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低寄生位移柔性平行微夹持器拓扑优化设计 被引量：2
1
作者 汪启亮 刘通 +3 位作者 李永起 魏健鸣 徐美娟 洪永烽 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期2577-2584,2591,共9页
针对压电驱动柔性微夹持器在夹持过程中易产生旋转和滑移现象,不能很好地实现稳定夹持的问题,采用连续体结构拓扑优化方法设计了柔性微夹持器。采用固体各向同性材料惩罚模型拓扑描述方法,将输出位移与输入位移比最大、旋转角度最小、... 针对压电驱动柔性微夹持器在夹持过程中易产生旋转和滑移现象,不能很好地实现稳定夹持的问题,采用连续体结构拓扑优化方法设计了柔性微夹持器。采用固体各向同性材料惩罚模型拓扑描述方法,将输出位移与输入位移比最大、旋转角度最小、寄生位移最小和末端刚度作为优化目标。使用分层序列法将拓扑优化问题分为两个阶段,建立了柔性平行微夹持器的拓扑优化设计模型,用优化准则法求解得到低寄生位移柔性平行微夹持器,与未抑制旋转角度和寄生位移的微夹持器进行仿真对比,验证了算法的有效性。加工微夹持器并测得单位寄生旋转和相对寄生位移分别为0.00138427 mrad/μm和0.7%,具有较低的寄生位移和旋转角度,能够实现平行夹持,验证了设计的有效性。 展开更多
关键词 柔性微夹持器 寄生位移 单位寄生旋转 平行夹持
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寄生式时栅角位移传感器的新型动态解算系统 被引量：2
2
作者 王伟 彭东林 +1 位作者 石照耀 赵勇图 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2217-2224,共8页
为了将时栅角位移传感器应用于运动控制场合,设计了一套新型的测角解算系统。相比传统测角解算系统,该系统不仅实现了时栅角位移传感器的动态测量,而且降低了系统成本,有利于传感器高集成度、低成本设计。首先利用优化的坐标旋转数字计... 为了将时栅角位移传感器应用于运动控制场合,设计了一套新型的测角解算系统。相比传统测角解算系统,该系统不仅实现了时栅角位移传感器的动态测量,而且降低了系统成本,有利于传感器高集成度、低成本设计。首先利用优化的坐标旋转数字计算方法(CORDIC)进行角度粗解算,然后利用三角函数在0附近微区间内呈现线性特性实现了高分辨率的误差线性补偿,完成角度的精解算。减少迭代次数的同时达到了较高的输出精度,实时性高。最后讨论算法本身带来的测量误差,同时,对整个系统的误差进行了溯源。以寄生式时栅角位移传感器为载体,通过调整了传感器的激励输入和利用高速AD的过采样技术,实现了基于寄生式时栅角位移传感器的整个解算系统的设计,同时搭建了测试实验平台,实验结果表明,在传感器输出信号较理想情况下,且允许的速度范围内,系统测量误差小于10″,可以满足动态测量场合下时栅角位移传感器的应用。 展开更多
关键词 CORDIC算法 寄生式时栅角位移传感器 动态测量
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低寄生性能均衡的柔顺导向平台优化设计与实验
3
作者 郑诚心 孙小庆 +2 位作者 孙志宏 缪翌杰 侯秀松 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1891-1901,共11页
受青蛙后肢的运动过程和对称式结构的启发,提出一种兼顾长行程和较高工作频率的柔顺刀具导向平台,解决了刀具导向平台中直驱式工作行程短和放大式工作频率低的问题。首先,提出柔顺导向平台初步模型,确定重要杆件长度。其次,利用有限元... 受青蛙后肢的运动过程和对称式结构的启发,提出一种兼顾长行程和较高工作频率的柔顺刀具导向平台,解决了刀具导向平台中直驱式工作行程短和放大式工作频率低的问题。首先,提出柔顺导向平台初步模型,确定重要杆件长度。其次,利用有限元分析对初步模型进行多目标优化设计,并采用熵权法和优劣解距离法(TOPSIS)进行得分排序。在此基础上,进一步利用有限元分析进行结构的多工况拓扑优化。最后,加工试验样机进行实验测试。有限元分析和试验结果表明:该导向平台放大比为4.67,最大行程可达90μm左右,一阶固有频率为1765 Hz,实现了长行程和高频率的运动;同时,导向平台的分辨率可达亚微米级,轨迹跟踪误差约为2%。综合仿真结果和实验测试结果,所提出来的柔顺刀具导向平台可以实现精密导向运动。 展开更多
关键词 柔顺机构 压电驱动 长行程 高频 寄生位移
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面向空间引力波探测的激光精密指向机构关键性能测试(特邀)
4
作者 李阳 刘彩云 +7 位作者 傅昌康 张鸿铭 郭弘扬 赵梦阳 高瑞弘 王强 贺东 黄永梅 《光子学报》 北大核心 2025年第2期3-14,共12页
针对超前指向机构的测试需求,采用外差干涉光学系统和差分波前传感技术,以实现角度和距离的高精度一体式测量,并且对系统中的四种主要噪声源进行了分析。实验结果表明在10 mHz~1 Hz的频段内,所研制的超前指向机构指向控制噪声优于10 nra... 针对超前指向机构的测试需求,采用外差干涉光学系统和差分波前传感技术,以实现角度和距离的高精度一体式测量,并且对系统中的四种主要噪声源进行了分析。实验结果表明在10 mHz~1 Hz的频段内,所研制的超前指向机构指向控制噪声优于10 nrad/Hz^(1/2);在20 mHz~1 Hz的频段内,寄生位移噪声优于10 pm/Hz^(1/2)。验证了超前指向机构的性能指标,为推进空间引力波探测的相关技术发展提供了一定的参考依据。 展开更多
关键词 引力波探测 超前指向机构 差分波前传感 寄生位移 精密指向 低频噪声
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基于大位移柔性结构的动镜支撑机构设计及研究 被引量：2
5
作者 张明月 杨洪波 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期2595-2601,共7页
针对傅里叶红外光谱仪系统对动镜支撑机构高精度高带宽的要求,采用平行簧片结构设计了一种动镜柔性支撑机构。首先分析了平行簧片柔性结构的特点,通过理论分析给出了动镜支撑机构的设计依据,采用有限元方法分析了机构的动态响应和静态响... 针对傅里叶红外光谱仪系统对动镜支撑机构高精度高带宽的要求,采用平行簧片结构设计了一种动镜柔性支撑机构。首先分析了平行簧片柔性结构的特点,通过理论分析给出了动镜支撑机构的设计依据,采用有限元方法分析了机构的动态响应和静态响应,同时与两杆移动机构进行了对比,结果表明结构的一阶固有频率为244.79 Hz,系统位移为14 mm时产生的垂直于移动方向的寄生位移为0.611μm,最大应力值为131MPa,性能明显优于两杆移动机构。通过理论分析和有限元分析为该机构的深入研究和实际应用奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 支撑机构 簧片 寄生位移 固有频率
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三角混合两级杠杆微位移放大机构的设计及性能分析
6
作者 丰飞 傅雨晨 +1 位作者 范伟 马举 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期161-167,共7页
针对压电执行器和压电驱动平台输出行程有限的问题,设计了一种三角混合两级杠杆微位移放大机构。首先,理论推导了该微位移放大机构的位移放大公式,得到了位移放大比;其次,分析了不同类型两级杠杆结构支点铰链对施加载荷的敏感性;最后,利... 针对压电执行器和压电驱动平台输出行程有限的问题,设计了一种三角混合两级杠杆微位移放大机构。首先,理论推导了该微位移放大机构的位移放大公式,得到了位移放大比;其次,分析了不同类型两级杠杆结构支点铰链对施加载荷的敏感性;最后,利用ANSYS软件对机构进行静力学和动力学仿真,对机构的相对寄生运动比和固有频率进行了分析。结果表明:当选取直梁形铰链作为两级杠杆结构的支点铰链时,机构对施加载荷的敏感性较强;机构位移放大比理论值与仿真值的相对误差为9.56%,相对寄生运动比为0.348 2,且1阶固有频率最佳。所设计的微位移放大机构具有较小的寄生位移、较强的抗干扰能力和较好的动力学性能。研究结果为压电驱动器或快速反射镜支撑结构实现大量程的位移输出提供了一定的理论指导。 展开更多
关键词 三角混合两级杠杆 有限元分析 寄生位移 固有频率
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星载迈克尔逊干涉仪直线动镜的柔性支撑结构研究
7
作者 杨帅 孙剑 +7 位作者 严强强 冯玉涛 田飞飞 郝雄波 畅晨光 朱军 王灵杰 姚舜 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期203-212,共10页
针对传统迈克尔逊干涉仪动镜支撑结构存在成本高、寿命低、维护难度大、大行程大负载下导向精度差的问题,设计了一种高精度迈克尔逊干涉仪角镜柔性支撑结构,具有低成本、高精度、大负荷的优点。提出以柔性支撑结构的承载能力、行程和导... 针对传统迈克尔逊干涉仪动镜支撑结构存在成本高、寿命低、维护难度大、大行程大负载下导向精度差的问题,设计了一种高精度迈克尔逊干涉仪角镜柔性支撑结构,具有低成本、高精度、大负荷的优点。提出以柔性支撑结构的承载能力、行程和导向精度为优化目标的结构刚度模型,选择材料和尺寸参数,开展运动结构设计。有限元分析结果表明该支撑结构在1.5 kg的负载(角镜)下,当行程达到4.5 mm时,柔性结构的最大拉应力约为169 MPa,结构安全裕量为1.98,角镜竖直方向的寄生位移小于4.1μm。专项测试结果显示,支撑结构承载1.5 kg负载(角镜)在4.5 mm行程内,竖直方向的寄生位移小于4.7μm,直线度的均方根误差为1.5μm,与设计结果较吻合,可以满足星载迈克尔逊干涉仪对高精度直线动镜的支撑要求。 展开更多
关键词 迈克尔逊干涉仪 动镜 柔性支撑结构 刚度模型 寄生位移
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压电陶瓷驱动的长行程快刀伺服机构设计 被引量：16
8
作者 闫鹏 李金银 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期390-397,共8页
压电陶瓷驱动的快刀伺服技术是加工光学自由曲面等复杂曲面的有效方法。为了突破压电陶瓷驱动快刀伺服机构的行程局限,本文采用二级杠杆放大机构,设计了一种压电陶瓷驱动的长行程快刀伺服机构,实现了快刀伺服机构的长行程输出性能并消... 压电陶瓷驱动的快刀伺服技术是加工光学自由曲面等复杂曲面的有效方法。为了突破压电陶瓷驱动快刀伺服机构的行程局限,本文采用二级杠杆放大机构,设计了一种压电陶瓷驱动的长行程快刀伺服机构,实现了快刀伺服机构的长行程输出性能并消除了机构的寄生位移。基于伪刚体模型和拉格朗日原理对机构进行了动力学建模,综合行程和固有频率性能优化了机构参数并进行了有限元仿真和实验验证。机构等效刚度和固有频率的理论模型和有限元仿真结果误差分别为6.4%和1.6%,验证了理论模型的有效性。实验结果进一步表明,所设计的快刀伺服机构可实现100μm的输出行程同时具有730 Hz的固有频率,验证了所设计机构用于快刀伺服加工的有效性。系统的闭环跟踪实验也验证了系统良好的跟踪性能。 展开更多
关键词 快刀伺服 长行程 光学自由曲面加工 杠杆放大机构 寄生位移
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