光栅回转式压电微角度执行器的研究.pdf

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1、58传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第l期光栅回转式压电微角度执行器的研究张立，林玉池，赵关蓉，齐永岳，秦峰(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：介绍了一种基于圆光栅检测的回转式压电微角度执行器，采用尺蠖运动原理设计回转式压电电动机，运用C8051F005单片机产生四路控制信号，并采用直流放大式驱动电源放大控制信号驱动压电电动机，并通过圆光栅检测系统实时测量电动机联动盘回转角度，把测量值引入控制环节，实现最小步距为2．26”的全圆周匀速连续转动。关

2、键词：微角度；压电电动机；尺蠖运动；圆光栅；辨向细分中图分类号：TH712文献标识码：B文章编号：1000-9787(2010)01-0058-04’K一esearCln0nci‘rcu1lar~rat·i●ngrot·aryDl●eZ0e'leCt』rl●Cmicro-angleactuatorZHANGLi，LINYu—chi，ZHAOMet—rong，QIYong—yue，QINFeng(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyandInstruments，TianjinUniversity

3、，Tianjin300072，China)Abstract：Arotarypiezoelectricmicro—angleactuatorbasedondetectionofcirculargratingisintroduced，arotarypiezoelectricmotorisdesignedwiththeinchwormprinciple，andfour—channelcontrollingsignalsaregeneratedbyC8051F005singlechip，amplifiedbyDCampli~ingtypedrivingpowe

4、r，candrivethepiezoelectricmotor．Ameasuringsystemofcirculargratingisdesignedtomeasuretheslewingangleofthemotor，andthemeasurementisdrawnintocontrollingunit，constantvelocitycontinuousrotationisrealizedwithsmalleststepperangleof2．26”．Keywords：micro—angle；piezoelectricmotor；inchwormm

5、otion；circulargrating；directionsensingsub—division0引言1回转式压电电动机的工作原理随着科学技术的发展，在电子、光学、生物、制造等众多回转式微角度驱动装置利用了尺蠖运动原理，实现联技术领域中，迫切需要高精度、高分辨率、能够灵活控制的动盘和轴的连续匀速转动。如图1所示，这是回转式微角驱动与检测系统，用以直接进行有关工作或配合其他设备度压电电动机的工作原理简图，C，C为2个夹紧器，A，完成高精度的研究和应用。在纳米技术的许多领域，如，微A为2个促动器，(a)为放松状态，C。，C均放松，(b)为小机械零件装配

6、、MEMS组装、细胞操作、精密光学工程、精C夹紧C放松，(c)为C继续夹紧，同时，A，A伸张，由密加工、精密测量、大规模集成电路制造等领域，迫切需要此带动联动盘转过一个角度，(d)为C夹紧，(e)为A，A大行程高分辨率的角位移驱动定位系统，以实现高精度的收缩，通过C带动联动盘转动。如此(b)，(C)，(d)，(e)定位。但在国内外已有的研究成果中，虽然达到了高分辨状态反复交替，使固定在联动盘上的轴实现顺时针运动，将率与高精度，但缺少可连续匀速运动的大行程微角度执行C，C顺序颠倒，轴将逆时针转动，由于A。，A位移速度相器。等，因此，能保证轴的连续匀速旋转

7、。在A伸张和A收缩本文介绍的回转式压电微角度执行器，运用尺蠖运动交替时重叠了一段，此时，C，C。同时夹紧，以防c，C松原理，可实现全圆周行程、连续匀速的运动，在压电电动紧交替时，轴会发生瞬时失速。机上安装圆光栅，不仅能实现全圆周范围检测，而且，把角本文介绍的压电电动机是利用压电陶瓷的逆压电效应位移检测引入到控制系统中，可实现闭环控制，提高控制与特性来实现夹紧器与促动器的工作的，即在加规则波形的定位精度。信号的情况下，压电陶瓷产生规则的形变，由此促使夹紧收稿日期：2009-07-31基金项目：高等学校科技创新工程重大项目培育资金资助项目(708023)第

8、1期张立，等：光栅回转式压电微角度执行器的研究59有l000V／p~s的转换速率。其中，OP0