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Übersicht

Die richtige Positionssensorik

Nanometergenaue Messtechnik

PI bietet weltweit die größte Auswahl an hochdynamischen und hochauflösenden Präzisionspositioniersystemen. Die Linearität und Wiederholgenauigkeit sind nicht denkbar ohne den Einsatz höchstauflösender Messverfahren.

Genauigkeiten im Bereich weniger Nanometer und darunter erfordern ein Positionsmessverfahren, das Bewegung in diesem Bereich auch erfassen kann. Die wichtigsten Kenndaten für die Auswahl des geeigneten Verfahrens sind Linearität, Auflösung (Sensitivität), Stabilität, Bandbreite und nicht zuletzt die Kosten. Wichtig ist außerdem die Fähigkeit, die Bewegung  der Plattform direkt aufzunehmen (Direktmetrologie).

PI setzt nach Möglichkeit auf kontaktlose Messprinzipien, um das Messergebnis nicht zu beeinflussen. Außerdem müssen die Sensoren klein sein und dürfen sich nicht erwärmen. PI Positionierer verwenden vier verschiedene Typen von Sensoren: 

  • Kapazitive Sensoren 
  • Dehnmessstreifen-Sensoren (DMS)
  • Piezoresistive Sensoren (PRS)
  • Inkrementelle Linearencoder
D-015 Familie
Kapazitive Sensoren für Anwendungen mit den höchsten Genaugkeitsanforderungen
  Kapazitiv DMS PRS Linearencoder
Empfindlichkeit / Aufösung* hervorragend sehr gut hervorragend hervorragend
Linearität* hervorragend sehr gut gut sehr gut
Stabilität / Wiederholbarkeit hervorragend gut mittel hervorragend
Bandbreite* hervorragend sehr gut sehr gut sehr gut
Messverfahren direkt / berührungslos indirekt / mit Berührung indirekt / mit Berührung direkt / berührungslos
Messbereich <2 mm <2 mm <1 mm bis >100 mm

* Die Einstufungen beziehen sich auf die Eigenschaften des Nanopositioniersystems. Die Angaben zu Auflösung, Linearität, Wiederholbarkeit im jeweiligen Datenblatt geben die Spezifikation des Gesamtsystems wieder, einschließlich Controller, Mechanik und Sensor. Die Überprüfung erfolgt mit externen Messmitteln (Zygo-Interferometer). Die Angaben dürfen nicht mit den theoretischen Daten des Sensorsystems verwechselt werden.

Indirekte Positionsmessung mit Dehnmessstreifen-Sensoren (DMS und PRS)

Dehnmessstreifen-Sensoren bestehen aus einer dünnen Metall- (DMS) oder Halbleiterfolie (piezoresistiv, PRS), die auf der Piezokeramik oder für verbesserte Präzision auf dem Führungssystem eines Flexure-Verstellers aufgebracht ist. Diese Art der Positionsmessung erfolgt mit Kontakt und indirekt, da die Position der bewegten Plattform aus einer Messung am Hebel, an der Führung oder am Piezostapel abgeleitet wird. Dehnmesssensoren leiten die Positionsinformation aus ihrer Ausdehnung ab. Vollbrückenschaltungen mit mehreren Dehnmessstreifen je Achse verbessern die thermische Stabilität.

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Die richtige Positionssensorik
Nanometergenaue Messtechnik
Pdf 73 K 2011-10-26