一種新型壓電直線作動二維穩(wěn)像平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓電精密微位移光學(xué)穩(wěn)像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種新型壓電直線作動二維穩(wěn)像平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著捷聯(lián)紅外成像產(chǎn)品應(yīng)用的增加，急需光學(xué)穩(wěn)像技術(shù)的突破。由于目標(biāo)與紅外探測系統(tǒng)之間存在著相對運動，當(dāng)相對運動速度大到一定程度時，探測器采集的圖像變得模糊，使紅外成像產(chǎn)品無法正常工作。這時候需要在成像產(chǎn)品中增加光學(xué)穩(wěn)像系統(tǒng)，在光學(xué)系統(tǒng)中增加微位移裝置實時移動圖像采集鏡片組中的個別元件從而達(dá)到穩(wěn)定圖像的作用。
[0003]壓電直線作動器利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，采用特定的結(jié)構(gòu)制成。這種作動器具有微型化時效率高，能直接產(chǎn)生直線輸出、結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、位置和速度控制精度高、無電磁干擾等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于精密儀器儀表、航空航天、醫(yī)療、機器人等高新技術(shù)領(lǐng)域，體現(xiàn)了其獨有的使用價值。
[0004]根據(jù)壓電直線作動器驅(qū)動機理的不同，可分為共振式和非共振式。共振式壓電直線電機是利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)及超聲振動原理將彈性體的微幅振動通過共振放大和摩擦耦合原理轉(zhuǎn)換成動子的宏觀直線運動。非共振式電機采用疊層性壓電陶瓷作為激振元件，疊層壓電陶瓷在較小電壓驅(qū)動下能有較大的位移輸出，定子無需共振即可使驅(qū)動足產(chǎn)生足夠的振幅來驅(qū)動動子，主要有直接驅(qū)動式、尺蠖原理式、位移放大式及慣性沖擊式。
[0005]在非共振式壓電直線電機中，位移放大式是利用位移放大機構(gòu)對疊層壓電陶瓷的輸出位移進(jìn)行放大，從而解決壓電直線電機輸出位移不足的問題。目前常見的微位移放大機構(gòu)有杠桿放大、壓曲放大、橋式放大和三角放大等多種壓電微位移放大機構(gòu)。但是由于壓電材料特性的限制，目前常見的微位移放大機構(gòu)只能實現(xiàn)由壓電材料輸出推力而獲得的正向主動輸出，而反向回程只能依靠放大機構(gòu)中的彈性恢復(fù)實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種壓電直線作動二維穩(wěn)像平臺，實現(xiàn)了對平面任意位置的作動；作動單元在實現(xiàn)位移放大的同時實現(xiàn)了平衡位置兩側(cè)的雙向主動位移輸出的目標(biāo)，實現(xiàn)了放大機構(gòu)對輸出方向和大小的控制。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種新型壓電直線作動二維穩(wěn)像平臺，包括穩(wěn)像平臺a、壓電驅(qū)動單元b、固定端面bl、若干連接部件；所述穩(wěn)像平臺a的一條邊上通過連接部件連接至壓電驅(qū)動單元b，壓電驅(qū)動單元b通過連接部件連接至固定端面bl上；其中，所述壓電驅(qū)動單元b采用串聯(lián)正三角微位移放大機構(gòu)d和倒三角微位移放大機構(gòu)e的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生正向、負(fù)向雙向的主動輸出。
[0008]所述正三角微位移放大機構(gòu)d和倒三角微位移放大機構(gòu)e串聯(lián)構(gòu)成一個壓電直線作動器C，所述壓電驅(qū)動單元b設(shè)有若干個并聯(lián)的壓電直線作動器C。
[0009]所述壓電直線作動器c為三角微位移放大機構(gòu)d和倒三角微位移放大機構(gòu)e中間通過鋼塊CI固接串聯(lián)形成，所述正三角微位移放大機構(gòu)d的另一端通過連接部件連接至穩(wěn)像平臺a的一條邊上，倒三角微位移放大機構(gòu)e的另一端通過連接部件連接至固定端面bl上。
[0010]所述正三角微位移放大機構(gòu)d包括正壓電疊堆dl、正墊塊d2以及正三角結(jié)構(gòu)鋼架d3 ;正壓電疊堆dl的兩端緊靠著兩個正墊塊d2，整體放置在外部正三角結(jié)構(gòu)鋼架d3內(nèi)。[0011 ] 所述倒三角微位移放大機構(gòu)e包括倒壓電疊堆el、倒墊塊e2以及倒三角結(jié)構(gòu)鋼架e3 ;倒壓電疊堆el的兩端緊靠著兩個倒墊塊e2，整體放置在外部倒三角結(jié)構(gòu)鋼架e3內(nèi)。
[0012]所述穩(wěn)像平臺a設(shè)有若干條邊，每條邊上都設(shè)有依次連接的壓電驅(qū)動單元b和固定端面bl。
[0013]所述連接部件為柔性鉸鏈a2。
[0014]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
該二維穩(wěn)像平臺利用三角放大式原理對壓電疊堆的變形進(jìn)行放大，從而得到所需方向上的位移要求，采用正三角式微位移放大機構(gòu)和倒三角式微位移放大機構(gòu)串聯(lián)而成的壓電直線作動器實現(xiàn)同一方向上雙向主動輸出位移的目標(biāo)，采用并聯(lián)兩個壓電直線作動器來實現(xiàn)一個方向上對穩(wěn)像平臺輸出力的目標(biāo)，采用相互垂直的兩個方向上的雙向主動作動來實現(xiàn)穩(wěn)像平臺在平面任意位置的位移目標(biāo)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明新型壓電直線作動二維穩(wěn)像平臺的俯視圖；
圖2為本發(fā)明新型壓電直線作動二維穩(wěn)像平臺的立體圖；
圖3為本發(fā)明中穩(wěn)像平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明中驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明中壓電直線作動器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明正三角微位移放大機構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明倒三角微位移放大機構(gòu)示意圖；
其中，a-穩(wěn)像平臺、b-壓電驅(qū)動單元、C-壓電直線作動器、d-正三角微位移放大機構(gòu)、e-倒三角微位移放大機構(gòu)、bl-固定端面、al-穩(wěn)像鏡片、a2_柔性鉸鏈、cl-鋼塊；dl-正壓電疊堆、d2-正墊塊、d3-正三角結(jié)構(gòu)鋼架；el-壓電疊堆、e2-倒墊塊、e3倒三角結(jié)構(gòu)鋼架。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明提供一種新型壓電直線作動二維穩(wěn)像平臺，為使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明:
一種新型壓電直線作動二維穩(wěn)像平臺，包括穩(wěn)像平臺a、壓電驅(qū)動單元b、固定端面bl、若干連接部件；所述穩(wěn)像平臺a的一條邊上通過柔性鉸鏈連接至壓電驅(qū)動單元b，壓電驅(qū)動單元b通過柔性鉸鏈連接至固定端面bl上；穩(wěn)像平臺a設(shè)有兩條相互垂直的邊，每條邊上都設(shè)有依次連接的壓電驅(qū)動單元b和固定端面bl ;其中，所述壓電驅(qū)動單元b采用串聯(lián)正三角微位移放大機構(gòu)d和倒三角微位移放大機構(gòu)e的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生正向、負(fù)向雙向的主動輸出。