[发明专利]一种对称结构压电驱动二维指向调整机构的转动平台角度调节方法

说明书

一种对称结构压电驱动二维指向调整机构及转动平台角度调节方法，它涉及一种压电驱动装置及调节方法，它包括转动平台、底座、万向柔性铰链和四组位移放大单元，每组所述位移放大单元主要由三角放大结构和压电陶瓷促动器组成，所述万向柔性铰链和三角放大机构布置在转动平台和底座之间；转动平台角度调节方法：将对称结构压电驱动二维指向调整机构实行无间隙连接，在安装完成后，利用激光位移传感器测得转动平台两个对称万向柔性铰链的初始高度位移偏差；之后可对转动平台进行角度调整，当工作完毕，压电陶瓷促动器断电恢复初始状态。本发明应用于空间环境下精密指向定位和激光通信领域。

技术领域

本发明涉及一种压电驱动装置及调节方法，具体涉及一种对称结构压电驱动二维指向调整机构及转动平台角度调节方法。属于压电精密驱动领域。

背景技术

随着科技的不断发展，光学领域、半导体领域和机械加工行业等都迫切的需求超精密的指向定位机构，特别是在空间环境下应用的高精度指向调整机构，对星间通讯传输、激光测距等具有重要作用。

指向调整机构经过多年的发展，主要包括了传统电机驱动的指向调整机构和利用压电效应驱动的指向调整机构。传统电机驱动的指向调整机构尺寸大，机构复杂，且控制要求高，并且存在大量转动副，需要解决其润滑及长寿命等难点问题；现有压电驱动指向调整机构的调整转角范围有限，且其热控复杂，不同温度环境下使用误差大。

授权公告号：CN103267210B的中国发明专利提出了一种六自由度并联指向平台，该机构承载能力强、动态相应快。受限于压电陶瓷材料微小位移输出，其调节范围有限，且控制复杂，集成困难。

专利号201710583870.X的中国发明专利提出了一种具有解耦功能的大偏转角压电二维指向机构及驱动方法，该发明专利涉及一种杠杠放大的压电二维指向机构，该机构具有结构尺寸小，控制简单的优点，但其采用一级杠杠放大，且尺寸小，位移放大倍数有限，致使转角范围受到限制；其压电陶瓷和弧形帽之间存在摩擦，在恶劣环境下可靠性低。

发明内容

本发明为克服现有技术不足，提供一种角位移调节精度高，转角调节范围较大，运行可靠的一种对称结构压电驱动二维指向调整机构及转动平台角度调节方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种对称结构压电驱动二维指向调整机构，它包括转动平台、底座、万向柔性铰链和四组位移放大单元；所述四组位移放大单元两组为一对对称布置，每组所述位移放大单元主要由三角放大结构和压电陶瓷促动器组成，所述万向柔性铰链和三角放大机构布置在转动平台和底座之间，三角放大机构与万向柔性铰链固接，万向柔性铰链与转动平台固接，三角放大机构与底座固接，所述三角放大机构内固接有所述压电陶瓷促动器。

一种对称结构压电驱动二维指向调整机构的转动平台角度调节方法为将压电式二维指向调整机构实行无间隙连接，在安装完成后，利用激光位移传感器测得转动平台的Y轴或X轴方向上两个对称万向柔性铰链的初始高度位移偏差；之后可对转动平台绕X轴或Y轴或同时绕X轴和Y轴的角度调整；一、根据所需要调整的偏转角度结合万向柔性铰链位移输出点的距离计算对应的高度差，该高度差为理论仿真计算高度差；二、根据所需要的高度差减去测量得到的初始高度位移偏差，得到实际需要的位移差大小；三、根据压电陶瓷促动器的输出特性计算实际需要的位移差对应的电压差大小；四、为偏转角度方向对应的压电陶瓷促动器通电，所通电压压差为计算所得电压差，从而实现转动，压电陶瓷促动器中电压较小的压电陶瓷促动器所通的电压值需要保证有足够的位移输出到转动平台上，当工作完毕，断电恢复初始状态。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1、通过两组三角位移放大结构串联布置实现了压电陶瓷输出的位移放大，增大了偏转平台的角度调整范围。并且保证了角度调节的高精度。