一种压电作动微纳偏转平台

技术领域

本发明涉及反射镜稳像领域，特别是一种压电作动微纳偏转平台。

背景技术

相机是现代科技中获取图像信息的重要设备之一，成像质量是相机最重要的性能指标。稳像是提高成像质量的关键技术，其本质是抑制相机振动对成像质量的影响。相机振动可分为线振动和角振动。压电稳像是利用压电陶瓷叠堆快速动态响应、高分辨率、大驱动力、尺寸小、刚度高及不受磁场影响等优点，对相机振动主动位移补偿，起到主动降振、隔振的作用。角振动是影响成像质量的主要因素，因此需要高性能的转动稳像平台来抑制角振动的影响。如一自由度θ

发明内容

本发明的目的在于提供一种位移放大与平台偏转同时实现的压电驱动微纳偏转平台，无需固定支撑铰链，单压电陶瓷叠堆实现传统双叠堆的偏转效应。利用两个对称L型杠杆结构，位移放大与平台偏转同时进行，具有大转动行程的优势。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种压电作动微纳偏转平台，其特征在于，包括转动台、L型杆、转动块、支撑杆、预紧螺栓、T型顶块、压电陶瓷叠堆、旋转垫块，所述转动台设置在所述两L型杆上方，左L型放大杆与右L型放大杆左右对称布置，三个转动块包括第一转动块、第二转动块、第三转动块，让两个L型杆与底座和支撑杆连接起来，构成结构闭环，环内装配压电陶瓷叠堆，通过预紧螺栓、顶块、旋转垫块固定，所述T型顶块上设置有导杆，所述预紧螺栓拧入所述底座中，所述预紧螺栓的底端顶在所述T型顶块的导杆上，对压电陶瓷叠堆预紧时，使其受正压力，所述导杆与所述底座间隙配合，可以轻松滑动，所述旋转垫块与支撑杆具有柱面的凹凸槽进行形位配合，所述旋转垫块与所述支撑杆构成转动副，使压电陶瓷叠堆的水平推力作用在支撑杆上，不影响支撑杆的转动与位移放大。

优选地，一种压电作动微纳偏转平台包括、左L型放大杆、右L型放大杆、支撑立柱，三个转动块，各尺寸结构在考虑杠杆放大比、输出刚度、运动精度的条件下进行优化设计，使偏转平台转动行程最大。

优选地，偏转主体构件采用线切割一体化加工而成，各部件之间均采用柔性铰链连接，保证了运动的连续性，减少关键部件由于装配原因产生不必要的误差。

优选地，旋转垫块与支撑杆通过凹凸柱面形状配合，构成转动副，使压电陶瓷叠堆推力水平输出，保证压电陶瓷叠堆的输出效果，并且避免受到弯矩影响其寿命。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

T型顶块上的导杆使预紧力垂直均匀作用于压电陶瓷叠堆。旋转垫块与支撑杆凹凸柱面配合，构成转动副使叠堆位移水平输出，有助于保护压陶瓷电叠堆和位移放大，转轴在偏转平台中央，良好的承载能力好，结构相对稳定，不易失稳倾覆。仿真得到结构的一阶模态为854Hz，压电陶瓷叠堆的输出位移与平台角度偏转比值为5.09mrad/μm，满足实际的工程需求。因此，该压电驱动微纳偏转平台使用的新偏转方法，为提升转动台行程提供了可行性方案。

附图说明

图1为本发明的分体结构示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的装配结构示意图；

图4为本发明的侧视结构示意图；

图5为本发明的工作状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域的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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；其次，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参见图1-图5，图1为本发明的分体结构示意图；图2为本发明的整体结构示意图；图3为本发明的装配结构示意图；图4为本发明的侧视结构示意图；图5为本发明的工作状态示意图。

本发明的实施例提供一种压电作动微纳偏转平台，图中各标号数字对应的部件名称如下：转动台1、预紧螺栓2、T型顶块3、压电陶瓷叠堆4、旋转垫块5、第一转动块6、12、13、左L型杆7、右L型杆8、支撑杆9、柔性铰链11、第三转动块12、第二转动块13、底座14。

T型顶块3与底座14间隙配合，预紧螺栓2拧入底座14中，顶在T型顶块的导杆上，压电陶瓷叠堆4水平夹装在T型顶块3与旋转垫块5之间，旋转垫块5与支撑杆构成转动副。第一转动块6、第三转动块12、第二转动块13呈直线阵列排布，左L型杆7与右L型8杆背对背对称布置由第三转动块12连接，其中左L型杆通过第一转动块6与底座14相连，右L型杆通过第二转动块13与支撑杆相连，三个转动块连接点上下交替布置呈直线阵列排布，连接起各部件构成一个运动传递链，在结构上形成闭环，环内夹装压电陶瓷叠堆，通过支撑杆与L型杆，两次杠杆放大，传递到偏转平台上。

偏转主体构件采用线切割一体化加工而成，各部件之间均采用柔性铰链11连接，保证了运动的连续性，减少关键部件由于装配原因产生不必要的误差。

本发明的使用和工作方法为：

第一步转动预紧螺栓2，推动T型顶块3的导杆10，沿水平方向压紧压电陶瓷叠堆4。

第二步在压电陶瓷叠堆4施加一个梯形电压，随着电压增加，压电陶瓷叠堆4输出位移推动旋转垫块向右移动，支撑杆9绕偏转主体构件底端的柔性铰链11摆动，根据杠杆放大原理，支撑杆9，进行了压电陶瓷叠堆4的第一次位移放大，放大后的位移传输到转动块13上，三个转动块顺时针转动，而两L型杆逆时针转动，右L型杆8逆时针拉动转动台1向下运动，左L型杆7逆时针推动转动台1向上移动，通过两L型杆的位移作用到偏转平台1上，位移进行了第二次放大，上下高度差的叠加增大了转动行程。

第三步反射镜粘贴在转动台1上，通过控制电压，调节平台偏转，改变反射光的角度，使光源垂直打在光敏元件，弥补相机振动的影响，从而提高成像质量。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

T型顶块3的导杆10使预紧力均匀的作用在压电陶瓷叠堆4上，旋转垫块5与支撑杆9上的转动副，可以将压电陶瓷叠堆4的位移水平输出，在支撑杆上放大，避免了压电陶瓷叠堆4在支撑杆的转动中受到弯矩力，影响压电陶瓷叠堆的寿命。

转动台可以在无中间固定铰链的情况下实现平台偏转，转轴置中，结构相对稳定，转动台不易失稳倾覆，结构一阶模态为854Hz，满足工程需求。而且压电陶瓷叠堆4的驱动位移与转动台1转动弧度的比为5.09mrad/μm，为提升转动台1行程提供了可行性方案。

因此，本发明提供了一种压电作动微纳偏转平台，无需固定支撑铰链，一个压电陶瓷叠堆便可实现传统两个压电陶瓷叠堆的效果，并且也增大了转动行程。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。