Bewegungssimulation mit Hexapoden

Zum Test der Vibrationsfestigkeit verwendet man einfache Rütteltische. Komplexer wird die Prüfung, will man das Verhalten bei definierten Bewegungen untersuchen, beispielsweise die Vibrationen eines Fahr- oder Flugzeugs bei bestimmten Geschwindigkeiten. Ein weiteres typisches Beispiel sind Prüfeinrichtungen für Beschleunigungs- oder gyroskopische Sensoren, wie sie in Smartphones, Handys und Kameras eingesetzt sind, um Lageänderungen zu erfassen, also z. B. in Kameras die Zitterbewegungen des Fotografen. Das Bildstabilisierungssystem kann diese dann automatisch kompensieren. Auch dessen Algorithmen und seine Mechanik müssen natürlich geprüft werden.

Test der Bildstabilisierung

Für den Test von Bildstabilisierungssystemen erarbeitet die CIPA (Camera and Imaging Product Association), ein internationaler Zusammenschluss von Kameraherstellern, ähnlich wie ein DIN-Ausschuss die technischen Standards. Mit der DC-011-2015 hat sie eine neue Norm für die Testbedingungen bei der Bewegungssimulation verabschiedet. 

So müssen für die Simulation zu Test- und Prüfzwecken natürliche und künstliche Bewegungen präzise, wiederholbar und mit gleicher Dynamik und Genauigkeit simuliert werden. Dazu gilt es, hochpräzise Bahnkurven mit entsprechender Dynamik zu fahren. Gefordert sind also mehrachsige, präzise und dynamische Positioniersysteme.

Sechsachsige Parallelkinematik mit CIPA-Zertifikat

Hier haben Hexapoden aufgrund ihres parallelkinematischen Aufbaus gleich aus mehreren Gründen die Nase vorn. Sie ermöglichen präzise und exakt wiederholbare Bewegungen in allen linearen und rotatorischen Achsen.

Die Vorteile gegenüber seriellen, also gestapelten Systemen, sind vor allem die deutlich bessere Bahntreue, Wiederholgenauigkeit und Ablaufebenheit, die geringere bewegte Masse und damit eine höhere und für alle Bewegungsachsen gleiche Dynamik, kein Kabelmanagement und ein deutlich kompakterer Aufbau. Für die hochdynamische Simulation definierter Bewegungen bietet PI Hexapodsysteme an, die für den Einsatz an Prüfeinrichtungen für Bildstabilisierungssysteme von der CIPA zertifiziert sind.

Unterschiedliche Antriebstechnologien

Für die hochdynamische Simulation definierter Bewegungen kommen verschiedene Antriebsarten infrage. Hexapoden mit elektromagnetischen, bürstenlosen Torquemotoren und entsprechender mechanischer Auslegung des Antriebsstrangs und der Sensorik beispielsweise erreichen bereits Geschwindigkeiten bis 25 mm/s und Beschleunigungen bis 2 g.

Beste dynamische Eigenschaften erreichen Hexapoden mit magnetischen PIMag® Direktantrieben; hier sind Geschwindigkeiten von mehreren Hundert mm/s und Beschleunigungen bis zu 4 g möglich. Das spezielle Design mit Festkörpergelenken verzichtet völlig auf rollende und reibende Elemente und ermöglicht dadurch eine spielfreie Bewegung ohne mechanisches Rauschen. Unerwünschte Störfrequenzen aus der Hexapod-Mechanik beeinflussen also nicht die Messung. Automatisierte Testzyklen bei der Bewegungssimulation mit hohen Frequenzen lassen sich so mit großer Beschleunigung und Geschwindigkeit realisieren. Gleichzeitig ist ein präzises Folgen vorgegebener Trajektorien möglich.

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Produkte

PI H-811
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H-811.S11 6-Achsen-Motion Hexapod

Schnell und kompakt für hochdynamische Anwendungen

  • Stellwege bis 34 mm / 42°
  • Geschwindigkeit bis 25 mm/s
  • Dynamik bis 25 Hz über 0,1° Stellweg
  • Integrierter Funktionsgenerator
  • Entwickelt für Prüfeinrichtungen von Bildstabilisationsverfahren
  • CIPA zertifiziert
PI H-820
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H-820 6-Achsen Positionierer mit Controller

Kostengünstiger Hexapod

  • Sechs Freiheitsgrade, Stellwege bis 100 mm / 60°
  • Belastbarkeit bis zu 20 kg
  • Geschwindigkeit unter Volllast bis 20 mm/s
  • Wiederholgenauigkeit bis zu ±1 µm
  • MTBF 20.000 h
  • Arbeitet in jeder Orientierung
  • Schnelles Ansprechverhalten
  • Leistungsfähiger Controller mit Vektorsteuerung, virtueller Pivotpunkt
  • Umfangreiches Softwarepaket
PI H-840
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H-840 6-Achsen-Hexapod

Kostengünstig, präzise und schnell

  • Belastbarkeit bis 30 kg
  • Stellwege bis 100 mm / 60°
  • Aktorauflösung bis 16 nm
  • Wiederholgenauigkeit bis ±0,4 µm
  • MTBF 20.000 h
  • Geschwindigkeit bis 50 mm/s
  • Arbeitet in jeder Orientierung
  • Schnelles Ansprechverhalten
  • Leistungsfähiger Controller mit Vektorsteuerung, virtueller Pivotpunkt
  • Umfangreiches Softwarepaket
  • CIPA zertifiziert
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H-860KMAG Hochdynamischer Hexapod

Magnetischer Direktantrieb für hohe Geschwindigkeit

  • Dynamik bis 25 Hz über 0,1° Stellweg
  • Integrierter Funktionsgenerator
  • Entwickelt für Prüfeinrichtungen von Bildstabilisationsverfahren
  • Geringe bewegte Masse
  • Geschwindigkeit >250 mm/s
  • Virtueller Pivotpunkt, per Software im Raum frei wählbar
  • CIPA zertifiziert