一种宏微双驱动精密定位平台及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种宏微双驱动精密定位平台及其控制方法，属于精密定位技术领域，包括基座、导轨、平台、宏微驱动器和限位机构，所述基座底部焊接有支撑柱，所述导轨通过内六角螺栓固定连接在基座上端面，且导轨滑动连接有滑块，所述平台通过内六角螺钉固定连接在滑块上端面，所述滑块一侧安装有宏动标尺光栅，所述导轨一侧安装有宏动光栅读数头，所述滑块另一侧安装有微动标尺光栅，所述导轨另一侧安装有微动光栅读数头，所述宏微驱动器安装在固定座的中间孔上，所述限位机构安装在固定座侧孔内。本发明专利技术通过宏微双驱动解决大行程与高精度之间的矛盾，采用双光栅检测方案，能够实现定位平台的全闭环控制以达到精密定位。

【技术实现步骤摘要】
一种宏微双驱动精密定位平台及其控制方法
本专利技术涉及精密定位
，具体涉及一种宏微双驱动精密定位平台及其控制方法。
技术介绍
随着高端装备制造业的大力发展，大规模集成电路、精密机械、精密加工、生物机械工程和航天机械等领域对具有大行程、高精度、快速响应的精密定位平台有着越来越迫切的需求。宏微双驱动精密定位平台解决了精密定位技术中大行程与高精度之间的矛盾，宏微双驱动精密定位平台在工程应用中应用的越来越广泛。目前，现有的宏微双驱动精密定位平台存在如下缺陷：一、通常是采用串联叠加的方式安装宏微双结构，使得定位平台整体结构变的更复杂，同时由于安装误差的存在，使得宏微双定位精度很低；二、宏动结构和微动结构在驱动时自身也会产生误差，不能保证宏动结构的运动能精确定位到微动结构的工作空间内(通常是微米级或纳米级)，同时微动结构在运动时也难以精确定位到理想位置。因此，为解决大行程与高精度这一矛盾，研发出一种宏微双驱动精密定位平台及其控制方法，使得定位平台具有大行程、高精度、快速响应等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种宏微双驱动精密定位平台及其控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种宏微双驱动精密定位平台，包括基座、导轨、平台、宏微驱动器和限位机构，其特征在于：所述基座底部焊接有支撑柱，所述导轨通过内六角螺栓固定连接在基座上端面，且导轨滑动连接有滑块，所述平台通过内六角螺钉固定连接在滑块上端面，所述滑块一侧安装有宏动标尺光栅，所述导轨一侧安装有宏动光栅读数头，所述滑块另一侧安装有微动标尺光栅，所述导轨另一侧安装有微动光栅读数头，所述固定座固定安装在基座一端，所述宏微驱动器安装在固定座的中间孔上，且宏微驱动器输出端与平台一侧固定连接，所述限位机构安装在固定座侧孔内，所述基座左端焊接有支架，所述支架顶端固定安装有计算机，所述基座下端焊接有电源箱，所述宏微驱动器、限位机构、计算机、宏动光栅读数头、微动光栅读数头与电源箱电性连接；所述宏微驱动器包括外壳、宏动线圈骨架、内磁轭筒、微动线圈骨架、GMM棒、输出杆和端盖，所述外壳内壁固定安装有环形磁铁，所述宏动线圈骨架放置在环形磁铁内部，且宏动线圈骨架外围绕接有宏动线圈，所述宏动线圈骨架顶端卡接有磁轭套筒，所述磁轭套筒内部固定安装有隔磁套筒，所述内磁轭筒安装在隔磁套筒内部，所述微动线圈骨架设置在内磁轭筒内部，且微动线圈骨架外围绕接有微动线圈，所述GMM棒放置在微动线圈骨架内部，且GMM棒两端均设置有导磁块，所述微动线圈骨架顶端设置有导磁筒，所述输出杆设置在导磁块顶端，所述端盖与隔磁套筒顶端通过螺纹连接，所述输出杆贯穿端盖，且端盖与输出杆之间设置有碟簧；所述限位机构包括滑动筒、铁芯、活塞、推杆，所述滑动筒内部固定安装有铁心，且滑动筒上设置有漏气孔，所述铁芯外围绕接有磁力线圈，所述滑动筒一侧通过螺纹连接有螺纹盖，且滑动筒滑动连接有活塞，所述活塞一侧内部固定安装有钢片，且活塞另一侧连接有推杆，所述推杆贯穿螺纹盖焊接有固定板，所述固定板另一端与端盖、隔磁套筒和磁轭套筒相接触。优选的，所述支撑柱底端固定安装有减震垫。优选的，所述电源箱一侧铰接有箱门，且箱门一侧安装有把手。优选的，所述限位机构设置有两个。优选的，所述导轨上安装有机械限位装置，所述机械限位装置设置有两个。优选的，所述固定座的中轴线与导轨底座长边中心轴线在同一直线上，所述导轨底座上的螺纹孔置于导轨底座的长边中心轴向上。一种宏微双驱动精密定位平台的控制方法，包括如下步骤：S1：根据定位平台理想位移需要，设定理想宏动位移和理想微动位移，并计算出宏动电流信号和微动电流信号；S2：根据宏动电流信号，宏动线圈在环形磁铁形成的磁场下受到安培力作用，形成宏动推力，实现大范围宏动；S3：宏动光栅读数头检测宏动位移方向的位移量，并反馈；S4：将反馈宏动位移与理想宏动位移进行比较，计算出宏动修正电流信号，对宏动位移进行修正，并判断电源箱是否发出限位电流信号；S5：根据限位电流信号，限位机构产生限位力，控制宏动运动停止；S6：宏动运动停止后，根据微动电流信号，微动线圈产生磁场，GMM棒在磁场的作用下伸长变形，形成微动推力，实现小范围微动；S7：微动光栅读数头检测微动位移方向的位移量，并反馈；S8：将反馈微动位移与理想微动位移比较，计算出微动修正电流信号，对微动位移进行修正，最终实现精密定位。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术通过宏动与微动运动的集成，解决了大行程与高精度之间的矛盾；通过宏动线圈通电实现宏动，微动线圈通电实现微动，使定位平台具有结构简单、大行程和定位精度高等优点。2.本专利技术设置有限位机构，能够使得宏动运动立刻停止，保证宏动结构的运动能精确定位到微动结构的工作空间内。3.本专利技术采用双光栅检测方案，宏动光栅反馈宏动位移信号，微动光栅反馈微动位移信号，通过计算机实现宏微双驱动精密定位平台的全闭环控制。附图说明图1为本专利技术的三维结构示意图；图2为本专利技术的主视图；图3为本专利技术的俯视图；图4为本专利技术的左视图；图5为本专利技术宏微驱动器的剖视结构示意图；图6为本专利技术限位机构的剖视结构示意图；图7为本专利技术导轨的俯视图。图中：1-把手；2-基座；3-固定座；4-支架；5-计算机；6-宏微驱动器；7-限位机构；8-内六角螺钉；9-平台；10-滑块；11-导轨；12-支撑柱；13-减震垫；14-宏动光栅读数头；15-宏动标尺光栅；16-机械限位装置；17-固定板；18-电源箱；19-箱门；20-微动标尺光栅；21-微动光栅读数头；22-环形磁铁；23-外壳；24-宏动线圈骨架；25-导磁块；26-GMM棒；27-微动线圈；28-宏动线圈；29-隔磁套筒；30-输出杆；31-磁轭套筒；32-端盖；33-碟簧；34-导磁筒；35-微动线圈骨架；36-内磁轭筒；37-螺纹盖；38-滑动筒；39-活塞；40-磁力线圈；41-铁芯42-钢片；43-推杆；44-漏气孔；45-内六角螺栓。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-7，本专利技术提供一种技术方案：一种宏微双驱动精密定位平台，包括基座2、导轨11、平台9、宏微驱动器6和限位机构7，其特征在于：所述基座2底部焊接有支撑柱12，所述导轨11通过内六角螺栓45固定连接在基座2上端面，且导轨11滑动连接有滑块10，所述平台9通过内六角螺钉8固定连接在滑块10上端面，所述滑块10一侧安装有宏动标尺光栅15，所述导轨一侧安装有宏动光栅读数头14，所述滑块10另一侧安装有微动标尺光栅20，所述导轨另一侧安装有微动光栅读数头21，所述固定座3固定安装在基座2一端，所述宏微驱动器6安装在固定座3的中间孔上，且宏微驱动器6输出端与平台9一侧固定连接，所述限位机构7安装在固定座3侧孔内，所述基座2左端焊接有支架4，所述支架4顶端固定安装有计算机5，所述基座2下端焊接有电源箱18，所述宏微驱动器6、限位机构7、计算机5、宏动光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宏微双驱动精密定位平台，包括基座(2)、导轨(11)、平台(9)、宏微驱动器(6)和限位机构(7)，其特征在于：所述基座(2)底部焊接有支撑柱(12)，所述导轨(11)通过内六角螺栓(45)固定连接在基座(2)上端面，且导轨(11)滑动连接有滑块(10)，所述平台(9)通过内六角螺钉(8)固定连接在滑块(10)上端面，所述滑块(10)一侧安装有宏动标尺光栅(15)，所述导轨一侧安装有宏动光栅读数头(14)，所述滑块(10)另一侧安装有微动标尺光栅(20)，所述导轨另一侧安装有微动光栅读数头(21)，所述固定座(3)固定安装在基座(2)一端，所述宏微驱动器(6)安装在固定座(3)的中间孔上，且宏微驱动器(6)输出端与平台(9)一侧固定连接，所述限位机构(7)安装在固定座(3)侧孔内，所述基座(2)左端焊接有支架(4)，所述支架(4)顶端固定安装有计算机(5)，所述基座(2)下端焊接有电源箱(18)，所述宏微驱动器(6)、限位机构(7)、计算机(5)、宏动光栅读数头(14)、微动光栅读数头(21)与电源箱(18)电性连接；所述宏微驱动器(6)包括外壳(23)、宏动线圈骨架(24)、内磁轭筒(36)、微动线圈骨架(35)、GMM棒(26)、输出杆(30)和端盖(32)，所述外壳(23)内壁固定安装有环形磁铁(22)，所述宏动线圈骨架(24)放置在环形磁铁(22)内部，且宏动线圈骨架(24)外围绕接有宏动线圈(28)，所述宏动线圈骨架(24)顶端卡接有磁轭套筒(31)，所述磁轭套筒(31)内部固定安装有隔磁套筒(29)，所述内磁轭筒(36)安装在隔磁套筒(29)内部，所述微动线圈骨架(35)设置在内磁轭筒(36)内部，且微动线圈骨架(35)外围绕接有微动线圈(27)，所述GMM棒(26)放置在微动线圈骨架(35)内部，且GMM棒(26)两端均设置有导磁块(25)，所述微动线圈骨架(35)顶端设置有导磁筒(34)，所述输出杆(30)设置在导磁块(25)顶端，所述端盖(32)与隔磁套筒(29)顶端通过螺纹连接，所述输出杆(30)贯穿端盖(32)，且端盖(32)与输出杆(30)之间设置有碟簧(33)；所述限位机构(7)包括滑动筒(38)、铁芯(41)、活塞(39)、推杆43，所述滑动筒(38)内部固定安装有铁心(41)，且滑动筒(38)上设置有漏气孔(44)，所述铁心(41)外围绕接有磁力线圈(40)，所述滑动筒(38)一侧通过螺纹连接有螺纹盖(37)，且滑动筒(38)滑动连接有活塞(39)，所述活塞(39)一侧内部固定安装有钢片(42)，且活塞(39)另一侧连接有推杆(43)，所述推杆(43)贯穿螺纹盖(37)焊接有固定板(17)，所述固定板(17)另一端与端盖(32)、隔磁套筒(29)和磁轭套筒(31)相接触。...

【技术特征摘要】
1.一种宏微双驱动精密定位平台，包括基座(2)、导轨(11)、平台(9)、宏微驱动器(6)和限位机构(7)，其特征在于：所述基座(2)底部焊接有支撑柱(12)，所述导轨(11)通过内六角螺栓(45)固定连接在基座(2)上端面，且导轨(11)滑动连接有滑块(10)，所述平台(9)通过内六角螺钉(8)固定连接在滑块(10)上端面，所述滑块(10)一侧安装有宏动标尺光栅(15)，所述导轨一侧安装有宏动光栅读数头(14)，所述滑块(10)另一侧安装有微动标尺光栅(20)，所述导轨另一侧安装有微动光栅读数头(21)，所述固定座(3)固定安装在基座(2)一端，所述宏微驱动器(6)安装在固定座(3)的中间孔上，且宏微驱动器(6)输出端与平台(9)一侧固定连接，所述限位机构(7)安装在固定座(3)侧孔内，所述基座(2)左端焊接有支架(4)，所述支架(4)顶端固定安装有计算机(5)，所述基座(2)下端焊接有电源箱(18)，所述宏微驱动器(6)、限位机构(7)、计算机(5)、宏动光栅读数头(14)、微动光栅读数头(21)与电源箱(18)电性连接；所述宏微驱动器(6)包括外壳(23)、宏动线圈骨架(24)、内磁轭筒(36)、微动线圈骨架(35)、GMM棒(26)、输出杆(30)和端盖(32)，所述外壳(23)内壁固定安装有环形磁铁(22)，所述宏动线圈骨架(24)放置在环形磁铁(22)内部，且宏动线圈骨架(24)外围绕接有宏动线圈(28)，所述宏动线圈骨架(24)顶端卡接有磁轭套筒(31)，所述磁轭套筒(31)内部固定安装有隔磁套筒(29)，所述内磁轭筒(36)安装在隔磁套筒(29)内部，所述微动线圈骨架(35)设置在内磁轭筒(36)内部，且微动线圈骨架(35)外围绕接有微动线圈(27)，所述GMM棒(26)放置在微动线圈骨架(35)内部，且GMM棒(26)两端均设置有导磁块(25)，所述微动线圈骨架(35)顶端设置有导磁筒(34)，所述输出杆(30)设置在导磁块(25)顶端，所述端盖(32)与隔磁套筒(29)顶端通过螺纹连接，所述输出杆(30)贯穿端盖(32)，且端盖(32)与输出杆(30)之间设置有碟簧(33)；所述限位机构(7)包括滑动筒(38)、铁芯(41)、活塞(39)、推杆43，所述滑动筒(38)内部固定安装有铁心(41)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彬，汪利萍，姜志，陈明亮，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34