双级多自由度空间位置精密稳定系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双级多自由度空间位置精密稳定系统，包含：运动平台；二级平台，连接至运动平台且位于运动平台的下方，二级平台设有第二电磁驱动组件以通过电磁致动的方式在多个方向上调节运动平台的位置；一级平台，连接至二级平台且位于二级平台的下方，一级平台设有第一电磁驱动组件以通过电磁致动的方式在多个方向上调节二级平台，从而调节运动平台的位置；控制器，用于连接至第一电磁驱动组件和第二电磁驱动组件以控制第一电磁驱动组件和第二电磁驱动组件。本发明专利技术的双级多自由度空间位置精密稳定系统，利用电磁直驱技术，减少了中间传动机械结构，实现了精度高、响应迅速的直线定位功能。的直线定位功能。的直线定位功能。

【技术实现步骤摘要】
双级多自由度空间位置精密稳定系统


[0001]本专利技术属于空间位置精密稳定
，具体涉及一种双级多自由度空间位置精密稳定系统。

技术介绍

[0002]目前随着先进制造技术的发展，面向纳米级定位控制以及对材料或器件的纳米级操作的高端装备日益得到广泛的关注。基于直线位驱动领域的需求升级和技术快速迭代，滚珠丝杠等传统执行机构由于其传动链较长、系统累计误差大，导致传动精度和响应速度已经不能满足现有的精密直线驱动需求。
[0003]同时，机械振动对光学系统的成像质量、测量精度和目标跟踪瞄准精度的影响是不可避免的。目前主流的隔振方法可分为主动隔振和被动隔振，然而主动隔振和被动隔振均是对于仪器设备与地基之间的振动进行隔绝，区别在于振动源形式不同。然而对于隔振链末端光学仪器设备(激光器等)，并不能很好的实现空间范围内的振动或扰动隔绝，所以需要一种用来稳定光学仪器设备的空间位置精密稳定系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种双级多自由度空间位置精密稳定系统，用于解决上述提到的技术问题，具体采用如下的技术方案：
[0005]一种双级多自由度空间位置精密稳定系统，包含：
[0006]运动平台；
[0007]二级平台，连接至运动平台且位于运动平台的下方，二级平台设有第二电磁驱动组件以通过电磁致动的方式在多个方向上调节运动平台的位置；
[0008]一级平台，连接至二级平台且位于二级平台的下方，一级平台设有第一电磁驱动组件以通过电磁致动的方式在多个方向上调节二级平台，从而调节运动平台的位置；
[0009]控制器，用于连接至第一电磁驱动组件和第二电磁驱动组件以控制第一电磁驱动组件和第二电磁驱动组件。
[0010]进一步地，二级平台在第二电磁驱动组件的驱动下能够在X轴、Y轴和Z轴三个方向上调节运动平台的位置；
[0011]一级平台在第一电磁驱动组件的驱动下能够在X轴、Y轴和Z轴三个方向上调节二级平台从而调节运动平台的位置。
[0012]进一步地，第一电磁驱动组件包含电磁致动单元一、电磁致动单元二和电磁致动单元三；
[0013]一级平台包含：
[0014]一级底板；
[0015]一级Z轴运动单元，沿Z轴方向可动连接至一级底板，一级Z轴运动单元和一级底板之间设有驱动一级Z轴运动单元沿Z轴方向运动的电磁致动单元一；
[0016]一级Y轴运动单元，沿Y轴方向可动连接至一级Z轴运动单元，一级Y轴运动单元和一级Z轴运动单元之间设有驱动一级Y轴运动单元沿Y轴方向运动的电磁致动单元二；
[0017]一级X轴运动单元，沿X轴方向可动连接至一级Y轴运动单元，一级Y轴运动单元上设有引导槽，二级平台的底部设有与引导槽配合的引导凸起，引导凸起和引导槽之间设有驱动二级平台沿X轴方向运动的电磁致动单元三。
[0018]进一步地，一级底板设有U型槽一，一级Z轴运动单元设有与U型槽一配合的引导条一，U型槽一和引导条一之间设有电磁致动单元一；
[0019]一级Z轴运动单元设有U型槽二，一级Y轴运动单元设有与U型槽二配合的引导条二，U型槽二和引导条二之间设有电磁致动单元二。
[0020]进一步地，第二电磁驱动组件包含电磁致动单元四、电磁致动单元五和电磁致动单元六；
[0021]二级平台包含：
[0022]二级底板，其底部设有引导凸起，引导凸起和引导槽之间还设有用于驱动二级底板沿Z轴方向运动的电磁致动单元四；
[0023]二级Y轴运动单元，沿Y轴方向可动连接至二级底板，二级Y轴运动单元和二级底板之间设有驱动二级Y轴运动单元沿Y轴方向运动的电磁致动单元五；
[0024]二级X轴运动单元，沿X轴方向可动连接至二级Y轴运动单元，二级X轴运动单元和二级Y轴运动单元之间设有驱动二级X轴运动单元沿X轴方向运动的电磁致动单元六，运动平台连接至二级X轴运动单元。
[0025]进一步地，二级底板设有U型槽三，二级Y轴运动单元设有与U型槽三配合的引导条三，U型槽三和引导条三之间设有电磁致动单元五；
[0026]二级Y轴运动单元设有U型槽四，二级X轴运动单元与U型槽四配合，U型槽四和二级X轴运动单元之间设有电磁致动单元六。
[0027]进一步地，U型槽一和引导条一之间设有用于检测一级底板和一级Z轴运动单元之间相对位置的光栅尺传感器一；
[0028]U型槽二和引导条二之间设有用于检测一级Z轴运动单元和一级Y轴运动单元之间相对位置的光栅尺传感器二；
[0029]引导凸起和引导槽内设有用于检测一级Y轴运动单元和二级底板之间的X轴方向相对位置的光栅尺传感器三和用于检测一级Y轴运动单元和二级底板之间的Z轴方向相对位置的光栅尺传感器四。
[0030]U型槽三和引导条三之间设有用于检测二级底板和二级Y轴运动单元之间位置关系的光栅尺传感器五；
[0031]U型槽四和二级X轴运动单元之间设有用于检测二级Y轴运动单元和二级X轴运动单元之间位置关系的光栅尺传感器六。
[0032]进一步地，双级多自由度空间位置精密稳定系统还包含：
[0033]检测单元，用于检测运动平台的位置变化量；
[0034]当检测单元检测到的运动平台的位置变化量达到预设值时，控制器控制第一电磁驱动组件以调节运动平台；
[0035]当检测单元检测到的运动平台的位置变化量未达到预设值时，控制器控制第二电
磁驱动组件以调节运动平台。
[0036]进一步地，双级多自由度空间位置精密稳定系统还包含：
[0037]检测单元，用于检测运动平台在X轴、Y轴和Z轴三个方向上的位置变化量；
[0038]对于X轴方向的位置变化量，当检测单元检测到其量达到预设值时，控制器控制第一电磁驱动组件中的电磁致动单元三以调节运动平台，当检测单元检测到其未达到预设值时，控制器控制第二电磁驱动组件中的电磁致动单元六以调节运动平台；
[0039]对于Y轴方向的位置变化量，当检测单元检测到其量达到预设值时，控制器控制第一电磁驱动组件中的电磁致动单元二以调节运动平台，当检测单元检测到其未达到预设值时，控制器控制第二电磁驱动组件中的电磁致动单元五以调节运动平台。
[0040]对于Z轴方向的位置变化量，当检测单元检测到其量达到预设值时，控制器控制第一电磁驱动组件中的电磁致动单元一以调节运动平台，当检测单元检测到其未达到预设值时，控制器控制第二电磁驱动组件中的电磁致动单元四以调节运动平台。
[0041]进一步地，预设值的范围为0.1mm至2mm。
[0042]本专利技术的有益之处在于所提供的双级多自由度空间位置精密稳定系统，利用电磁直驱技术，减少了中间传动机械结构，实现了精度高、响应迅速的直线定位功能。
[0043]本专利技术的有益之处还在于所提供的双级多自由度空间位置精密稳定系统，实现了双级三自由度的空间位置调节，能够抵消空间范围内三自由度的振动/扰动，提高光学测试精度。
附图说明
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双级多自由度空间位置精密稳定系统，其特征在于，包含：运动平台；二级平台，连接至所述运动平台且位于所述运动平台的下方，所述二级平台设有第二电磁驱动组件以通过电磁致动的方式在多个方向上调节所述运动平台的位置；一级平台，连接至所述二级平台且位于所述二级平台的下方，所述一级平台设有第一电磁驱动组件以通过电磁致动的方式在多个方向上调节所述二级平台，从而调节所述运动平台的位置；控制器，用于连接至所述第一电磁驱动组件和所述第二电磁驱动组件以控制所述第一电磁驱动组件和所述第二电磁驱动组件。2.根据权利要求1所述的双级多自由度空间位置精密稳定系统，其特征在于，所述二级平台在所述第二电磁驱动组件的驱动下能够在X轴、Y轴和Z轴三个方向上调节所述运动平台的位置；所述一级平台在所述第一电磁驱动组件的驱动下能够在X轴、Y轴和Z轴三个方向上调节所述二级平台从而调节所述运动平台的位置。3.根据权利要求2所述的双级多自由度空间位置精密稳定系统，其特征在于，所述第一电磁驱动组件包含电磁致动单元一、电磁致动单元二和电磁致动单元三；所述一级平台包含：一级底板；一级Z轴运动单元，沿Z轴方向可动连接至所述一级底板，所述一级Z轴运动单元和所述一级底板之间设有驱动所述一级Z轴运动单元沿Z轴方向运动的所述电磁致动单元一；一级Y轴运动单元，沿Y轴方向可动连接至所述一级Z轴运动单元，所述一级Y轴运动单元和所述一级Z轴运动单元之间设有驱动所述一级Y轴运动单元沿Y轴方向运动的所述电磁致动单元二；一级X轴运动单元，沿X轴方向可动连接至所述一级Y轴运动单元，所述一级Y轴运动单元上设有引导槽，所述二级平台的底部设有与所述引导槽配合的引导凸起，所述引导凸起和所述引导槽之间设有驱动所述二级平台沿X轴方向运动的所述电磁致动单元三。4.根据权利要求3所述的双级多自由度空间位置精密稳定系统，其特征在于，所述一级底板设有U型槽一，所述一级Z轴运动单元设有与所述U型槽一配合的引导条一，所述U型槽一和所述引导条一之间设有所述电磁致动单元一；所述一级Z轴运动单元设有U型槽二，所述一级Y轴运动单元设有与所述U型槽二配合的引导条二，所述U型槽二和所述引导条二之间设有所述电磁致动单元二。5.根据权利要求4所述的双级多自由度空间位置精密稳定系统，其特征在于，所述第二电磁驱动组件包含电磁致动单元四、电磁致动单元五和电磁致动单元六；所述二级平台包含：二级底板，其底部设有所述引导凸起，所述引导凸起和所述引导槽之间还设有用于驱动所述二级底板沿Z轴方向运动的所述电磁致动单元四；二级Y轴运动单元，沿Y轴方向可动连接至所述二级底板，所述二级Y轴运动单元和所述二级底板之间设有驱动所述二级Y轴运动单元沿Y轴方向运动的所述电磁致动单元五；二级X轴运动单元，沿X轴方向可动连接至所述二级Y轴运动单元，所述二级X轴运动单
元和所述二级Y轴运动单元之间设有驱动所述二级X轴运动单元沿X轴方向运动的电磁致动单元六，所述运动平台连接至所述二级X轴运动单元。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柠，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：