Für alle piezoaktorischen Nanopositoniersysteme geeignet: Der Allrounder unter den Digitalcontrollern

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Pressemeldung der Firma Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG

Piezobasierte Nanopositioniersysteme sind für ihre hohe Präzision bekannt. Das ist jedoch nicht selbstverständlich, denn die Bewegungseigenschaften der eingesetzten Piezoaktoren sind keineswegs linear. Dies muss durch eine geeignete Ansteuerung kompensiert werden.

Digitalcontroller sind hier meist das Mittel der Wahl, zumal inzwischen leistungsfähige Geräte auf dem Markt sind, die nicht mehr kosten als eine analoge Steuerung. Dabei sind sie fast genauso schnell, bieten aber gleichzeitig fortschrittliche Regelalgorithmen. Ein Beispiel dafür liefert Physik Instrumente (PI) mit dem neuen dreikanaligen Digitalcontroller E-727. Der hochauflösende AD/DA-Wandler und Piezoverstärker eignet sich als echter „Volks-Controller“ für alle piezoaktorischen Nanopositioniersysteme, unabhängig davon, ob diese mit kapazitiven, piezoresistiven oder Dehnungssensoren arbeiten.

Ein für den Piezobetrieb optimierter PI-Regler mit zwei Notchfiltern ermöglicht eine hohe Regelbandbreite (25 kHz). Intelligente Regelalgorithmen minimieren die Einschwingzeiten, dadurch lassen sich Wiederholgenauigkeiten bis in den Sub-Nanometer-Bereich erreichen. Weitere Highlights des Digitalcontrollers sind eine Mechanik- und Elektroniklinearisierung mittels Polynomen 4. Ordnung, ein integrierter Datenrekorder, ein ID-Chip für eine schnelle Inbetriebnahme und Austauschbarkeit der Systemkomponenten sowie eine unterlagerte, programmierbare Driftkompensation. Als Option gibt es zudem noch eine dynamische digitale Linearisierung.

Diese DDL-Funktion senkt Phasenverschiebung und Bahnfehler bei dynamisch-periodischen Anwendungen auf ein nicht wahrnehmbares Maß. Das ist gerade für Scanning-Anwendungen wichtig, bei denen es darum geht, eine bestimmte Position zu identifizieren und präzise wieder anzufahren. Kommandiert wird der Piezocontroller über die digitalen SPI-, USB- und RS-232-Schnittstellen. Außerdem gibt es je vier analoge Ein- und Ausgänge für Sollwerte, Sensorsignale oder externe Verstärker sowie je vier digitale Ein- und Ausgänge. Das umfangreiche Softwarepaket enthält u.a. Treiber für LabVIEW sowie Bibliotheken für Windows und Linux.



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Dateianlagen:
Über 850 hochqualifizierte Mitarbeiter rund um die Welt versetzen die PI Gruppe in die Lage, fast jede Anforderung aus dem Bereich innovativer Präzisionspositioniertechnik zu erfüllen. Alle Schlüsseltechnologien werden im eigenen Haus entwickelt. Dadurch kann jede Phase vom Design bis hin zur Auslieferung kontrolliert werden: die Präzisionsmechanik und Elektronik ebenso wie die Positionssensorik. Die dafür benötigten piezokeramischen Elemente werden bei der Tochterfirma PI Ceramic in Lederhose gefertigt, einem der weltweit führenden Unternehmen auf dem Gebiet aktorischer und sensorischer Piezoprodukte. Die PI miCos GmbH in Eschbach bei Freiburg ist spezialisiert auf flexible Positioniersysteme für Ultrahochvakuum-Anwendungen sowie parallelkinematische Positioniersysteme mit sechs Freiheitsgraden und Sonderanfertigungen.


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