一种高精度微扫描装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高精度微扫描装置，包括与微扫描机构框架(12)内侧固定连接的第一压电陶瓷(10)和第二压电陶瓷(11)，还包括二维位移框架(1)、第一柔性铰链(2)和第二柔性铰链(3)；所述二维位移框架(1)一端通过第一柔性铰链(2)与第一压电陶瓷(10)相连，二维位移框架(1)与此相邻的另一端通过第二柔性铰链(3)与第二压电陶瓷(11)相连；所述第一柔性铰链(2)与第二柔性铰链(3)相互垂直。本发明专利技术的高精度微扫描装置，位移精度高、结构简单。

A High Precision Micro Scanning Device

The invention discloses a high-precision micro-scanning device, which comprises a first piezoelectric ceramic (10) and a second piezoelectric ceramic (11) fixed on the inner side of the micro-scanning mechanism frame (12), a two-dimensional displacement frame (1), a first flexible hinge (2) and a second flexible hinge (3), a two-dimensional displacement frame (1) is connected to the first piezoelectric ceramic (10) through a first flexible hinge (2), and a two-dimensional displacement frame (1). The other end is connected with the second piezoelectric ceramic (11) through the second flexible hinge (3); the first flexible hinge (2) and the second flexible hinge (3) are perpendicular to each other. The high precision micro scanning device of the invention has high displacement accuracy and simple structure.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度微扫描装置
本专利技术属于光电成像设备
，特别是一种位移精度高、结构简单的高精度微扫描装置。
技术介绍
光电成像技术是是适应信息社会的需要而迅速成为新技术分支学科，这一类先进技术有效的扩展了自身的视觉能力，利用光电成像技术，就可以在全黑的夜空下不用照明就能和白天一样看清周围景物，可将景物在常温下的辐射转化成可见的图像信息，可通过视频信号的转换完成图像的传输，存储以及处理等功能。近10年来，随着我国红外成像理论的发展，以及热成像系统的功能越来日益复杂和完善，探测器及其材料技术日益成熟的今天，红外成像系统已在军事以及民用领域得到了广泛的应用。但是由于红外成像受其材料和制作工艺的影响，阵列规模不大，像元尺寸不够小且阵列的填充因子达不到100％,因此,通常红外焦平面阵列空间采样频率不能达到系统尼奎斯特频率的二倍。红外图像像因欠采样而引起的信号混淆,因低分辨率传感点扩散而造成的高频部分丢失,使红外图像模糊,不能以探测器的真正极限分辨率再现图像细节,成像系统产生的图像并不是目标场景的完美再现。这些影响主要是信号混淆；减少混淆的一种方法就是采用填充因子为100％的探测器阵列。然而,探测器阵列的结构组织又决定了填充因子达不到100％。另一种减少混淆的方法就是增加探测器阵列的采样频率,增加探测器阵列中探测器的数目,但是从结构构造的观点来看这种方法不易实现；人们自然就要寻求不增加探测器的数目而提高采样频率的方法,这就促成了微扫描技术的产生。近年来提出的基于光学微扫描的图像高分辨率重构方法有效且经济地解决了红外图像分辨率过低的问题。中国专利技术专利“一种基于压电陶瓷和滑动导轨的高精密可控微扫描装置”(申请号：201110228412.7，公开日：2012.3.21)公开了一种基于压电陶瓷和滑动导轨的高精度可控微扫描装置，其包括垂直移动框架、水平移动框架、微扫描机构框架、第一垂直燕尾槽、第二垂直燕尾槽、第三垂直燕尾槽、第四垂直燕尾槽、第一水平燕尾槽、第二水平燕尾槽、第三水平燕尾槽、第四水平燕尾槽、第一滚珠、第二滚珠、第三滚珠、第四滚珠、第一压电陶瓷、第二压电陶瓷；垂直移动框架安装于水平移动框架内部，并通过第一压电陶瓷将二者连接；其中，第一垂直燕尾槽与第三垂直燕尾槽、第二垂直燕尾槽与第四垂直燕尾槽呈相互扣合状态；水平移动框架安装于微扫描机构框架内部，并通过第二压电陶瓷将二者连接；其中，第一水平燕尾槽与第三水平燕尾槽、第二水平燕尾槽与第四水平燕尾槽呈相互扣合状态；在第一垂直燕尾槽与第三垂直燕尾槽间装有第一滚珠；在第二垂直燕尾槽与第五垂直燕尾槽间装有第二滚珠；在第一水平燕尾槽与第三水平燕尾槽间装有第三滚珠；在第二水平燕尾槽与第四水平燕尾槽间装有第四滚珠；将第一压电陶瓷的一端与垂直移动框架相连，另一端与水平移动框架相连；将第二压电陶瓷的一端与水平移动框架相连，另一端与微扫描机构框架相连。从上述装置的结构可以看出，其存在如下诸多不足:首先，水平方向上的压电陶瓷要驱动垂直方向上的压电陶瓷，垂直移动框架和水平移动框架，即水平方向上的负载较大，水平位移方向有较大的微扫描误差，不能实现准确且稳定的微扫描。其次，其使用滑动导轨，加工难度大，抗震性较差，且需要定期进行导轨的润滑与防护。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高精度微扫描装置，位移精度高、结构简单。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种高精度微扫描装置，包括与微扫描机构框架12内侧固定连接的第一压电陶瓷10和第二压电陶瓷11，还包括二维位移框架1、第一柔性铰链2和第二柔性铰链3；所述二维位移框架1一端通过第一柔性铰链2与第一压电陶瓷10相连，二维位移框架1与此相邻的另一端通过第二柔性铰链3与第二压电陶瓷11相连；所述第一柔性铰链2与第二柔性铰链3相互垂直。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1、位移精度高：本专利技术采用压电陶瓷机构，实现预先确定的微扫描位移驱动，采用直圆型柔性铰链，直圆型柔性铰链具有体积小，无机械摩擦，无间隙和高灵敏度的特点，能够获得超高的位移分辨率。2、结构简单：本专利技术不但能实现水平、垂直位移，并且在同一平面会有一定的角度偏转。且结构简单、加工方便，不但降低了成本，也减少了维护工作量了成本。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1是本专利技术高精度微扫描装置的立体结构示意图。图2是本专利技术高精度微扫描装置的平面结构示意图。图3是图1中螺纹孔的放大图。图4是图1中直圆型柔性铰链的结构详图。图中，1二维位移框架，2第一柔性铰链，3第二柔性铰链，4第一螺旋孔，5第二螺旋孔，6第三螺旋孔，7第四螺旋孔，8第五螺旋孔，9第六螺旋孔，10第一压电陶瓷机构，11第二压电陶瓷机构，12微扫描机构框架。具体实施方式如图1、2所示，一种高精度微扫描装置，包括与微扫描机构框架12内侧固定连接的第一压电陶瓷10和第二压电陶瓷11，还包括二维位移框架1、第一柔性铰链2和第二柔性铰链3；所述二维位移框架1一端通过第一柔性铰链2与第一压电陶瓷10相连，二维位移框架1与此相邻的另一端通过第二柔性铰链3与第二压电陶瓷11相连；所述第一柔性铰链2与第二柔性铰链3相互垂直。本专利技术的工作过程如下：对第一压电陶瓷机构10施加电压，第一压电陶瓷机构10通过第一柔性铰链2进而驱动二维位移框架1实现微扫描垂直方向移动。对第二压电陶瓷机构11施加电压，第二压电陶瓷机构11通过第二柔性铰链3进而驱动二维位移框架1实现微扫描水平方向移动。同时对第一压电陶瓷机构10，第二压电陶瓷机构1施加电压的条件下，此时存在垂直方向与水平方向的微扫描位移，即在同一平面会有一定的角度偏转。优选地，在二维位移框架1两端分别设有螺旋孔，用于固定第一柔性铰链2和第二柔性铰链3，使用螺旋孔进行固定设备，调整及维护简便，预紧平稳，安装和拆卸方便，能更好的固定设备，进而大大的提高了工作效率。如图3所示，所述二维位移框架1一端设有用于固定第一柔性铰链2的第一螺旋孔4；二维位移框架1与此相邻的另一端设有用于固定第二柔性铰链3的第二螺旋孔5。优选地，第一压电陶瓷10和第二压电陶瓷11分别设有固定第一柔性铰链2和第二柔性铰链3的螺旋孔，通过螺旋孔的固定，能使压电陶瓷和柔性铰链紧密连接，当给压电陶瓷一定的电压，则能够使机构实现高精度，高分辨力的驱动，并且能保持特有无机械摩擦，高精度的优点。如图3所示，所述第一压电陶瓷10上设有用于固定第一柔性铰链2的第三螺旋孔6；所述第二压电陶瓷11上设有用于固定第二柔性铰链3的第四螺旋孔7。优选地，压电陶瓷和微扫描机构框架通过螺旋孔进行固定，可以使压电陶瓷和微扫描机构框架紧密连接，使压电陶瓷稳定工作，增加微扫描机构的稳定性与可靠性。如图3所示，所述第一压电陶瓷10通过第五螺旋孔8与微扫描机构框架12固定连接，所述第二压电陶瓷11通过第六螺旋孔9与微扫描机构框架12固定连接。如图4所示，作为进一步优选，所述第一柔性铰链2和/或第二柔性铰链3为直圆型结构。柔性铰链具有重量轻，无机械摩擦，无间隙和高灵敏度的特点。椭圆形柔性铰链，直圆形柔性铰链，双曲线形柔性铰链和抛物线形柔性铰链，这四种柔性铰链在柔性机构的设计中得到较多的应用，统称为典型柔性铰链。相比于其他三种，直圆形柔性铰链加工比较简单，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度微扫描装置，包括与微扫描机构框架(12)内侧固定连接的第一压电陶瓷(10)和第二压电陶瓷(11)，其特征在于：还包括二维位移框架(1)、第一柔性铰链(2)和第二柔性铰链(3)；所述二维位移框架(1)一端通过第一柔性铰链(2)与第一压电陶瓷(10)相连，二维位移框架(1)与此相邻的另一端通过第二柔性铰链(3)与第二压电陶瓷(11)相连；所述第一柔性铰链(2)与第二柔性铰链(3)相互垂直。

【技术特征摘要】
1.一种高精度微扫描装置，包括与微扫描机构框架(12)内侧固定连接的第一压电陶瓷(10)和第二压电陶瓷(11)，其特征在于：还包括二维位移框架(1)、第一柔性铰链(2)和第二柔性铰链(3)；所述二维位移框架(1)一端通过第一柔性铰链(2)与第一压电陶瓷(10)相连，二维位移框架(1)与此相邻的另一端通过第二柔性铰链(3)与第二压电陶瓷(11)相连；所述第一柔性铰链(2)与第二柔性铰链(3)相互垂直。2.根据权利要求1所述的高精度微扫描装置，其特征在于：所述二维位移框架(1)一端设有用于固定第一柔性铰链(2)的第一螺旋孔(4)；二维位移框架(1)与此相邻的另一端设有用于固...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾国华，朱琳，隋修宝，陈钱，李悟馨，袁锦飞，蔡贵霞，蒋桐，于雪莲，钱惟贤，何伟基，花睿，
申请(专利权)人：南京理工大学，南京理工晟奥光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32