一种X-Z长行程高速扫描装置制造方法及图纸

本申请公开了一种X‑Z长行程高速扫描装置，宏运动平台在宏动底座上做X轴方向的水平运动，斜面滑块增力机构将宏运动平台的X轴方向的水平宏运动，转换为Z轴方向的竖直宏运动，采用压电陶瓷和高钢弹簧相互配合，压电陶瓷能够实现纳米级别的精度控制，通过控制高钢弹簧的微小形变能够实现微运动平台的高精度位移补偿，并且通过压电陶瓷的减振功能，对微运动平台施加反向运动作用力，能够实现对微运动平台的快速减振，保证微运动平台的稳定快速运行，解决了现有的精密扫描仪器采用柔性铰链叠加机构会给运动平台产生较大的误差，且压电陶瓷在驱动柔性铰链时会产生较大的振动，使得运动平台的运动稳定性较低的技术问题。

A X-Z Long-Range High-Speed Scanning Device

【技术实现步骤摘要】
一种X-Z长行程高速扫描装置
本申请涉及检测设备
，尤其涉及一种X-Z长行程高速扫描装置。
技术介绍
随着科学技术的发展与进步，高端精密检测仪器得到迅速发展，推动着未来光学、电子、信息产业的前进，与此同时，也对精密运动设备与高端精密仪器的极限高精能力提出了挑战。精密检测仪器的性能好坏取决于仪器中的核心设备，即精密定位模块的性能精度，而精密检测仪器在工作过程中，其运动模块的定位精度在很大程度上受振动影响。目前的精密扫描仪器的精确定位方式，是对垂直运动进行定位的宏运动平台直接叠加运动平台，且微运动平台采用垂直运动的压电陶瓷配合柔性铰链驱动方式，虽然能够达到一定的检测精度要求，但是，采用柔性铰链叠加机构会给运动平台产生较大的误差，且压电陶瓷在驱动柔性铰链时会产生较大的振动，使得运动平台的运动稳定性较低。
技术实现思路
本申请提供了一种X-Z长行程高速扫描装置，用于解决现有的精密扫描仪器采用柔性铰链叠加机构会给运动平台产生较大的误差，且压电陶瓷在驱动柔性铰链时会产生较大的振动，使得运动平台的运动稳定性较低的技术问题。本申请提供了一种X-Z长行程高速扫描装置，包括：宏运动平台、微运动平台和斜面滑块增力机构；所述微运动平台包括：Z轴微动平台、预紧螺母、推杆、高钢弹簧、压电陶瓷和微动底座；所述微动底座设有第一圆柱孔和第二圆柱孔，所述第一圆柱孔和所述第二圆柱孔连通，所述第一圆柱孔的第一孔径小于所述第二圆柱孔的第二孔径；所述微动底座固定在所述斜面滑块增力机构的上锲形块上；所述压电陶瓷设置于所述第一圆柱孔内，所述压电陶瓷的上端与所述推杆接触；所述高钢弹簧套在所述推杆的外围；所述预紧螺母、所述推杆和所述高钢弹簧均设置在所述第二圆柱孔内；所述预紧螺母通过所述第二圆柱孔的内螺纹对所述高钢弹簧施加预紧力；所述推杆通过螺栓与所述Z轴微动平台固定连接；所述宏运动平台通过所述斜面滑块增力机构与所述微运动平台连接，所述斜面滑块增力机构将所述宏运动平台的X轴方向的水平宏运动，转换为Z轴方向的竖直宏运动，所述微运动平台对所述Z轴方向的位移进行定位精度补偿。优选地，所述斜面滑块增力机构包括：下锲形块、所述上锲形块和交叉滚子导轨；所述上锲形块和所述下锲形块通过所述交叉滚子导轨连接。优选地，所述宏运动平台包括：Z轴光栅尺、支撑架、Z轴导轨、Z轴滑块、隔振台、宏动底座、基底、X轴光栅尺读数头连接件、X轴光栅尺读数头、X轴光栅尺、X轴滑轨、驱动组件、X轴滑块、X轴宏动平台、斜面滑块增力机构和Z轴宏动光栅尺读数头；所述微运动平台还包括：Z轴微动光栅尺读数头和Z轴光栅尺读数头连接件；所述宏动底座安装在所述隔振台上；所述基底和所述支撑架均安装在所述宏动底座上；所述X轴滑轨的数量为两个，分别安装在所述基底的两个平行边；所述X轴滑轨上设置有所述X轴滑块，所述X轴滑块与所述X轴宏动平台固定连接；所述驱动组件与所述X轴宏动平台固定连接；所述Z轴光栅尺安装在所述支撑架上；所述Z轴导轨的数量为两个，平行安装在所述支撑架上；所述Z轴滑块安装在所述Z轴导轨上，与所述斜面滑块增力机构的上锲形块固定连接；所述X轴光栅尺设置在所述基底的与X轴方向平行的侧边；所述X轴光栅尺读数头通过所述X轴光栅尺读数头连接件与所述X轴宏动平台连接；所述Z轴光栅尺读数头通过所述Z轴光栅尺读数头连接件与所述Z轴微动平台连接。优选地，所述隔振台为大理石隔振台。优选地，所述基底为Π型结构。优选地，所述驱动组件包括：直线电机、直线电机定子和直线电机动子；所述直线电机定子和所述直线电机动子安装在所述基底的中部，所述直线电机动子与所述X轴宏动平台固定连接。优选地，所述X-Z长行程高速扫描装置还包括：控制器；所述控制器与所述X轴光栅尺读数头、所述Z轴宏动光栅尺读数头、所述Z轴微动光栅尺读数头、所述压电陶瓷连接，用于获取所述X轴光栅尺读数头反馈的X轴宏运动位移信号，获取所述Z轴宏动光栅尺读数头反馈的Z轴宏运动位移信号通过所述X轴宏运动位移信号和所述Z轴宏运动位移信号计算出定位偏差，控制所述微运动平台对所述定位偏差进行精度补偿。优选地，所述X-Z长行程高速扫描装置还包括：数据采集器；所述数据采集器与所述控制器连接，用于获取所述微运动平台的振动信号，并将所述振动信号发送给所述控制器。优选地，所述下锲形块和所述上锲形块内部挖空。优选地，所述控制器还用于控制所述压电陶瓷启动减振功能。从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：本申请中提供的一种X-Z长行程高速扫描装置，包括：宏运动平台、微运动平台和斜面滑块增力机构；宏运动平台在宏动底座上做X轴方向的水平运动，斜面滑块增力机构将宏运动平台的X轴方向的水平宏运动，转换为Z轴方向的竖直宏运动，采用压电陶瓷和高钢弹簧相互配合，压电陶瓷能够实现纳米级别的精度控制，通过控制高钢弹簧的微小形变能够实现微运动平台的高精度位移补偿，并且通过压电陶瓷的减振功能，对微运动平台施加反向运动作用力，能够实现对微运动平台的快速减振，保证微运动平台的稳定快速运行，解决了现有的精密扫描仪器采用柔性铰链叠加机构会给运动平台产生较大的误差，且压电陶瓷在驱动柔性铰链时会产生较大的振动，使得运动平台的运动稳定性较低的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本申请实施例中提供的一种X-Z长行程高速扫描装置的整体结构示意图；图2为本申请实施例中提供的一种X-Z长行程高速扫描装置的爆炸图；图3为本申请实施例中提供的一种X-Z长行程高速扫描装置的微运动平台的爆炸图；图4为本申请实施例中提供的一种X-Z长行程高速扫描装置工作流程示意图；其中，附图标记为：1、Z轴微动光栅尺读数头；2、Z轴光栅尺；3、支撑架；4、Z轴导轨；5、Z轴滑块；6、隔振台；7、宏动底座；8、基底；9、X轴光栅尺读数头连接件；10、X轴光栅尺读数头；11、X轴光栅尺；12、X轴滑轨；13、直线电机动子；14、直线电机定子；15、X轴滑块；16、X轴宏动平台；17、下楔形块；18、交叉滚子导轨；19、上楔形块；20、微运动平台；21、Z轴光栅尺读数头连接件；22、Z轴宏动光栅尺读数头；23、螺栓；24、Z轴微动平台；25、预紧螺母；26、推杆；27、高钢弹簧；28、压电陶瓷；29、微动底座。具体实施方式本实申请实施例公开了一种X-Z长行程高速扫描装置，用于解决现有的精密扫描仪器采用柔性铰链叠加机构会给运动平台产生较大的误差，且压电陶瓷在驱动柔性铰链时会产生较大的振动，使得运动平台的运动稳定性较低的技术问题。请参阅图1至图3，本申请提供了一种X-Z长行程高速扫描装置的一个实施例，本申请实施例提供的X-Z长行程高速扫描装置，包括：宏运动平台、微运动平台20和斜面滑块增力机构；微运动平台20包括：Z轴微动平台24、预紧螺母25、推杆26、高钢弹簧27、压电陶瓷28和微动底座29；微动底座29设有第一圆柱孔和第二圆柱孔，第一圆柱孔和第二圆柱孔连通，第一圆柱孔的第一孔径小于第二圆柱孔的第二孔径；微动底座29固定在斜面滑块增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X‑Z长行程高速扫描装置，其特征在于，包括：宏运动平台、微运动平台和斜面滑块增力机构；所述微运动平台包括：Z轴微动平台、预紧螺母、推杆、高钢弹簧、压电陶瓷和微动底座；所述微动底座设有第一圆柱孔和第二圆柱孔，所述第一圆柱孔和所述第二圆柱孔连通，所述第一圆柱孔的第一孔径小于所述第二圆柱孔的第二孔径；所述微动底座固定在所述斜面滑块增力机构的上锲形块上；所述压电陶瓷设置于所述第一圆柱孔内，所述压电陶瓷的上端与所述推杆接触；所述高钢弹簧套在所述推杆的外围；所述预紧螺母、所述推杆和所述高钢弹簧均设置在所述第二圆柱孔内；所述预紧螺母通过所述第二圆柱孔的内螺纹对所述高钢弹簧施加预紧力；所述推杆通过螺栓与所述Z轴微动平台固定连接；所述宏运动平台通过所述斜面滑块增力机构与所述微运动平台连接，所述斜面滑块增力机构将所述宏运动平台的X轴方向的水平宏运动，转换为Z轴方向的竖直宏运动，所述微运动平台对所述Z轴方向的位移进行定位精度补偿。

【技术特征摘要】
1.一种X-Z长行程高速扫描装置，其特征在于，包括：宏运动平台、微运动平台和斜面滑块增力机构；所述微运动平台包括：Z轴微动平台、预紧螺母、推杆、高钢弹簧、压电陶瓷和微动底座；所述微动底座设有第一圆柱孔和第二圆柱孔，所述第一圆柱孔和所述第二圆柱孔连通，所述第一圆柱孔的第一孔径小于所述第二圆柱孔的第二孔径；所述微动底座固定在所述斜面滑块增力机构的上锲形块上；所述压电陶瓷设置于所述第一圆柱孔内，所述压电陶瓷的上端与所述推杆接触；所述高钢弹簧套在所述推杆的外围；所述预紧螺母、所述推杆和所述高钢弹簧均设置在所述第二圆柱孔内；所述预紧螺母通过所述第二圆柱孔的内螺纹对所述高钢弹簧施加预紧力；所述推杆通过螺栓与所述Z轴微动平台固定连接；所述宏运动平台通过所述斜面滑块增力机构与所述微运动平台连接，所述斜面滑块增力机构将所述宏运动平台的X轴方向的水平宏运动，转换为Z轴方向的竖直宏运动，所述微运动平台对所述Z轴方向的位移进行定位精度补偿。2.根据权利要求1所述的X-Z长行程高速扫描装置，其特征在于，所述斜面滑块增力机构包括：下锲形块、所述上锲形块和交叉滚子导轨；所述上锲形块和所述下锲形块通过所述交叉滚子导轨连接。3.根据权利要求1所述的X-Z长行程高速扫描装置，其特征在于，所述宏运动平台包括：Z轴光栅尺、支撑架、Z轴导轨、Z轴滑块、隔振台、宏动底座、基底、X轴光栅尺读数头连接件、X轴光栅尺读数头、X轴光栅尺、X轴滑轨、驱动组件、X轴滑块、X轴宏动平台、斜面滑块增力机构和Z轴宏动光栅尺读数头；所述微运动平台还包括：Z轴微动光栅尺读数头和Z轴光栅尺读数头连接件；所述宏动底座安装在所述隔振台上；所述基底和所述支撑架均安装在所述宏动底座上；所述X轴滑轨的数量为两个，分别安装在所述基底的两个平行边...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文华，高健，张揽宇，张金迪，王晓亮，钟耿君，梁俊朗，赵光同，陈新，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44