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极致精密!Faulhaber微驱动让现代化高科技光学应用更智能更高效!

供稿:福尔哈贝传动技术(太仓)有限公司

现代显微镜已成为科研和医疗工作中不可或缺的一部分。为了快速精确地检查样品,载片需位于镜头下方正确位置,并在载物台上移动。随着技术的进步,手动调节已经无法满足需求。

如今,越来越多的工作人员通过微驱动来完成这项工作。为了避免机械式操作,确保快速、高精度地移动,最新设计的方案是采用小型线性直流伺服电机。由于其驱动长度在分米范围内,因此重复精度可达到几微米。

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当人们越来越聚焦某个事物的时候,视野就会变得越来越狭窄,尤其是具有高倍放大率的现代显微镜。为了对样品进行“由点到面”的分析评估,样品需在镜头焦点下需要系统地移动。

为此,英国剑桥Objective Imaging公司开发出了一款能满足现代显微镜技术要求的新型扫描台——Oasis Glide-S1。这款移动式平台采用了FAULHABER线性直流伺服电机,在动力学和高精度方面设定了新标准。

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扩展工作窗视野

Oasis Glide-S1在75 x 52毫米的“调节视窗”内工作。Faulhaber线性直流伺服电机可提供该领域以前无法实现的精度、速度,并具有极致的移动稳定性。后者是驱动系统选型的重要标准,可避免主轴驱动等机械操作。除了拥有先进的技术外,该扫描台还可提供标准功能,如燕尾形导轨,以及适用于大多数显微镜的螺栓装置。

此外,带彩色触摸屏和3轴操纵杆的新型手动输入装置大大简化了各种位置调整。与之前的系统相比,新的扫描台更小、更轻,还具有优越的机械规格,微驱动几乎消除了机械间隙和操作时产生的噪音。在步进速度较高的情况下依旧能保持优异的垂直稳定性和防震性,还能提高分辨率。整个系统完全免维护,而且装配简便。

该可调节平台的核心是两个冲程分别为+/-30和+/-80毫米的线性电机。除了具有优异的机械分辨率外,和传统的解决方案相比,该驱动解决方案还具有优秀的性价比。

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采用Faulhaber线性直流伺服电机的扫描台仪器具有优异的运动稳定性和动力设计。

紧凑的线性技术

该线性直流伺服电机结合了电气系统快速便捷的操控性与气缸的简单结构。以前该类产品通常采用带滑轨和导轨的“表面转子”,现在,微驱动安装在一个新的旋转对称的转子系统中。电机的形状为矩形、质量也很轻,易于法兰连接,并具有近乎通用的尺寸,因此能便捷地集成到扫描台上。

其紧凑型设计得益于定子(电机)的尺寸只有12.5 x 19.9 x 49.4 mm (宽x高x长),包括插头连接器。其丝锥杆目前有6种型号,直径都为6.3毫米,可选长度为82、109、127、154、172和190毫米。这使得冲程长度范围可达到+/-10至60毫米之间,电机可用于20至120毫米的应用中。而这些微驱动系统的重量只有57和82 克。

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Faulhaber线性直流伺服电机

从用户角度来看,驱动装置仅由三个组件构成:定子(电机)、带电缆的插头和丝锥杆。非磁性钢壳容纳了自支撑型的三相线圈以及由特殊滑动轴承材料制成的转子套筒轴承。在上盖板的下方,还有定位传感器的插头和三个霍尔传感器的印刷电路板。高精度的滑动金属杆(丝锥杆)还配备了超强的永久磁铁。

线性直流伺服电机的机械性能非常优异:丝锥杆的连续作用力可达3.6 N,瞬时作用力峰值可达10.7 N。根据应力情况,20毫米版本的加速度相当于198 m/s2,是重力加速度的19倍,120毫米版本的加速度可达到82.9 m/s2。用于丝锥棒的滑动轴承非常牢固,能承受3.2m/s的速度。微驱动的运行温度范围为-20至+125 °C之间,涵盖所有常用的应用领域。

虽然性能强大,但该线性电机仍可通过运动控制器来实现精确调控。重复精度(多次重复运动时的最大偏差)为40微米。三个线性霍尔传感器与运动控制器相结合后,限制了最大的定位误差,这意味着,系统预设的位置和测量位置的偏差为120微米(20毫米版本)和220 微米(120毫米版本)。由于所有的数值均通过纯电子方式确定,所以机械公差、组件的磨损和热胀冷缩都不是问题。

发布时间:2021年8月16日 16:48 人气: 审核编辑:王妍

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