[發明專利]一種壓電直線作動二維穩像平臺

有效

• 申請號: 201510425642.0
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105071690B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 黨冰楠;黃衛清;王寅;李亦君
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04;H04N5/232
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及壓電精密微位移光學穩像技術領域，特別是一種壓電直線作動二維穩像平臺。

背景技術

隨著捷聯紅外成像產品應用的增加，急需光學穩像技術的突破。由于目標與紅外探測系統之間存在著相對運動，當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，使紅外成像產品無法正常工作。這時候需要在成像產品中增加光學穩像系統，在光學系統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到穩定圖像的作用。

壓電直線作動器利用壓電材料的逆壓電效應，采用特定的結構制成。這種作動器具有微型化時效率高，能直接產生直線輸出、結構簡單、響應快、位置和速度控制精度高、無電磁干擾等優點，廣泛應用于精密儀器儀表、航空航天、醫療、機器人等高新技術領域，體現了其獨有的使用價值。

根據壓電直線作動器驅動機理的不同，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動下能有較大的位移輸出，定子無需共振即可使驅動足產生足夠的振幅來驅動動子，主要有直接驅動式、尺蠖原理式、位移放大式及慣性沖擊式。

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對疊層壓電陶瓷的輸出位移進行放大，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。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只能實現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中的彈性恢復實現。

發明內容

針對上述背景技術的不足，本發明的目的是提供了一種壓電直線作動二維穩像平臺，實現了對平面任意位置的作動；作動單元在實現位移放大的同時實現了平衡位置兩側的雙向主動位移輸出的目標，實現了放大機構對輸出方向和大小的控制。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種壓電直線作動二維穩像平臺，包括穩像平臺a、壓電驅動單元b、固定端面b1、若干連接部件；所述穩像平臺a的一條邊上通過連接部件連接至壓電驅動單元b，壓電驅動單元b通過連接部件連接至固定端面b1上；其中，所述壓電驅動單元b采用串聯正三角微位移放大機構d和倒三角微位移放大機構e的結構產生正向、負向雙向的主動輸出。

所述正三角微位移放大機構d和倒三角微位移放大機構e串聯構成一個壓電直線作動器c，所述壓電驅動單元b設有若干個并聯的壓電直線作動器c。

所述壓電直線作動器c為三角微位移放大機構d和倒三角微位移放大機構e中間通過鋼塊c1固接串聯形成，所述正三角微位移放大機構d的另一端通過連接部件連接至穩像平臺a的一條邊上，倒三角微位移放大機構e的另一端通過連接部件連接至固定端面b1上。

所述正三角微位移放大機構d包括正壓電疊堆d1、正墊塊d2以及正三角結構鋼架d3；正壓電疊堆d1的兩端緊靠著兩個正墊塊d2，整體放置在外部正三角結構鋼架d3內。

所述倒三角微位移放大機構e包括倒壓電疊堆e1、倒墊塊e2以及倒三角結構鋼架e3；倒壓電疊堆e1的兩端緊靠著兩個倒墊塊e2，整體放置在外部倒三角結構鋼架e3內。

所述穩像平臺a設有若干條邊，每條邊上都設有依次連接的壓電驅動單元b和固定端面b1。

所述連接部件為柔性鉸鏈a2。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

該二維穩像平臺利用三角放大式原理對壓電疊堆的變形進行放大，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和倒三角式微位移放大機構串聯而成的壓電直線作動器實現同一方向上雙向主動輸出位移的目標，采用并聯兩個壓電直線作動器來實現一個方向上對穩像平臺輸出力的目標，采用相互垂直的兩個方向上的雙向主動作動來實現穩像平臺在平面任意位置的位移目標。

附圖說明

圖1為本發明壓電直線作動二維穩像平臺的俯視圖；

圖2為本發明壓電直線作動二維穩像平臺的立體圖；

圖3為本發明中穩像平臺的結構示意圖；

圖4為本發明中驅動單元的結構示意圖；

圖5為本發明中壓電直線作動器的結構示意圖；

圖6為本發明正三角微位移放大機構示意圖；

圖7為本發明倒三角微位移放大機構示意圖；