1.一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:包括二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)本體、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、壓電陶瓷微位移器驅(qū)動(dòng)電源、激光干涉光電接收器、濾波放大器、信號(hào)處理板及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng);
所述二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)本體包括宏運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、微運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和激光干涉位移計(jì)量系統(tǒng);
所述宏運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底座(14)、宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)、X向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu);
所述X向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括X向絲杠(23)及固設(shè)在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底座(14)上的X向伺服電機(jī)(27),X向絲杠(23)的一端與X向伺服電機(jī)(27)的輸出端連接,X向絲杠(23)上通過螺紋連接有X向螺母(25),X向絲杠(23)的兩端分別通過X向軸承(26)及X向軸承座(28)固設(shè)在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底座(14)上端;還包括兩個(gè)用于固設(shè)在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底座(14)上端的X向?qū)к壷Ъ埽?9),以及固定設(shè)置在X向?qū)к壷Ъ埽?9)上端的X向?qū)к墸?),與X向?qū)к墸?)滑動(dòng)配合設(shè)置的X向滑塊連接宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3);還包括X向運(yùn)動(dòng)連接塊(29),X向運(yùn)動(dòng)連接塊(29)的一端和X向螺母(25)連接,另一端和宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)固定連接;
所述Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Y向運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(21)、Y向絲杠(17)及固設(shè)在宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)一側(cè)的Y向伺服電機(jī)(1),Y向絲杠(17)的一端與Y向伺服電機(jī)(1)的輸出端連接,Y向絲杠(17)上通過螺紋連接有Y向螺母(16),Y向螺母(16)與Y向運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(21)固定連接;Y向絲杠(17)的兩端通過Y向軸承及Y向軸承座(18)固設(shè)在宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)上;還包括兩個(gè)Y向?qū)к壐保?2),Y向?qū)к壐保?2)包括Y向?qū)к壓蚘向滑塊,Y向滑塊與Y向運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(21)連接,Y向?qū)к壟c宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)連接;
所述微運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括固設(shè)在Y向運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(21)上端的支座(15)和設(shè)置在支座(15)上端的為柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的微定位平臺(tái)(4),微定位平臺(tái)(4)包括與支座(15)固定連接的外平臺(tái)和能夠在外平臺(tái)內(nèi)沿X向或Y向作微運(yùn)動(dòng)的內(nèi)平臺(tái),微定位平臺(tái)(4)上還設(shè)有X向壓電陶瓷(6)和Y向壓電陶瓷(5),X向壓電陶瓷(6)在壓電陶瓷微位移器驅(qū)動(dòng)電源的驅(qū)動(dòng)下能夠帶動(dòng)內(nèi)平臺(tái)作X向微運(yùn)動(dòng), Y向壓電陶瓷(5)在壓電陶瓷微位移器驅(qū)動(dòng)電源的驅(qū)動(dòng)下能夠帶動(dòng)內(nèi)平臺(tái)作Y向微運(yùn)動(dòng),壓電陶瓷微位移器驅(qū)動(dòng)電源由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制;
所述激光干涉位移計(jì)量系統(tǒng)包括測(cè)量光路反射鏡(9),測(cè)量光路反射鏡(9)由X向反射鏡(901)和Y向反射鏡(902)組成,X向反射鏡(901)設(shè)置在一個(gè)X向放置塊上,X向放置塊通過一個(gè)連接桿與內(nèi)平臺(tái)固定連接,Y向反射鏡(902)固設(shè)在一個(gè)Y向放置板上,Y向放置板的另一端與內(nèi)平臺(tái)固定連接;激光干涉位移計(jì)量系統(tǒng)還包括用于測(cè)量宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)位移的X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)和用于測(cè)量Y向運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(21)位移的Y向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(10);
X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)發(fā)出的測(cè)量光入射到X向反射鏡(901)上后返回至X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8),X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)內(nèi)部產(chǎn)生干涉條紋,X向反射鏡(901)跟隨內(nèi)平臺(tái)運(yùn)動(dòng),使X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)內(nèi)部產(chǎn)生干涉條紋變化量,激光干涉光電接收器接收干涉條紋變化量并轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)后傳輸至濾波放大器,濾波放大器放大電脈沖信號(hào)后輸送至信號(hào)處理板,信號(hào)處理板將接收的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng),計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)數(shù)、辨向和細(xì)分后得到X向位移信號(hào);
Y向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(10)的結(jié)構(gòu)與X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)的結(jié)構(gòu)相同,計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)得到Y(jié)向位移信號(hào);
計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)根據(jù)得到的X向位移信號(hào)和Y向位移信號(hào),通過控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)X向伺服電機(jī)(27)轉(zhuǎn)動(dòng)以控制內(nèi)平臺(tái)做X向的宏運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)Y向伺服電機(jī)(1)轉(zhuǎn)動(dòng)以控制內(nèi)平臺(tái)做Y向的宏運(yùn)動(dòng);計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)通過控制壓電陶瓷微位移器驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)X向壓電陶瓷(6)運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)內(nèi)平臺(tái)作X向的微運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)Y向壓電陶瓷(5)運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)內(nèi)平臺(tái)作Y向的微運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:所述X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)和Y向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(10)分別包括激光器(801)、光學(xué)隔離器、分光鏡(804)、測(cè)量光路反射鏡(9)、參考光路反射鏡(806)和干涉信號(hào)放大鏡(807),光學(xué)隔離器包括偏振片(802)和1/4波片(803),偏振片(802)和1/4波片(803)之間的光軸夾角為45°,激光器(801)發(fā)出的激光經(jīng)分光鏡(804)被分為兩束,分別經(jīng)參考光路反射鏡(806)和測(cè)量光路反射鏡(9)反射后沿原路返回,并在分光點(diǎn)處重新相遇,發(fā)生干涉,干涉產(chǎn)生的干涉條紋經(jīng)干涉信號(hào)放大鏡(807)放大后由激光干涉光電接收器接收,激光干涉光電接收器將接收的干涉條紋變化量轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào),電脈沖信號(hào)傳輸至濾波放大器,濾波放大器放大電脈沖信號(hào)后輸送至信號(hào)處理板,信號(hào)處理板將接收的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng),計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)數(shù)、辨向和細(xì)分后得到位移信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:所述壓電陶瓷微位移器驅(qū)動(dòng)電源固定設(shè)置在微定位平臺(tái)(4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:所述X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)通過支架(7)固設(shè)在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底座(14)上端,Y向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(10)固設(shè)在宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)上端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:所述Y向絲杠(17)的另一端連接有手輪機(jī)構(gòu)(12);該二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)還包括一個(gè)Y向豎板(13),Y向豎板(13)固定在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底座(14)上,手輪機(jī)構(gòu)(12)穿過Y向豎板(13)上開設(shè)的孔后與Y向絲杠(17)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:所述X向螺母(25)和Y向螺母(16)上分別連接X向萬(wàn)向連軸節(jié)和Y向萬(wàn)向連軸節(jié),X向萬(wàn)向連軸節(jié)與X向運(yùn)動(dòng)連接塊(29)的一端連接,Y向萬(wàn)向連軸節(jié)與Y向運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(21)固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:所述X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)固設(shè)在所述支架(7)上端,支架(7)包括兩個(gè)豎板和一個(gè)固設(shè)在兩個(gè)豎板上端的橫板,兩個(gè)豎板的下端固設(shè)在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底座(14)的上端面上,X向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(8)放置在橫板上端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:所述X向伺服電機(jī)(27)固設(shè)在一個(gè)X向電機(jī)固定板(24)上,X向電機(jī)固定板(24)的下部固設(shè)在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)底座(14)的一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:所述Y向電機(jī)固定板(20)的上端固設(shè)在宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)的一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),其特征在于:Y向激光位移測(cè)量系統(tǒng)(10)通過一個(gè)Y向固定板(11)固設(shè)在宏運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(3)上端。