超磁致伸縮驅動的二自由度精密微定位系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自動化設備技術領域，具體涉及一種超磁致伸縮驅動的二自由度精密微定位系統。
【背景技術】
[0002]在大規模集成電路、航天技術、精密機械、精密加工等領域中迫切需要高精度的定位技術。在傳統的高精度定位系統中，多采用壓電陶瓷驅動器作為進給系統，但因壓電陶瓷驅動器存在工作電壓高、驅動力小、滯后大等缺點，使得定位系統的定位精度難以提高。
[0003]超磁致伸縮材料是一種新型的磁致伸縮功能材料，在低磁場驅動下能產生高達1500?2000ppm應變值高；直徑約1mm的超磁致伸縮棒材可產生約2000N的推力大；能量轉換效率高達約70% ;響應頻率最高可達2000Hz ;且其磁致伸縮性能不隨時間而變化，無疲勞，無過熱失效問題。
[0004]超磁致伸縮驅動器是利用超磁致伸縮材料的磁致伸縮效應制作而成的一種磁-機轉換器，可應用于精密閥門控制、精密流量控制、數控機床和精密機床的進給系統，具有納米級位移精確度、響應速度快、輸出力大、結構簡單等優異特性。
[0005]超磁致伸縮驅動的定位平臺是采用超磁致伸縮驅動器作為驅動系統的一種精密定位裝置。與采用傳統壓電陶瓷驅動器的定位平臺相比，采用超磁致伸縮驅動的定位平臺具有響應速度快，控制精度高、承受負載大等優異性能。但超磁致伸縮驅動器具有飽和非線性、磁滯特性，使得其輸出位移的回程誤差最高可達20%左右，不能滿足精密定位的要求。
[0006]目前，超磁致伸縮驅動的定位機構多是從結構上進行改進，例如申請號200610150582.7的專利提出一種超磁致伸縮材料驅動的微位移機構，是利用杠桿原理，在磁致伸縮棒與輸出桿之間設置放大機構，實現微位移放大；還例如申請號201110446226.0的專利提出一種線性輸出的磁致伸縮式直線驅動器，采用兩個徑向排繞層數不同、繞向相同的激勵線圈，互相串聯，使得磁致伸縮棒的前后兩段形變不一致，疊加后的線性度比傳統方式要好。
[0007]然而解決超磁致伸縮驅動的定位平臺的磁滯非線性問題，僅從結構上進行改進，通過增設新機構或者新結構不能從根本上解決精度低下的問題。
【實用新型內容】
[0008]針對現有技術的不足，本實用新型公開一種超磁致伸縮驅動的二自由度精密微定位系統，能夠解決目前利用超磁致伸縮驅動器作為定位平臺的驅動系統時，單純采用改進結構的方式不能從根本上提高其定位精度的問題。
[0009]為實現以上目的，本實用新型通過以下技術方案予以實現:一種超磁致伸縮驅動的二自由度精密微定位系統。包括底座、柔性鉸鏈平臺、擋塊、夾具、數據采集卡、導線、程控電流源、位移傳感器、超磁致伸縮驅動器和傳感器電源；
[0010]所述的柔性鉸鏈平臺設有X向驅動器安裝槽和Y向驅動器安裝槽，所述的X向驅動器安裝槽和Y向驅動器安裝槽位于柔性鉸鏈平臺相鄰的兩側邊，所述的柔性鉸鏈平臺通過螺釘固定在底座上；
[0011]所述的數據采集卡通過導線與程控電流源相連，負責發出控制信號；
[0012]所述的數據采集卡通過導線與位移傳感器相連，負責采集位移傳感器所測出的位移信號；
[0013]所述的程控電流源經導線與超磁致伸縮驅動器相連，負責為超磁致伸縮驅動器提供驅動電流；
[0014]所述的傳感器電源經導線與位移傳感器相連，負責為位移傳感器提供電源。
[0015]其中，所述的超磁致伸縮驅動器包括超磁致伸縮驅動器一和超磁致伸縮驅動器二 ；所述的超磁致伸縮驅動器一固定在柔性鉸鏈平臺的Y向驅動器安裝槽內；所述的超磁致伸縮驅動器二固定在柔性鉸鏈平臺的X向驅動器安裝槽內。
[0016]其中，所述的位移傳感器包括位移傳感器一和位移傳感器二 ；所述的位移傳感器一通過夾具一固定在柔性鉸鏈平臺上；所述的位移傳感器二通過夾具二固定在柔性鉸鏈平臺上。
[0017]其中，所述的擋塊包括擋塊一和擋塊二；所述的擋塊一固定在柔性鉸鏈平臺上，與位移傳感器一的觸頭相接觸；所述的擋塊二固定在柔性鉸鏈平臺上，與位移傳感器二的觸頭相接觸。
[0018]其中，還包括計算機；所述的計算機通過導線與數據采集卡連接，負責對采集到的數據進行處理，并發出控制信號到數據采集卡中。
[0019]其中，所述的導線包括數據線和電源線。
[0020]本實用新型公開一種超磁致伸縮驅動的二自由度精密微定位系統，采用兩個超磁致伸縮驅動器作為精密微定位平臺的驅動系統，在保證定位平臺具有響應速度快、負載大、精密控制等優異特性的前提下，實現二自由度同步控制；
[0021]采用柔性鉸鏈機構，對超磁致伸縮驅動器的輸出位移進行放大，在保證具有無機械摩擦、無間隙特性、運動靈敏度高特性的同時還具有超高的位移分辨率特性；
[0022]采用位移傳感器實時監測定位平臺的位移量，并通過數據采集卡反饋到計算機當中，采用相關誤差補償算法消除與理想位移之間的誤差，實現閉環控制，達到精密定位的要求。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本實用新型的整體結構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型中柔性鉸鏈平臺的結構示意圖；
[0026]圖3為本實用新型中數據采集卡的結構示意圖；
[0027]圖4為本實用新型中程控電流源的結構示意圖；
[0028]圖5為本實用新型中傳感器電源的結構示意圖；
[0029]圖6為本實用新型中超磁致伸縮驅動器一的結構示意圖；
[0030]圖7為本實用新型中超磁致伸縮驅動器二的結構示意圖；
[0031]圖8為本實用新型中位移傳感器一的結構示意圖；
[0032]圖9為本實用新型中位移傳感器二的結構示意圖。
[0033]圖中1、計算機，2、數據線，3、第一導線，4、傳感器電源，5、第一電源線，6、第二電源線，7、第三電源線，8、第四電源線，9、夾具一，10、位移傳感器一，11、擋塊一，12、底座，13、柔性鉸鏈平臺，14、夾具二，15、位移傳感器二，16、擋塊二，17、超磁致伸縮驅動器一，18、超磁致伸縮驅動器二，19、第二導線，20、第三導線，21、第四導線，22、第五導線，23、第六導線，24、程控電流源，25、第七導線，26、第八導線，27、數據采集卡，131、X向驅動器安裝槽，132、工作區域，133、柔性鉸鏈機構，134、Y向驅動器安裝槽，271、輸入端口一，272、輸入端口二，273、輸出端口一，274、輸出端口二，241、控制端口一，242、電流源正極一，243、電流源負極一，244、控制端口二，245、電流源正極二，246、電流源負極二，41、電源正極一，42、電源負極一，43、電源正極二，44、電源負極二，171、線圈正極一，172、線圈負極一，181、線圈正極二，182、線圈負極二，101、位移傳感器信號線一，102、位移傳感器電源正極一，103、位移傳感器電源負極一，151、位移傳感器信號線二，152、位移傳感器電源正極二，153、位移傳感器電源負極二。
【具體實施方式】
[0034]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0035]如圖1至圖9所示，本實用新型實施例所述的一種超磁致伸縮驅動的二自由度精密微定位系統。包括底座、柔性鉸鏈平臺、擋塊、夾具、數據采集卡、導線、程控電流源、位移傳感器、超磁致伸縮驅動器和傳感器電源；
[0036]所述的柔性鉸鏈平臺設有X向驅動器安裝槽和Y向驅動器安裝槽，所述的X向驅動器安裝槽和Y向驅動器安裝槽位于柔性鉸鏈平臺相鄰的兩側邊，所述的柔性鉸鏈平臺通過螺釘固定在底座上；
[0037]所述的數據采集卡通過導線與程控電流源相連，負責發出控制信號；
[0038]所述的數據采集卡通過導線與位移傳感器相連，負責采集位移傳感器所測出的位移信號；
[0039]所述的程控電流源經導線與超磁致伸縮驅動器相連，負責為超磁致伸縮驅動器提供驅動電流；
[0040]所述的傳感器電源經導線與位移傳感器相連，負責為位移傳感器提供電源。
[0041]其中，所述的超磁致伸縮驅動器包括超磁致伸縮驅動器一和超磁致伸縮驅動器二 ；所述的超磁致伸縮驅動