[發明專利]工作平臺的自動調平方法

有效

• 申請號: 202110793591.2
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113547493B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 徐愛群;饒勝;紀阿祥;芮鴻燁;杜浩然;王名宏
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: B25H1/14
• 分類號: B25H1/14
• 代理公司: 杭州偉知新盛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33275
• 代理人: 李成龍

本發明公開了一種工作平臺的自動調平方法，所述工作平臺包括可驅動支腿、柔性鉸鏈和自感知壓電陶瓷模塊，當平臺上任意點承受外部作用力時，分別檢測位于自感知壓電陶瓷模塊中的壓電陶瓷傳感器所產生的電壓值，并計算可驅動支腿所受的壓力，然后對不同可驅動支腿的壓力進行比較，從而做出調平的控制策略。本發明具有控制邏輯清晰、響應速度快和調整精度高的特點。

【技術領域】

本發明涉及平臺位姿自動調整的技術領域，特別是涉及一種工作平臺的自動調平方法。

【背景技術】

自動調平裝置用于調節工作平臺的實時姿態，使得工作平臺保持水平位置。科學技術的發展促成設備精度和性能的提高，因而設備對自身工作平臺的精度要求也越來越高，這種需求關系促進了自動調平裝置的范圍拓展，例如在航空航海、橋梁架設、石油鉆井、機械加工、工業自動化和智能平臺等重要領域中，自動調平裝置成為一種必要的工具。例如，由于芯片的先進制程對前道工序中的硅片表面質量提出了更高的要求，因此在硅片超精密磨削平整化加工和背面磨削加工過程中，用于承載硅片的工作平臺的水平度是一項重要的設備參數，但是由于磨削過程中砂輪與硅片的接觸弧長、接觸面積、切入角度(砂輪外圓周與工件外圓周之間的夾角)隨砂輪與工件相對位置的不同而變化，因此磨削力不能保持恒定，變化的磨削力會引起工作平臺的水平度發生波動，最終影響了硅片的磨削面型精度和表面質量；又如在3D打印制造過程中，工作平臺的水平度將會影響到模型的幾何精度，而隨著所受負載的逐漸變化，工作平臺的姿態將產生變化，如果沒有對工作平臺進行及時有效的姿態調整，將影響到模型的成型質量。

壓電陶瓷驅動器是由壓電陶瓷材料為驅動部件的一種新型動力裝置，其主要原理是利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應來實現微動位移。壓電陶瓷材料的逆壓電效應是指在外接電壓的情況下陶瓷材料能夠產生微量的變形。壓電陶瓷驅動器具有輸出力大、響應速度快、體積小、抗干擾能力強等優點。

目前實現平臺調平最普遍的是使用人工調節的方法調平，通過觀察、手動或者利用工具旋轉調平螺母，調節平臺上各調節點的高度，完成調平工作，當調節其中一個點時，會對其他幾個點產生影響，所以需要多次調節，耗時長且精度不高；實現磨削平臺的各種調平方法，只是在磨削開始之前進行調平，并沒有考慮磨削過程中，工件重心和重量的動態變化以及磨削力的變化對磨削平臺水平度的影響。

【發明內容】

本發明的目的就是解決現有技術中的問題，提出一種基于壓力反饋的工作平臺的自動調平方法，具有控制邏輯清晰、響應速度快和調整精度高的特點。

為實現上述目的，本發明提出了一種工作平臺的自動調平方法，所述工作平臺包括可驅動支腿、柔性鉸鏈和自感知壓電陶瓷模塊；所述可驅動支腿具有三根，分別為第一可驅動支腿、第二可驅動支腿和第三可驅動支腿，每根所述可驅動支腿下方加工有條狀空槽；所述柔性鉸鏈分別設置在每根可驅動支腿的條狀空槽的左右兩側；所述自感知壓電陶瓷模塊包括第一自感知壓電陶瓷模塊、第二自感知壓電陶瓷模塊和第三自感知壓電陶瓷模塊，三者分別固定安裝在第一可驅動支腿、第二可驅動支腿和第三可驅動支腿的條狀空槽中；所述第一自感知壓電陶瓷模塊、第二自感知壓電陶瓷模塊和第三自感知壓電陶瓷模塊分別由壓電陶瓷傳感器和粘結于壓電陶瓷傳感器底部的壓電陶瓷驅動器組成；每根所述可驅動支腿的底部設置有預緊螺紋孔，所述預緊螺紋孔內設置有螺紋連接的預緊螺釘，所述預緊螺釘的上端抵住所述壓電陶瓷驅動器的底端；所述可驅動支腿的上端和下端分別固定連接有平臺和底座，所述平臺呈三角形或圓形，所述第一可驅動支腿、第二可驅動支腿和第三可驅動支腿以平臺的幾何中心為中心點呈等邊三角形分布；

一種基于上述工作平臺的自動調平方法，具有如下內容：

當平臺上任意點承受外部作用力時，分別檢測位于第一自感知壓電陶瓷模塊、第二自感知壓電陶瓷模塊和第三自感知壓電陶瓷模塊中的壓電陶瓷傳感器所產生的電壓值，假設其分別為U₁、U₂和U₃，則第一可驅動支腿、第二可驅動支腿和第三可驅動支腿所分擔的壓力分別為F₁、F₂和F₃，并有