤处于微弯曲状态时，原本一些可以在直光纤里面传播的光会辐射到光纤之外，于是产生了光功率损耗。利用这种特性在二维柔性铰链平台上设置弯齿结构，当压电陶瓷驱动器驱动工作台运动时，弯齿结构会挤压光纤，使光纤发生微弯变形，因此，只要在光纤输出端检测出光强的变化，就可检测出调制量(即位移量)，然后再将调制量反馈给控制系统进行控制，形成光纤位移反馈闭环控制系统。

由于本发明采用具有位移精度高、抗干扰性强等优点的光纤位移传感器实现工作台的闭环控制，所以可提高工作台的驱动精度和长时间工作定位的稳定性。与现有的二维柔性铰链平台相比较，本发明具有以下突出优点：用光纤作为反馈传感器的敏感元件，具有抗干扰性强、位移测量精度高的优点；光纤位移传感器与压电陶瓷驱动的二维柔性铰链工作台集成一体，结构紧凑，使用时灵活性较大；光纤本身具有电绝缘性能好、不受电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境中使用等特点，而且灵敏度高、响应快、体积小。光纤位移传感器的测量精度高，可达到亚纳米量级；把光纤位移传感器应用于由压电陶瓷驱动的二维柔性铰链平台，可大大提高该机构的动态测试范围和灵敏度，驱动精度及定位稳定性得到提高。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图。

图4为图1的A部放大图。

具体实施方式