[发明专利]一种压电直线作动二维稳像平台

说明书

技术领域

本发明涉及压电精密微位移光学稳像技术领域，特别是一种压电直线作动二维稳像平台。

背景技术

随着捷联红外成像产品应用的增加，急需光学稳像技术的突破。由于目标与红外探测系统之间存在着相对运动，当相对运动速度大到一定程度时，探测器采集的图像变得模糊，使红外成像产品无法正常工作。这时候需要在成像产品中增加光学稳像系统，在光学系统中增加微位移装置实时移动图像采集镜片组中的个别元件从而达到稳定图像的作用。

压电直线作动器利用压电材料的逆压电效应，采用特定的结构制成。这种作动器具有微型化时效率高，能直接产生直线输出、结构简单、响应快、位置和速度控制精度高、无电磁干扰等优点，广泛应用于精密仪器仪表、航空航天、医疗、机器人等高新技术领域，体现了其独有的使用价值。

根据压电直线作动器驱动机理的不同，可分为共振式和非共振式。共振式压电直线电机是利用压电元件的逆压电效应及超声振动原理将弹性体的微幅振动通过共振放大和摩擦耦合原理转换成动子的宏观直线运动。非共振式电机采用叠层性压电陶瓷作为激振元件，叠层压电陶瓷在较小电压驱动下能有较大的位移输出，定子无需共振即可使驱动足产生足够的振幅来驱动动子，主要有直接驱动式、尺蠖原理式、位移放大式及惯性冲击式。

在非共振式压电直线电机中，位移放大式是利用位移放大机构对叠层压电陶瓷的输出位移进行放大，从而解决压电直线电机输出位移不足的问题。目前常见的微位移放大机构有杠杆放大、压曲放大、桥式放大和三角放大等多种压电微位移放大机构。但是由于压电材料特性的限制，目前常见的微位移放大机构只能实现由压电材料输出推力而获得的正向主动输出，而反向回程只能依靠放大机构中的弹性恢复实现。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明的目的是提供了一种压电直线作动二维稳像平台，实现了对平面任意位置的作动；作动单元在实现位移放大的同时实现了平衡位置两侧的双向主动位移输出的目标，实现了放大机构对输出方向和大小的控制。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种压电直线作动二维稳像平台，包括稳像平台a、压电驱动单元b、固定端面b1、若干连接部件；所述稳像平台a的一条边上通过连接部件连接至压电驱动单元b，压电驱动单元b通过连接部件连接至固定端面b1上；其中，所述压电驱动单元b采用串联正三角微位移放大机构d和倒三角微位移放大机构e的结构产生正向、负向双向的主动输出。

所述正三角微位移放大机构d和倒三角微位移放大机构e串联构成一个压电直线作动器c，所述压电驱动单元b设有若干个并联的压电直线作动器c。

所述压电直线作动器c为三角微位移放大机构d和倒三角微位移放大机构e中间通过钢块c1固接串联形成，所述正三角微位移放大机构d的另一端通过连接部件连接至稳像平台a的一条边上，倒三角微位移放大机构e的另一端通过连接部件连接至固定端面b1上。

所述正三角微位移放大机构d包括正压电叠堆d1、正垫块d2以及正三角结构钢架d3；正压电叠堆d1的两端紧靠着两个正垫块d2，整体放置在外部正三角结构钢架d3内。

所述倒三角微位移放大机构e包括倒压电叠堆e1、倒垫块e2以及倒三角结构钢架e3；倒压电叠堆e1的两端紧靠着两个倒垫块e2，整体放置在外部倒三角结构钢架e3内。

所述稳像平台a设有若干条边，每条边上都设有依次连接的压电驱动单元b和固定端面b1。

所述连接部件为柔性铰链a2。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

该二维稳像平台利用三角放大式原理对压电叠堆的变形进行放大，从而得到所需方向上的位移要求，采用正三角式微位移放大机构和倒三角式微位移放大机构串联而成的压电直线作动器实现同一方向上双向主动输出位移的目标，采用并联两个压电直线作动器来实现一个方向上对稳像平台输出力的目标，采用相互垂直的两个方向上的双向主动作动来实现稳像平台在平面任意位置的位移目标。

附图说明

图1为本发明压电直线作动二维稳像平台的俯视图；

图2为本发明压电直线作动二维稳像平台的立体图；

图3为本发明中稳像平台的结构示意图；

图4为本发明中驱动单元的结构示意图；

图5为本发明中压电直线作动器的结构示意图；

图6为本发明正三角微位移放大机构示意图；

图7为本发明倒三角微位移放大机构示意图；