光栅拼接技术是获得拍瓦激光系统中大口径光栅的一种有效技术途径。通过设计五自由度并联拼接机构, 采用滚珠丝杠+压电陶瓷的宏/微双重驱动技术实现毫米工作范围内纳米精度的定位。通过基于有限元法的位移耦合特性分析表明, 该机构具有较高的线性度, 位移耦合所产生的误差为纳米级, 光栅拼接的相对角度偏差小于0.2 μrad, 位移偏差小于20 nm。将两块200 mm×400 mm的光栅安装在该拼接机构上进行实验研究, 获得了清晰的远场焦斑图像, 证明该机构可以满足大口径拼接光栅系统的精度要求。

为了实现3-RRR柔顺并联精密定位平台的精确运动, 研究了它的封闭形式精确运动模型和尺寸优化设计。采用卡氏第二定理建立精密定位平台的封闭式柔度模型。根据柔顺并联机构的结构特点, 将其划分为3个对称分布的运动支链, 并结合铰链的柔度模型和机构力传递关系分别推导出各个支链的刚度模型, 整个系统的刚度为所有支链在同一坐标系下的刚度的叠加。建立的刚度模型是以柔性铰链的柔度为变量的封闭形式模型。根据柔度矩阵可得到反映输入位移和输出位移之间关系的雅可比矩阵。理论模型与有限元分析的比较结果显示, 两者所得的运动模型误差为1.0%～9.5%, 证明了所推导运动模型的正确性和精确性。根据雅可比矩阵的封闭公式, 分析其对结构参数的灵敏度, 并由此选出对平台运动特性影响较大的优化设计变量。提出以最大化平台工作空间为目标, 以铰链强度、最大输入力、几何尺寸和输入耦合为约束的优化模型。结果表明, 优化后的结构参数能获得更大的输出位移, 说明该方案能满足优化设计要求。