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精密光学工程
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隔振台(UH)

 

1.应用领域和隔振的必要性

振动隔离是大型精密加工装备、测量仪器、微纳米制造基础设备、生物基因操作设备、大型超精密科学实验装置等操作平台的关键支撑技术,也是一个国家先进装备制造与测试能力的标志性技术之一。

在微电子工业加工领域,硅片加工的线宽越来越小,对地面振动的控制要求相应也越来越高。目前集成电路产品加工线宽不断降低,从以前的180纳米到现在的45纳米、10纳米、7纳米,2021年最小线宽已达到3nm。

在精密光学工程领域,光学仪器分辨率也越来越高,对振动环境的要求也越来越严格。原子力显微镜和扫描探针显微镜垂直分辨率和水平分辨率均为纳米级;扫描电子显微镜垂直分辨率达到0.01nm,水平分辨率达到1nm;白光干涉仪的垂直分辨率达到0.1nm。高分辨显微实验如高分辨显微镜、激光共聚焦显微镜等也需要用到光学隔振平台。

在MEMS技术领域,MEMS器件已经广泛应用于测量仪器、汽车电子、生物医学等领域。20世纪90年代后期出现的NEMS将MEMS概念向纳米延伸,对微纳结构加工设备也提出了更高的要求。这些设备对地面的微振动很敏感,微小的振动都可能会导致加工或测试结果出现较大误差。

在精密机械制造领域,光学隔振平台用于精密机械制造领域的精密试验仪器和设备振动控制。

在光通讯行业,光学隔振平台常用于搭建小型光路。

此外,在冶金、航海、无损检测、精密化工、量子光学和非线性光学等领域也需要高精度的隔振平台。

总体来看,主动光学隔振台的应用领域非常广泛,涵盖了从工业生产到科研工作的多个方面。

2.隔振台简介

根据隔振装置是否要求该振动系统以外的设备提供能量支持它正常工作,隔振可划分为被动隔振与主动隔振两大类。

在很多应用场合,采用主-被动一体的隔振系统,通过将主动控制元件加入被动隔振系统,用主动控制实现低频振动的隔离,被动元件实现高频振动隔离。这种类型隔振系统在低频、高频振动控制上都具有较好的效果。

主动隔振是指在振动控制过程中,根据所检测到的振动信号,应用一定的控制策略,经过实时计算,进而驱动致动单元对受控对象施加一定的影响,达到抑制或消除振动的目的。主动隔振特别适用于低频隔振和高精度隔振。

精密仪器和设备的允许振幅为微米级,而且要求隔离的频率范围较宽,尤其是对于低频振动信号的隔离,采用传统的被动隔振技术是无法实现的,只能采用主动隔振技术加以实现。

主动光学隔振台是一种使用电气控制的设备,它通过对传入的振动施加反方向的作用力来立即消除振动。其中的传感器会不断地监测振动,并且基于这种监测信息,执行器会沿相反的方向产生作用力。这种主动隔振光学平台允许自由选择尺寸和各种配置,还可以通过增加隔振模块的数量来支撑更大的仪器载重量。安装简单,好操作,稳定性高,可以连续使用很多年。

主动隔振系统包括基础框架、三个(或四个)主动隔振器、负载平台。其中,负载平台采用刚度较大的钢性材料制成,几何形状为等边三角形(或矩形);基础框架置于大地上,隔振器与基础框架固连,负载平台由隔振器共同并联支撑。其中,每个隔振器由空气弹簧、致动单元(音圈电机或者压电致动模组)和相应的振动信号传感器组成。

目前广泛应用于主动隔振的致动单元方案主要有:气动与液压致动器、压电陶瓷致动模组、电磁式驱动器(音圈电机)以及超磁致伸缩致动器等。

主动光学隔振系统适合的振动频率范围较广,通常从0.5Hz到200Hz之间。

3.隐冠解决方案主要特点

隐冠可提供重载型压电XZ减振台,负载量可选范围30kg~1000kg。减振系统基于隐冠自研压电微步电机技术,具备高刚性、高响应时间、高调整精度等特点,可以实现XZ向运动定位+减振双重功能,适用主动减振带宽1~100Hz。

4.隐冠解决方案创新点

-定位与减振双重功能:隐冠隔振台解决方案采用微步电机作为核心致动组件,不仅能高效减振,还能实现高精度定位,满足您的双重需求。

-高精度初始定位:系统能够进行精确的初始位置设定,确保设备启动时即处于所需位置,提高作业效率与准确性。

-断电自保持能力:即便在断电情况下,也能保持当前定位状态,避免因电源波动导致的位置偏移,保障操作连续性。

-超越传统驱动方案:与音圈电机等常规驱动方式相比,隐冠隔振台提供更为卓越的性能,解决了传统方案无法克服的挑战。

5.推荐产品及其优势

隐冠自研的微步电机虽然体积很小,但是能产生的很大的驱动力,常规有50N、100N规格,已批量出货,性能稳定可靠。更高的300N也在待发布。微步电机有很好的断电保持力,在很多精密仪器设备中都有很好的应用,驱动分辨率可以做到0.5nm以下的高精度。

小体积、大载荷,适合桌面型主动隔振应用,特别是作为一些高精度的仪器设备的地板隔振应用。安装应用方便。

良好的掉电保持,可以有效地防止在异常断电情况下设备的掉落冲击。

可定制规格:安装接口、安装方式、载荷等,可定制减振算法。

 

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