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压电纳米定位台迟滞蠕变补偿方法

精密定位技术已被广泛应用于精密制造、扫描显微、半导体等领域,并在定位精度、分辨率、响应速度等方面提出了更高的要求。

压电纳米定位台以压电陶瓷作为驱动源,采用无摩擦柔性铰链导向机构,具有定位精度高、刚度大、响应速度快、分辨率高等特点,现已成为精密定位技术的核心器件。但由于压电陶瓷本身的迟滞、蠕变特性严重影响了其定位系统的精度和稳定性。

迟滞特性

 

压电陶瓷升压曲线和降压曲线之间存在位移差。在同一个电压值下,上升曲线和下降曲线上的位移值有明显的位移差,且这个位移差会随着电压变化范围的改变而改变,驱动电压越小则位移差也会相应越小。我们将局部迟滞曲线的切换点之间的斜率定义为压电大信号形变系数d(GS):

蠕变特性

蠕变是指当施加在压电陶瓷的电压值不再变化时,位移值不是稳定在一固定值上,而是随着时间缓慢变化,在一定时间之后才会达到稳定值。

为了降低或消除上述特性对压电纳米定位台定位精度的影响,可选择闭环系统控制进行修正。

闭环修正

闭环系统因为采用了传感器对位置进行检测,通过控制器对检测到的偏移量进行电压修正,因此闭环系统不存在迟滞、蠕变问题。

芯明天的闭环传感器根据定位精度需求不同主要采用电阻式、电感式、电容式三种类型。

以芯明天P66系列压电纳米定位台为例:

P66 系列压电纳米定位台闭环版本内部配有高分辨率及快速响应的应变传感器(SGS),配备在驱动机构的合适位置,它可向控制器反馈高带宽、高精度的电压信号。传感器使用全桥配置以消除热漂移,使得闭环线性度可达到0.1%F.S.。


 

P66.X30S闭环线性度曲线

 

芯明天压电产品均可选闭环版本,配套芯明天闭环控制系统,压电控制器通过PID算法进行电压调整对位移进行实时修正,实现纳米级定位精度,稳定性好,可靠性高。

芯明天科技,专业提供压电纳米运动与控制系统解决方案!

 

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