Sistemi di Posizionamento Piezo a Cinematica Parallela

Design Compatto, nessuna Massa o Cavi Trainati

In un sistema multiasse, a cinematica parallela, tutti gli attuatori agiscono direttamente su un'unica piattaforma mobile. Questo significa che tutti gli assi possono essere disegnati con le identiche proprietà dinamiche, quindi riducendo considerevolmente la massa mossa. Vantaggi Aggiuntive: Possibilità di progettare sistemi a  più compatti come sistemi seriali impilati o annidiati. Gli errori e le masse di ciascun asse non si accumulano. Disponibilità di sistemi a cinematica parallela fino a  6 gradi di libertà e offrono una elevata dinamica su tutti gli assi grazie alla minima inerzia della massa.


Metrologia Parallela: Misure Multiasse Utilizzando Riferimenti Fissi

Uno stage multiasse con cinematica parallela permette l'utilizzo della metrologia parallela, misurando tutti i gradi di libertà della piattaforma di movimento i relazione a un riferimento definito. Possono così essere rilevati e corretti attivamente. in real time. crosstalk involontari del movimento in un altro asse, ad esempio a causa della forza. Questa guida attiva consente una maggiore fedeltà della traiettoria in un intervallo nanometrico, anche in operazioni dinamiche.


Cinematica di Sistemi Tip/Tilt Multiasse

I sistemi piezo tip/tilt mirror di PI si basano sulla cinematica parallela con una singola piattaforma mobile per tutte le direzioni di movimento. I sistemi raggiungono una più alta linearità che può essere ottenuta commutando in successione due sistemi singolo asse, -  ad esempio, come nel caso degli scanner galvo - rimanendo comunque estremamente compatti.

I tip/tilt mirrors e le piattaforme attuate da piezo sono indicate sia per operazioni altamente dinamiche, quali tracking, scansioni, stabilizzazione di immagini, eliminazione di drift e di vibrazioni, così come per posizionamenti statici di sistemi ottici e campioni. Essi consentono una deflessione ottica del fascio fino a 100 mrad, tempi di risposta estremamente rapidi nell'arco di pochi microsecondi e risoluzioni fino all'intervallo dei nano-radianti. PI offre un'ampia gamma di sistemi compatti per il controllo del raggio laser fino a grandi unità utilizzate in astronomia.

Sistema Tip/Tilt con Dispositivo Piezo Tripode

La piattaforma viene gestita da tre attuatori piezo che sono posizionati ad angoli di 120° l'uno dall'altro. Tramite trasformazione di coordinate, il movimento può essere suddiviso tra i diversi attuatori.

In aggiunta al movimento di tilt, la piattaforma può essere usata anche linearmente nella direzione Z, ciò è importante, per esempio, per correggere la lunghezza del percorso ottico (phase shifters).

Le seguenti equazioni servono per calcolare l'angolo di tilt e la corsa in Z. A, B e C rappresentano lo spostamento lineare dei corrispondenti attuatori:

Sistemi Tip/Tilt con Azionamento Piezo Differenziale (Tetrapode)

La piattaforma è gestita da due coppie di attuatori piezo posizionati ad angoli di 90° l'uno dall'altro. I quattro attuatori sono controllati a coppie in modo differenziato, in base alla direzione del tilt. Dato che gli assi di tilt θX e θY sono sistemati ortogonalmente, una trasformazione di coordinate non è necessaria.

Il risultato è un'eccellente stabilità di posizionamento/angolo lungo un ampio intervallo di temperatura. Lo stesso accade per il design tripode, la versione differenziale garantisce un'ottima stabilità angolare lungo un'ampio intervallo di temperatura. Per versioni con controllo di posizione, la valutazione differenziale di due sensori per asse fornisce una linearità ed una risoluzione migliorate.

 

 

Dinamica di Tip/Tilt Mirror Piezo

La massima frequenza di risonanza di un sistema tilt piezo dipende fortemente dalla sua frequenza di risonanza meccanica. Le proprietà dell'amplificatore, del controllore e del sensore sono anch'esse di considerevole importanza. Per stimare la frequenza di risonanza effettiva del sistema - una combinazione tra piattaforma e specchio - è necessario calcolare il momento di inerzia del substrato dello specchio prima.

m Peso dello specchio [g]
IM Momento di inerzia dello specchio [g × mm²]
L Lunghezza dello specchio ortogonale all'asse di tilt [mm]
H Spessore dello specchio [mm]
T Distanza dalla superficie della piattaforma a punto rotante (vedere i dati tecnici dei singoli modelli) [mm]
R Raggio dello specchio [mm]

La frequenza di risonanza della piattaforma (vedi >> Specifiche del Prodotto) e il momento di inerzia del substrato dello specchio riportano la frequenza di risonanza del sistema secondo la seguente equazione:

f' Frequenza di risonanza della piattaforma con specchio [Hz]
f0 Frequenza di risonanza della piattaforma senza specchio [Hz]
I0 Momento di inerzia della piattaforma (vedere i dati tecnici) [g × mm²]
IM Momento di inerzia dello specchio [g × mm²]

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Catalog

Parallel Kinematics Optimizes Motion in Multiple Axes

Versione / Data
TEC65 2017-10
Lingua documento inglese
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Catalog

Kinematics of Multi-Axis Tip/Tilt Systems

Obsoleto
Versione / Data
TEC66 2017-10
Lingua documento inglese
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