專利名稱：納米級位置定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米級位置定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在超精密加工、納米技術(shù)等領(lǐng)域，迫切需要納米級位置定位系統(tǒng)。因壓電陶瓷具有較好的微位移特性和可控性，故以壓電陶瓷為驅(qū)動器的基于彈性鉸鏈支撐的微位移定位機構(gòu)，是當(dāng)前在微位移定位領(lǐng)域用得最多的一種，但它存在二方面的缺點，一是剛度不夠，二是頻響太慢，如果提高頻響，將會影響剛度和定位精度；超磁致伸縮材料因性能重復(fù)性好，一般用作換能器，其定位精度在10-1μm左右，如果要求實現(xiàn)這一定位精度或者更高的，必須考慮超磁致伸縮材料被驅(qū)動時線圈和超磁致伸縮材料的發(fā)熱，只有具備嚴(yán)格的熱位移補償措施，才能達(dá)到規(guī)定的精度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米級位置定位系統(tǒng)。
它具有恒溫室，在恒溫室內(nèi)設(shè)有粗級定位裝置和納米級定位裝置，粗級定位裝置為滾珠絲桿，納米級定位裝置具有工作腔殼體，在工作腔內(nèi)設(shè)有變形體，變形體兩側(cè)設(shè)有變形體支撐塊，變形體支撐塊兩側(cè)和變形體一端分別設(shè)有隔熱板，在變形體上設(shè)有感知器，在變形體一端設(shè)有位移感知器，在變形體支撐塊上設(shè)有兩調(diào)溫管道，在兩調(diào)溫管道一端設(shè)有調(diào)溫器。
本發(fā)明的優(yōu)點是1)變形體的熱位移直接作為納米位移驅(qū)動器，從而減少許多中間鏈路，提高定位精度，并且對熱位移的研究，從被動轉(zhuǎn)向主動；2)變形體的剛度，直接影響納米級定位機構(gòu)的剛度，納米級定位機構(gòu)要求變形體線膨脹系數(shù)小，且有一定的剛度，這樣的變形體取材容易，價格適中；3)采取二級定位，一級為粗定位，一級為納米級定位，從而解決定位速度快和定位精度高之間的矛盾；4)通過二級溫度控制，特別是通過控制流過管道液體的溫度，進(jìn)而改變納米級定位機構(gòu)工作腔的溫度場，從而實現(xiàn)對變形體熱位移的控制，并達(dá)到穩(wěn)定且較高的控制精度。


附圖是納米級位置定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
納米級位置定位系統(tǒng)具有恒溫室1，在恒溫室內(nèi)設(shè)有粗級定位裝置和納米級定位裝置，粗級定位裝置為滾珠絲桿7，納米級定位裝置具有工作腔殼體4，在工作腔內(nèi)設(shè)有變形體10，變形體兩側(cè)設(shè)有變形體支撐塊，變形體支撐塊兩側(cè)和變形體一端分別設(shè)有隔熱板13、6、2，在變形體上設(shè)有溫度感知器5，在變形體一端設(shè)有位移感知器9，在變形體支撐塊上設(shè)有兩調(diào)溫管道11、3，在調(diào)溫管道11一端設(shè)有調(diào)溫器12，調(diào)溫管道3一端設(shè)有調(diào)溫器8。
如圖所示，粗級定位裝置，由滾珠絲桿完成，在粗定位完成后鎖定滾珠絲桿；納米級定位裝置，主要由溫度感知器、位移感知器、變形體、隔熱層、管道、調(diào)溫器、調(diào)溫液等組成，調(diào)溫液一般采用水或油。納米級定位工作腔放在恒溫室內(nèi)，通過控制管道內(nèi)流動液體的溫度進(jìn)而改變工作腔內(nèi)的溫度場，利用工作腔內(nèi)變形體的熱脹冷縮特性，實現(xiàn)納米級定位。為了提高可控性，通過恒溫室的管道和納米級工作腔內(nèi)外壁涂有隔熱材料，并把控制溫度的執(zhí)行元件移到恒溫室外，從而解決執(zhí)行元件，如半導(dǎo)體致冷器的散熱或者發(fā)熱問題。為達(dá)到納米級定位的目的，把位移感知器和溫度感知器作為反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)控制裝置。因溫度和熱位移都有一定的滯后性，采用具有預(yù)測功能的智能控制算法進(jìn)行控制。要求位移感知器和溫度感知器達(dá)到規(guī)定的精度，位移感知器可采用納米電容傳感器或激光測量裝置等，溫度感知器可采用熱電偶、熱電阻或半導(dǎo)體測溫器件等。
權(quán)利要求
1.納米級位置定位系統(tǒng)，其特征在于它具有恒溫室[1]，在恒溫室內(nèi)設(shè)有粗級定位裝置和納米級定位裝置，粗級定位裝置為滾珠絲桿[7]，納米級定位裝置具有工作腔殼體[4]，在工作腔內(nèi)設(shè)有變形體[10]，變形體兩側(cè)設(shè)有變形體支撐塊，變形體支撐塊兩側(cè)和變形體兩端分別設(shè)有隔熱板[13]、[6]、[2]，在變形體上設(shè)有溫度感知器[5]，在變形體一端設(shè)有位移感知器[9]，在變形體支撐塊上設(shè)有兩調(diào)溫管道[11]、[3]，在調(diào)溫管道[11]一端設(shè)有調(diào)溫器[12]，調(diào)溫管道[3]一端設(shè)有調(diào)溫器[8]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級位置定位系統(tǒng)，其特征在于所說的溫度感知器采用熱電偶、熱電阻或半導(dǎo)體測溫器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級位置定位系統(tǒng)，其特征在于所說的位移感知器采用納米電容傳感器或激光測量裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米級位置定位系統(tǒng)。它具有恒溫室,在恒溫室內(nèi)設(shè)有粗級定位裝置和納米級定位裝置,粗級定位裝置為滾珠絲桿,納米級定位裝置具有工作腔殼體,在工作腔內(nèi)設(shè)有變形體,變形體兩側(cè)設(shè)有變形體支撐塊,變形體支撐塊兩側(cè)和變形體一端分別設(shè)有隔熱板,在變形體上設(shè)有溫度感知器,在變形體一端設(shè)有位移感知器,在變形體支撐塊上設(shè)有兩調(diào)溫管道,在兩調(diào)溫管道一端設(shè)有調(diào)溫器。本發(fā)明的優(yōu)點是:1)變形體的熱位移直接作為納米位移驅(qū)動器,從而減少許多中間鏈路,提高定位精度;2)變形體取材容易,價格適中;3)采取二級定位,一級為粗定位,一級為納米級定位;4)通過二級溫度控制,實現(xiàn)對變形體熱位移的控制,并達(dá)到穩(wěn)定且較高的控制精度。
文檔編號B23Q3/18GK1348847SQ0113020
公開日2002年5月15日 申請日期2001年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月13日
發(fā)明者胡旭曉 申請人:浙江大學(xué)