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具有電容位移傳感器的高性能閉環(huán)多軸納米定位系統(tǒng)平臺(tái),結(jié)合直接測量和并聯(lián)運(yùn)動(dòng)

研生PIEZOXYZ所研發(fā)的具有電容位移傳感器的高性能閉環(huán)多軸納米定位系統(tǒng)平臺(tái),結(jié)合直接測量和并聯(lián)運(yùn)動(dòng)。在多軸壓電陶瓷納米定位系統(tǒng)中使用時(shí),允許同時(shí)測量所有自由度,并積極彌補(bǔ)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向錯(cuò)誤(主動(dòng)軌跡控制概念),實(shí)時(shí)校準(zhǔn)多軸運(yùn)動(dòng)誤差,有效避免串聯(lián)或疊層結(jié)構(gòu)的定位系統(tǒng)所帶來的誤差疊加。電容傳感器是給出最佳定位分辨率結(jié)果的最精準(zhǔn)的測量系統(tǒng)。

 

無摩擦零間隙的柔性鉸鏈導(dǎo)向系統(tǒng)帶來高精度的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向

壓電納米位移臺(tái)內(nèi)部使用無摩擦及空回的高精度柔性鉸鏈并聯(lián)導(dǎo)向系統(tǒng),采用有限元仿真分析優(yōu)化柔性鉸鏈結(jié)構(gòu),柔性導(dǎo)向系統(tǒng)具有超高的導(dǎo)向精度,可提供超高平面度的納米掃描,柔性鉸鏈導(dǎo)向具有高剛性、高負(fù)載、無摩擦、無磨損、無需潤滑、免維護(hù)等特點(diǎn)。它們的剛性可實(shí)現(xiàn)高負(fù)載能力,且它們對沖擊和振動(dòng)不敏感。真空兼容,可在很廣的溫度范圍內(nèi)工作。

 

采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的六維高精度柔性鉸鏈并聯(lián)式壓電納米定位平臺(tái)

六軸并聯(lián)納米定位系統(tǒng)用于在六個(gè)自由度上(即三條線性軸和三條旋轉(zhuǎn)軸)實(shí)現(xiàn)負(fù)載進(jìn)行納米級的精準(zhǔn)移動(dòng)與定位、校準(zhǔn)以及移置。六維并聯(lián)柔性鉸鏈壓電平臺(tái)內(nèi)置高性能壓電陶瓷,內(nèi)部使用無摩擦及空回的柔性鉸鏈導(dǎo)向機(jī)構(gòu),采用中空式并聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成,且中央通孔較大,非常適合應(yīng)用于超高精度的納米級精密定位掃描系統(tǒng)中,可更好的集成于精密定位掃描系統(tǒng)中。

 

內(nèi)置電容式精密位移傳感器,實(shí)現(xiàn)亞納米分辨率

壓電納米定位臺(tái)內(nèi)置電容式精密位移傳感器進(jìn)行全閉環(huán)的位置反饋,電容式傳感器以亞納米分辨率進(jìn)行測量,且無接觸。它們可確保優(yōu)異的運(yùn)動(dòng)線性、長期穩(wěn)定性和千赫茲范圍的帶寬,確保納米定位臺(tái)具有極佳的運(yùn)動(dòng)控制精度,定位精度、分辨率和穩(wěn)定性可以達(dá)到納米量級,定位穩(wěn)定時(shí)間僅為毫秒量級。

  

采用無磁材質(zhì)設(shè)計(jì)制造,不受磁場的影響

壓電納米位移臺(tái)為無磁材質(zhì),使用過程中不產(chǎn)生磁場同時(shí)也不受磁場的影響。

 

主動(dòng)彌補(bǔ)串?dāng)_測量誤差,保證納米定位系統(tǒng)有效避免多軸運(yùn)動(dòng)串?dāng)_

研生PIEZOXYZ所研發(fā)的集成納米級電容位移傳感器的壓電陶瓷柔性鉸鏈位移臺(tái),通過非接觸式多軸直接測量,實(shí)時(shí)檢測運(yùn)動(dòng)對另一個(gè)軸的串?dāng)_,主動(dòng)彌補(bǔ)串?dāng)_測量誤差,保證納米定位系統(tǒng)有效避免多軸運(yùn)動(dòng)串?dāng)_,并且較高的傳感器帶寬可提供絕佳的動(dòng)態(tài)性能。研生的低噪聲集成線性化納米定位系統(tǒng)在測量直線度和平面度方面技術(shù)優(yōu)勢顯著。

 

內(nèi)置高性能壓電陶瓷促動(dòng)器帶來超長使用壽命

壓電陶瓷促動(dòng)器由環(huán)氧脂質(zhì)涂層包裹,具有優(yōu)異的防潮特性,避免漏電流增大造成故障。壓電陶瓷促動(dòng)器比傳統(tǒng)式壓電促動(dòng)器的使用壽命更長,性能更穩(wěn)定,可實(shí)現(xiàn)無故障運(yùn)行1000億個(gè)循環(huán)。

 

可提供適用于復(fù)雜真空應(yīng)用版本

壓電陶瓷納米定位系統(tǒng)中使用的所有部件均非常適合于在真空環(huán)境中使用。操作無需潤滑劑或潤滑脂。壓電陶瓷納米定位系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)極低的排氣率。

 

并聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)大承載、高精度、高動(dòng)態(tài)的多至六自由度并聯(lián)運(yùn)動(dòng)

壓電平臺(tái)采用獨(dú)特的并聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊。在6軸并聯(lián)運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)中,所有壓電促動(dòng)器直接作用于同一個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái),即所有軸都被設(shè)計(jì)成具有相同的動(dòng)態(tài)特性,從而顯著減小移動(dòng)質(zhì)量,使所有軸具有最小的質(zhì)量慣性和相同的動(dòng)態(tài)性設(shè)計(jì),使整體運(yùn)動(dòng)面具有更輕的質(zhì)量和更低的慣量,可實(shí)現(xiàn)快速、高動(dòng)態(tài)和高精密的多軸運(yùn)動(dòng)且每軸具有相同的動(dòng)態(tài)性。相較于串聯(lián)式壓電掃描臺(tái),并聯(lián)式壓電掃描臺(tái)具有更高的負(fù)載、更高的動(dòng)態(tài)性和更優(yōu)的運(yùn)動(dòng)精度。

 

直接位置測量帶來超高的運(yùn)動(dòng)控制精度

位移變化可直接在納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上測量,完全不受驅(qū)動(dòng)或?qū)蛟挠绊?。這樣可以實(shí)現(xiàn)最佳的重復(fù)定位精度、優(yōu)異的穩(wěn)定性和剛性、快速響應(yīng)控制。

 

多軸并聯(lián)壓電陶瓷納米定位系統(tǒng),進(jìn)行實(shí)時(shí)的位置校準(zhǔn),主動(dòng)補(bǔ)償多軸的串?dāng)_誤差

在多軸并聯(lián)壓電陶瓷納米定位系統(tǒng)中,所有壓電陶瓷促動(dòng)器直接并聯(lián)作用于單一運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上,這意味著可以為所有軸設(shè)計(jì)出具有相同的動(dòng)態(tài)特性,從而可以大幅降低移動(dòng)負(fù)載的質(zhì)量,同時(shí)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可比串行堆疊或嵌套結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得更緊湊,并配置有多軸同時(shí)測量的非接觸式電容位移傳感器,進(jìn)行實(shí)時(shí)的位置校準(zhǔn),主動(dòng)補(bǔ)償多軸的串?dāng)_誤差,從而單個(gè)軸的誤差和質(zhì)量不會(huì)累積。由于最小化質(zhì)量慣性,并聯(lián)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可提供多達(dá)6個(gè)水平的自由度和所有軸的高動(dòng)態(tài)。

                                                                                     

◆ 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)時(shí)間和更高的多軸精度;

◆ 無摩擦柔性鉸鏈并聯(lián)導(dǎo)向可實(shí)現(xiàn)極高的運(yùn)動(dòng)精度;

◆ 高性能壓電陶瓷促動(dòng)器帶來超長使用壽命;

◆ 內(nèi)置精密位移傳感器進(jìn)行全閉環(huán)位置反饋,開/閉環(huán)可供選擇。

 

● 掃描顯微鏡

● 超分辨率顯微鏡

● 生物技術(shù)

● 掩模/晶圓定位

● 樣本定位

● 干涉測量

● 計(jì)量

                                                                                                    

                                                 

型號

P681C

P682C

P684C

單位

公差

運(yùn)動(dòng)自由度

X,Y,Z,θx,θy,θz

X,Y,Z,θx,θy,θz

X,Y,Z,θx,θy,θz

-

-

促動(dòng)器運(yùn)動(dòng)和定位

 

 

 

 

 

促動(dòng)器運(yùn)動(dòng)軸數(shù)

6

6

6

-

-

傳感器類型

電容式,直接測量

電容式,直接測量

電容式,直接測量

-

-

開環(huán)行程[-20V~+150V

120

250

500

μm

±20%

閉環(huán)行程[0V~+120V

100

200

400

μm

±20%

開環(huán)分辨率

0.6

1.3

2.5

nm

typ.

閉環(huán)分辨率[16bit DAC

1.6

3.1

6.2

nm

typ.

閉環(huán)線性度

0.03

0.03

0.03

%F.S.

typ.

重復(fù)定位精度

±2

±3

±5

nm

typ.

納米臺(tái)運(yùn)動(dòng)行程

 

 

 

 

 

開環(huán)直線行程[-20V~+150V

120x120x120

250x250x250

500x500x500

μm

±20%

閉環(huán)直線行程[0V~+120V

100x100x100

200x200x200

400x400x400

μm

±20%

開環(huán)偏轉(zhuǎn)行程[-20V~+150V

2.5x2.5x2

5x5x4

10x10x8

mrad

±20%

閉環(huán)偏轉(zhuǎn)行程[0V~+120V

2x2x1.6

4x4x3.2

8x8x6.4

mrad

±20%

機(jī)械特性

 

 

 

 

 

運(yùn)動(dòng)方向剛度@X,Y,Z

1.2/1.2/1.2

1.0/1.0/1.0

0.4/0.4/0.4

N/μm

±20%

空載諧振頻率@X,Y,Z

140/140/230

120/120/200

50/50/90

Hz

±20%

運(yùn)動(dòng)方向推/拉力

50/25

50/25

25/25

N

Max.

承載能力

20

20

10

N

Max.

其他

 

 

 

 

 

工作溫度

-2080

-2080

-2080

-

材質(zhì)

鋁,鋼

鋁,鋼

鋁,鋼

-

-

外形尺寸

175x175x35

175x175x35

175x175x35

mm

-

通光孔徑

75x75

75x75

75x75

mm

-

重量

2.3

2.4

2.55

Kg

±5%

線纜長度

1.5

1.5

1.5

m

±10mm

連接器類型

LEMO│SMB

LEMO│SMB

LEMO│SMB

-

-

注:最大驅(qū)動(dòng)電壓為-20V...+150V;對于高可靠的長期使用,建議驅(qū)動(dòng)電壓為0V...+120V

? 基于無摩擦高精度柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的壓電陶瓷納米定位系統(tǒng),系統(tǒng)分辨率僅受放大器噪聲和測量技術(shù)的限制。開環(huán)分辨率為受系統(tǒng)放大器噪聲限制所能達(dá)到的典型值。極低的系統(tǒng)定位噪聲可獲得滿行程十萬分之一以上的閉環(huán)分辨率。

? 各運(yùn)動(dòng)軸的行程范圍相互制約,此表中的數(shù)據(jù)為單軸可實(shí)現(xiàn)的最大行程。

配套控制器

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