文獻回顧

表面輪廓量測的致動平台在整個量測系統中有著關鍵影響地位，致動速度與 行程影響了成像的速度與面積，位移時的平穩度以及重現性皆會影響掃描成像品 質。壓電致動平台因為解析度高、發熱少、控制容易與體積小等優點，常被應用 於精密定位系統中。

2012 年 Guliyev 等人[3]開發一雙軸高速壓電掃描平台，如圖 1. 1 所示，採 用兩組積層式壓電塊作為致動源，透過特殊的Ω狀撓性結構減少雙軸的耦合現象，

並透過內嵌在 L 形導引中的壓電位移感測器達成位置回饋。整體掃描範圍可達 6 × 6 μm²，共振頻達 26 kHz，可執行高速且大行程之掃描。

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圖 1. 1 Guliyev 等人開發之高速壓電掃描平台 [3]

2013 年 Wang 等人[4]開發一壓電材料致動的三軸定位平台，如圖 1. 2 所示，

利用四個碳纖棒作為 X 和 Y 軸的行程放大機構，設計以壓電蜂鳴片作為致動元 件，除了大幅度降低驅動電壓之外，還具有低電容值的特性，也使致動遲滯現象 更為減少。X 和 Y 軸行程可達 15 μm，共振頻為 360 Hz；Z 軸行程達 3.5 μm，

共振頻為 4.12 kHz。

圖 1. 2 Wang 等人開發之壓電定位平台整體架構 [4]

2013 年 Takayuki 等人[5]開發一光學斷層掃描用共振式壓電致動單軸旋轉平 台，如圖 1. 3 所示。平台是透過壓電薄膜驅動，利用撓性結構與共振操作來放 大旋轉行程，驅動電壓低於 1.3 V。當其驅動於180 Hz時，旋轉角度可達162^°， 斷層掃瞄的截面範圍可達4.6 × 2.3 (mm)。

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圖 1. 3 Takayuki 等人開發之壓電大角度掃描致動器 [5]

2014 年 Sunghyun 等人[6]開發一雙軸光學掃描平台，如圖 1. 4 所示。利用 兩片梳狀電極通電後所產生之靜電力致動，透過數種材料整合成電迴路，結構極 為緊致。雙軸行程均可達±40 μm，X, Y 軸共振頻率分別為3.238 kHz與2.198 kHz。

圖 1. 4 Sunghyun 等人開發之雙軸光學掃描用平台 [6]

2009 年 Zhao 等人[8]開發一共振式掃描平台，如圖 1. 5 所示。利用長方石 英棒為致動源，以共振致動來放大快軸行程，慢軸採用市售定位平台，適用於空

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氣或液體中。掃描範圍可達37.5 × 37.5 μm²，量測速度夠快足以掃描活體細菌的 動態樣貌。。

圖 1. 5 Zhao 等人開發之共振式掃描平台 [8]

2000 年 Gaudenzi 等人[9]開發主動式壓電減振系統，如圖 1. 6 所示。於鋁製 懸臂樑根部上下各安裝一壓電陶瓷片，分別提供主動消振補償與振幅量測，完成 單一輸入和單一回饋訊號的閉迴路系統，以位置控制與速度控制達成減振補償。

圖 1. 6 Gaudenzi 等人開發之主動式壓電減振系統 [9]

2008 年，Yi 等人[10]開發出適用於車輛機器人與車輛的壓電式輪胎監測系 統，如圖 1. 7 所示。將兩片壓電片黏貼於輪胎內側，檢測輪胎形變，以達成即 時監控輪胎與地面的接觸狀況和推測地面磨擦係數。

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(a)兩組壓電感測器安裝於輪胎內側 (b)訊號處理模組 圖 1. 7 Yi 等人開發之壓電式智慧型輪胎監測系統 [10]

壓電致動器的高解析量測性能的特性，應用於高精密度定位平台的致動源以 及回饋量測系統十分廣泛。也有不少掃描平台利用共振方式來放大行程和加速掃 描速度。結合各種量測功能，即可達成高速掃描量測系統。