微納米定位技術(shù)_vppt課件(編輯修改稿)
2025-01-31 22:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 30 2. 壓電驅(qū)動柔性鉸鏈定位平臺 31 壓電驅(qū)動柔性鉸鏈定位平臺，以壓電陶瓷作為驅(qū)動器，以柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，多采用電容式傳感器作為微位移傳感器。 壓電驅(qū)動柔性鉸鏈定位平臺簡介 控制器 壓電陶瓷驅(qū)動電源 壓電陶瓷驅(qū)動器 柔性鉸鏈機(jī)構(gòu) 電容式傳感器 32 ? 按照運(yùn)動自由度，可以分為一維、二維、三維等微定位平臺。 一維 X平動微動臺 二維 XY平動微動臺 50um, 15um X 15um, X 33 三維 XYZ平動微動臺 X X , X X 三維 XYθZ微動臺 238um X 229um X 176。 , X X 34 ?按照 XY軸連接方式分類 在平動型微動臺中，根據(jù) X、 Y軸連接方式的不同可以分為串聯(lián)型微位移機(jī)構(gòu)與并聯(lián)型微定位平臺 串聯(lián)型微動臺 并聯(lián)型微動臺 35 ?按照微位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)的剛度分類 通常由于微位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)的諧振頻率與剛度成正比，而最大行程與剛度成反比，因此微位移機(jī)構(gòu)可以分為大行程微位移機(jī)構(gòu)和高帶寬（小行程）微位移機(jī)構(gòu)。 大行程微動臺 117um X 117um, 110Hz X 110Hz 高帶寬微動臺 10um X 10um, X 29Hz 36 ?常用壓電陶瓷驅(qū)動器的類型 薄板型驅(qū)動器（ Piezoelectric plate actuator） 管狀驅(qū)動器 （ Piezoelectric tube actuator） 堆疊式驅(qū)動器（ Piezoelectric stack actuator） 雙晶片型驅(qū)動器（ Piezoelectrci bimorph actuator） …… 壓電陶瓷驅(qū)動器 堆疊式壓電陶瓷驅(qū)動器 37 38 39 40 PI公司壓電陶瓷產(chǎn)品 PTECH公司壓電陶瓷產(chǎn)品 41 PIEZOMAX公司壓電陶瓷產(chǎn)品 JENA公司壓電陶瓷產(chǎn)品 42 ? 壓電陶瓷驅(qū)動器安裝 壓電陶瓷驅(qū)動器一般由壓電陶瓷片粘連或者熔合在一起，因此，對于拉力、拉應(yīng)力及側(cè)向力、彎矩等十分敏感，這些受力易引起壓電陶瓷失效。 43 ?壓電陶瓷驅(qū)動器的選型 1）確定微動平臺的設(shè)計(jì)指標(biāo)，如行程，剛度，諧振頻率等。 2）根據(jù)行程、剛度指標(biāo)選擇壓電陶瓷類型 3）確定壓電陶瓷具體型號 Example1：微動平臺要求達(dá)到 40um的大行程，對于剛度、諧振頻率無明確要求。 分析：由于對于剛度及諧振頻率無明確要求，可先根據(jù)行程選擇壓電陶瓷。 40um行程為中等行程，因此選擇具有一般剛度特性的堆疊式壓電陶瓷?？紤]到微動臺最終行程較壓電陶瓷最大行程會有損失，選擇了 PI 。其名義最大位移 45um，剛度為 19N/um，最大驅(qū)動力為1000N。 44 Example2：微動平臺要求達(dá)到 10um的大行程，諧振頻率要求 10kHz以上。 分析：由于微動平臺的諧振頻率較高，因此需要選擇具有高剛度特性的堆疊式壓電陶瓷。根據(jù)行程要求，考慮到壓電陶瓷最大行程在微動臺上的損失，選擇 Noliac NAC 2021H12型號壓電陶瓷。其名義最大位移為 ，剛度為140N/um, 最大出力 2060N。 45 ?常用電容傳感器類型 ? 兩片式電容傳感器 ? 單極探針式電容傳感器 電容傳感器 PI： D015, D050, D100 ultrahighresolution capacitive position sensors ?Measuring Range to 1000 181。m ?Resolution nm ?Linearity to % ?Bandwidth to 10 kHz ?MicroSense 8810 ?Measuring Range to 2022 181。m ?Resolution nm ?Linearity to % ?Bandwidth to 20 kHz 46 ?電容傳感器的選型 ? 根據(jù)微動平臺的行程、精度以及控制帶寬要求，確定傳感器的型號 ? 一般，對于微動平臺的諧振頻率無明確要求的多選擇兩片式電容傳感器。對于高帶寬微動平臺，多選擇探針式傳感器，因?yàn)閮善絺鞲衅鞯陌惭b會增加微動平臺的負(fù)載，導(dǎo)致諧振頻率降低。 ? 電容式傳感器一般都具有比較優(yōu)良的線性工作區(qū)間，因此需要根據(jù)微動平臺的行程選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳌? Example1：微動平臺行程為 40um，對于剛度、諧振頻率無明確要求。 分析：行程 40um對應(yīng)的微動平臺一般諧振頻率較低，因此采用兩片式傳感器比較合適。選擇 PI ，傳感器最大量程為 100um。 47 Example 2：微動平臺行程為 1
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