本發(fā)明涉及微定位平臺領(lǐng)域，特別涉及一種用于光纖耦合定位的微定位平臺。

背景技術(shù)：

1、微定位平臺在生物醫(yī)學(xué)、精密光學(xué)、航空航天及微納米裝配等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，壓電致動器已廣泛應(yīng)用于微定位平臺，并與柔性鉸鏈傳動機(jī)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動。壓電致動器具備高剛性、高分辨率、體積小、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但其行程較小，通常通過杠桿或橋式位移放大機(jī)構(gòu)來增加行程范圍。在精密光學(xué)領(lǐng)域，光纖耦合微定位平臺尤為關(guān)鍵，推動了相關(guān)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展。

2、目前國內(nèi)外學(xué)者已針對其運(yùn)動精度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行了廣泛的研究。然而，關(guān)于多自由度間運(yùn)動耦合效應(yīng)的研究較少。其中，在光纖耦合定位領(lǐng)域，需要通過微定位的定位平臺使得空間光耦合進(jìn)光纖中，即需要控制光纖上下左右前后移動，且需要控制光纖軸線的朝向角度，即需要實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度方向的運(yùn)動，雖然現(xiàn)有技術(shù)中存在五個(gè)自由度的定位平臺，且通過柔順傳動的方式可以實(shí)現(xiàn)微米級的定位，但這種定位平臺行程較小，且存在寄生運(yùn)動，使得平臺的運(yùn)動不夠穩(wěn)定精準(zhǔn)，需要進(jìn)行多次調(diào)整，進(jìn)而影響定位平臺的移動定位效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于光纖耦合定位的微定位平臺，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺少一種行程大、運(yùn)動穩(wěn)定精準(zhǔn)的用于光纖耦合定位的微定位平臺的問題。

2、本發(fā)明提出的一種用于光纖耦合定位的微定位平臺，包括底座、分別設(shè)置在所述底座四個(gè)角上的定位平臺基座、設(shè)置在相鄰兩所述定位平臺基座之間的第一驅(qū)動組件、設(shè)置在所述底座中間的位移平臺、設(shè)置在所述位移平臺上的第二驅(qū)動組件、設(shè)置在所述第二驅(qū)動組件上的旋轉(zhuǎn)平臺以及設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)平臺上的光纖固定件，所述第一驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述位移平臺沿著x軸或y軸移動，所述第二驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)平臺沿著z軸移動以及沿著x軸或y軸轉(zhuǎn)動；

3、所述第一驅(qū)動組件包括壓電致動器、與所述壓電致動器連接的放大部件以及與所述放大部件連接的校正部件，所述放大部件包括第一輸出端梁和第一柔性縱梁，所述第一輸出端梁通過第一柔性縱梁與所述位移平臺連接，所述校正部件包括平行設(shè)置在所述第一輸出端梁兩側(cè)的第一連接桿、相對所述第一輸出端梁平行設(shè)置的活動橫桿以及第一直梁性柔性鉸鏈，所述第一連接桿兩端通過所述第一直梁性柔性鉸鏈分別與所述第一輸出端梁和所述活動橫桿連接，所述第一輸出端梁、兩所述第一連接桿和所述活動橫桿構(gòu)成平行四邊形結(jié)構(gòu)。

4、上述一種用于光纖耦合定位的微定位平臺，通過在位移平臺外側(cè)設(shè)置多個(gè)第一驅(qū)動組件，并在位移平臺上設(shè)置多個(gè)第二驅(qū)動組件以及在第二驅(qū)動組件上設(shè)置用于固定光纖的旋轉(zhuǎn)平臺，使得可以通過第一驅(qū)動組件驅(qū)動位移平臺沿著x軸或y軸進(jìn)行移動從而帶動光纖在x軸或y軸上移動，實(shí)現(xiàn)光纖兩個(gè)自由度上的運(yùn)動，再通過多個(gè)第二驅(qū)動組件，使得旋轉(zhuǎn)平臺與第二驅(qū)動組件的接觸點(diǎn)同時(shí)且同樣幅度移動，實(shí)現(xiàn)光纖在z軸上的移動，且可以通過多個(gè)第二驅(qū)動組件，使得旋轉(zhuǎn)平臺與第二驅(qū)動組件的接觸點(diǎn)同時(shí)且不同幅度移動，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)平臺繞x軸或y軸移動，進(jìn)而通過多個(gè)第二驅(qū)動組件可以實(shí)現(xiàn)光纖另外三個(gè)自由度的移動，從而該定位平臺，實(shí)現(xiàn)了光纖耦合的功能。此外，由于第一驅(qū)動組件的驅(qū)動，通過壓電致動器與放大部件配合既實(shí)現(xiàn)了柔順驅(qū)動，達(dá)到了精密移動的效果，又提高了行程。且放大部件的第一輸出端梁兩側(cè)與校正部件連接，從而和校正部件構(gòu)成平行四邊形結(jié)構(gòu)，使得第一輸出端梁進(jìn)行輸出時(shí)，由于寄生運(yùn)動產(chǎn)生的左右擺動，會影響第一輸出端梁的輸出方向和幅度，而通過兩側(cè)的第一直梁性柔性鉸鏈將寄生運(yùn)動進(jìn)行傳遞至校正部件，進(jìn)而通過校正部件對寄生運(yùn)動進(jìn)行緩沖吸收，寄生運(yùn)動會使得活動橫桿進(jìn)行移動，而不會再去影響第一輸出端梁的運(yùn)動，從而有效減小的寄生運(yùn)動的影響，保證了該定位平臺的運(yùn)動穩(wěn)定性和精度。因此本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的缺少一種行程大、運(yùn)動穩(wěn)定精準(zhǔn)的用于光纖耦合定位的微定位平臺的問題。

5、另外，根據(jù)本發(fā)明提出的一種用于光纖耦合定位的微定位平臺，還可以具有如下的附加技術(shù)特征：

6、優(yōu)選地，所述放大部件還包括設(shè)置在所述壓電致動器兩側(cè)的第一輸入端梁、對稱設(shè)置在所述第一輸入端梁靠近所述壓電致動器一端兩側(cè)的第二連接桿以及設(shè)置在所述壓電致動器外與所述第一輸入端梁相鄰一側(cè)的第一固定端梁，所述第一固定端梁用于與所述底座固定連接，所述第二連接桿一端通過第二直梁性柔性鉸鏈與所述第一輸入端梁連接，另一端通過所述第二直梁性柔性鉸鏈與所述第一輸出端梁或所述第一固定端梁連接。

7、優(yōu)選地，所述第二驅(qū)動組件包括第一校正放大部件和設(shè)在所述第一校正放大部件外側(cè)的第二校正放大部件，所述第一校正放大部件包括所述壓電致動器、設(shè)置在所述壓電致動器兩側(cè)的第二輸入端梁、對稱設(shè)置在所述第二輸入端梁兩側(cè)的第一柔性臂，所述第一柔性臂一端與所述第二輸入端梁連接，另一端與相鄰一側(cè)所述第一柔性臂連接，兩所述第一柔性臂連接處通過第一柔性橫梁與所述第二校正放大部件連接，所述第二輸入端梁和所述第一柔性臂構(gòu)成菱形結(jié)構(gòu)。

8、優(yōu)選地，所述第二校正放大部件包括對稱設(shè)置在所述第一校正放大部件兩側(cè)的第二柔性縱梁，分別設(shè)置在所述第一校正放大部件另外兩側(cè)的第二固定端梁和連接橫梁以及設(shè)置在所述連接橫梁外側(cè)的第二輸出端梁，所述第二輸出端梁通過曲線形柔性鉸鏈與所述連接橫梁連接，所述第二柔性縱梁兩端分別通過第二柔性臂與所述連接橫梁和所述第二固定端梁連接，所述連接橫梁、所述第二柔性縱梁、所述第二固定端梁和所述第二柔性臂構(gòu)成菱形結(jié)構(gòu)。

9、優(yōu)選地，所述位移平臺上設(shè)有三個(gè)所述第二驅(qū)動組件，三個(gè)所述第二驅(qū)動組件繞所述位移平臺中心軸線呈環(huán)形陣列分布。

10、優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)平臺呈三角形，所述位移平臺呈矩形，所述旋轉(zhuǎn)平臺的三個(gè)頂角處均設(shè)有多個(gè)第一連接孔，以使所述旋轉(zhuǎn)平臺三個(gè)角分別與三個(gè)所述第二驅(qū)動組件的頂部連接，所述位移平臺上設(shè)有繞所述位移平臺中心軸線等距分布的第二連接孔，以使所述位移平臺與所述第二驅(qū)動組件的底部連接。

11、優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)平臺中部設(shè)有與所述光纖固定件適配的安裝槽，所述光纖固定件中心設(shè)有光纖固定孔，所述安裝槽底部、所述位移平臺以及所述底座均設(shè)有與所述光纖固定孔適配且同軸設(shè)置的通孔，所述光纖固定件上設(shè)有繞所述光纖固定孔軸線周向等距分布的第一固定孔，以使所述光纖固定件固定在所述安裝槽內(nèi)。

12、優(yōu)選地，所述定位平臺基座外輪廓為直角三角形，所述定位平臺基座兩直角邊分別通過多個(gè)第二柔性橫梁與兩側(cè)的所述第一驅(qū)動組件的所述第一輸出端梁外側(cè)連接。

13、優(yōu)選地，所述底座上設(shè)有多個(gè)分別與所述定位平臺基座和所述第一固定端梁適配的定位凸臺，所述定位凸臺上設(shè)有第二固定孔，以使多個(gè)所述定位凸臺分別與所述定位平臺基座和所述第一固定端梁連接。

技術(shù)特征：

1.一種用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，包括底座、分別設(shè)置在所述底座四個(gè)角上的定位平臺基座、設(shè)置在相鄰兩所述定位平臺基座之間的第一驅(qū)動組件、設(shè)置在所述底座中間的位移平臺、設(shè)置在所述位移平臺上的第二驅(qū)動組件、設(shè)置在所述第二驅(qū)動組件上的旋轉(zhuǎn)平臺以及設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)平臺上的光纖固定件，所述第一驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述位移平臺沿著x軸或y軸移動，所述第二驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)平臺沿著z軸移動以及沿著x軸或y軸轉(zhuǎn)動；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，所述放大部件還包括設(shè)置在所述壓電致動器兩側(cè)的第一輸入端梁、對稱設(shè)置在所述第一輸入端梁靠近所述壓電致動器一端兩側(cè)的第二連接桿以及設(shè)置在所述壓電致動器外與所述第一輸入端梁相鄰一側(cè)的第一固定端梁，所述第一固定端梁用于與所述底座固定連接，所述第二連接桿一端通過第二直梁性柔性鉸鏈與所述第一輸入端梁連接，另一端通過所述第二直梁性柔性鉸鏈與所述第一輸出端梁或所述第一固定端梁連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，所述第二驅(qū)動組件包括第一校正放大部件和設(shè)在所述第一校正放大部件外側(cè)的第二校正放大部件，所述第一校正放大部件包括所述壓電致動器、設(shè)置在所述壓電致動器兩側(cè)的第二輸入端梁、對稱設(shè)置在所述第二輸入端梁兩側(cè)的第一柔性臂，所述第一柔性臂一端與所述第二輸入端梁連接，另一端與相鄰一側(cè)所述第一柔性臂連接，兩所述第一柔性臂連接處通過第一柔性橫梁與所述第二校正放大部件連接，所述第二輸入端梁和所述第一柔性臂構(gòu)成菱形結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，所述第二校正放大部件包括對稱設(shè)置在所述第一校正放大部件兩側(cè)的第二柔性縱梁，分別設(shè)置在所述第一校正放大部件另外兩側(cè)的第二固定端梁和連接橫梁以及設(shè)置在所述連接橫梁外側(cè)的第二輸出端梁，所述第二輸出端梁通過曲線形柔性鉸鏈與所述連接橫梁連接，所述第二柔性縱梁兩端分別通過第二柔性臂與所述連接橫梁和所述第二固定端梁連接，所述連接橫梁、所述第二柔性縱梁、所述第二固定端梁和所述第二柔性臂構(gòu)成菱形結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，所述位移平臺上設(shè)有三個(gè)所述第二驅(qū)動組件，三個(gè)所述第二驅(qū)動組件繞所述位移平臺中心軸線呈環(huán)形陣列分布。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)平臺呈三角形，所述位移平臺呈矩形，所述旋轉(zhuǎn)平臺的三個(gè)頂角處均設(shè)有多個(gè)第一連接孔，以使所述旋轉(zhuǎn)平臺三個(gè)角分別與三個(gè)所述第二驅(qū)動組件的頂部連接，所述位移平臺上設(shè)有繞所述位移平臺中心軸線等距分布的第二連接孔，以使所述位移平臺與所述第二驅(qū)動組件的底部連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)平臺中部設(shè)有與所述光纖固定件適配的安裝槽，所述光纖固定件中心設(shè)有光纖固定孔，所述安裝槽底部、所述位移平臺以及所述底座均設(shè)有與所述光纖固定孔適配且同軸設(shè)置的通孔，所述光纖固定件上設(shè)有繞所述光纖固定孔軸線周向等距分布的第一固定孔，以使所述光纖固定件固定在所述安裝槽內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，所述定位平臺基座外輪廓為直角三角形，所述定位平臺基座兩直角邊分別通過多個(gè)第二柔性橫梁與兩側(cè)的所述第一驅(qū)動組件的所述第一輸出端梁外側(cè)連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于光纖耦合定位的微定位平臺，其特征在于，所述底座上設(shè)有多個(gè)分別與所述定位平臺基座和所述第一固定端梁適配的定位凸臺，所述定位凸臺上設(shè)有第二固定孔，以使多個(gè)所述定位凸臺分別與所述定位平臺基座和所述第一固定端梁連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種用于光纖耦合定位的微定位平臺涉及微定位平臺領(lǐng)域，包括底座、底座頂角處的定位平臺基座、相鄰兩定位平臺基座之間的第一驅(qū)動組件、底座中間的位移平臺、位移平臺上的第二驅(qū)動組件、第二驅(qū)動組件上的旋轉(zhuǎn)平臺和旋轉(zhuǎn)平臺上的光纖固定件；第一驅(qū)動組件包括壓電致動器、放大部件和校正部件，放大部件包括第一柔性縱梁和通過第一柔性縱梁與位移平臺連接的第一輸出端梁，校正部件包括平行設(shè)置在第一輸出端梁兩側(cè)的第一連接桿、活動橫桿和第一直梁性柔性鉸鏈，第一連接桿兩端通過第一直梁性柔性鉸鏈分別與第一輸出端梁和活動橫桿連接。該定位平臺，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的缺少一種行程大、運(yùn)動穩(wěn)定精準(zhǔn)用于光纖耦合定位的微定位平臺的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：吳志剛,孫云浩,張海波,陳敏,寧勇強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西理工大學(xué)南昌校區(qū)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19