術語和技術詞彙表

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A

絕對編碼器 (Absolute Encoder)

絕對編碼器用于檢測位置并提供有關運動平台絕對位置的信息。例如,這可以通過使用附加的僞随機碼(PRC)标度來光學地實現。

帶ActiveDrive (PWM)的直流電機 (DC Motor with ActiveDrive (PWM))

為實現更高的速度,PI開發了ActiveDrive技術,以控制額定功率超出控制器輸出功率的電機。為此,放大器與電機集成在一個屏蔽外殼中。控制器通過脈沖寬度調制(PWM)觸發集成放大器。如圖7所示,通過開/關時間的比率來調節電機功率。這需要一個單獨的電源适配器來為放大器供電并優化散熱以保持精度。

空氣軸承 (Air Bearing)

使用數微米的空氣膜作為軸承。因此,空氣軸承無摩擦,并且與機械軸承相比,允許相當高的導向精度。

請參見 >> PIglide空氣軸承技術

放大器分類 (Amplifier Classification)

PI使用下列放大器分類:電荷控制、開關(D類)、線性(AB類)。

放大器分辨率 (Amplifier Resolution)

僅對于數字控制放大器:最小的數字輸出值(LSB)以毫伏為單位進行測量。

區域掃描 (Area Scan)

預定義區域的運動序列。

請參見 >>掃描程序


空回 (Backlash)

驅動方向為反向時出現的位置誤差。空回由動力傳動系統部件之間的機械遊隙引起,例如減速齒輪或軸承,或由導向系統中的摩擦引起。空回還取決于溫度、加速度、負載、絲杠位置、方向、磨損等。通過預加載動力傳動系統可以減少空回。一種可以直接确定平台位置并消除動力傳動系統中的任何誤差(直接測量)的測量方法。

滾珠絲杠 (Ball Screw)

如果是滾珠絲杠,則僅發生滾動摩擦,從而實現比絲杠更高的速度、驅動性能和更長的使用壽命。然而,滾珠絲杠并非自鎖的。可以通過調整滾珠直徑和螺紋牙形來減小空回。

帶寬 (Bandwidth)

壓電驅動器的最大工作頻率;測量值是以千赫茲為單位的頻率,可将振幅降低-3分貝。與最大輸出電壓相關的大信号值。輸出電壓為10 Vpp時的小信号值。值顯示在放大器操作圖中。

皮帶齒輪 (Belt Gears)

皮帶傳動裝置由兩個通過皮帶相互連接的齒輪組成。采用這種方式,可以連結更大的軸距并實現更高的圓周速度。維護任務通常涉及皮帶更換或皮帶應力恢複。皮帶限制了溫度範圍。産生的拉力和推力通常會導緻較大的軸負載。PI通常在緊湊型定位平台中使用皮帶齒輪;例如,驅動器在側面“折疊”的Z向平台或線性平台。皮帶傳動裝置适用于真空度高達10-6 百帕的應用。

錐齒輪 (Bevel Gears)

如圖16所示的錐齒輪由一個小錐齒輪和一個帶有相應成角度齒的齒輪組成。與蝸輪類似,能量以直角傳遞,但能夠實現更高的扭矩容量。隻有采用額外的正齒輪平台才能實現高傳動比。産生的滾動接觸是有利的。這使得錐齒輪比蝸輪齒輪磨損更低且效率更高。然而,錐齒輪往往更為昂貴。PI在定制的轉台中部署錐齒輪。

無刷直流電機(BLDC)/同步伺服電機(SSVM) (Brushless DC Motor (BLDC) / Synchronous Servo Motor (SSVM))

得益于其無刷換向,與有刷直流電機相比,BLDC(無刷直流電機)和SSVM(同步伺服電機)分别具有多種優點:

  •  數萬小時後,使用壽命主要受到軸承和端部的限制。因此,電機更為可靠。
  •  無刷型号可以在提供相同性能的同時實現更小巧、更輕便、更高效和低維護的設計。其結果是獲得較大的扭矩與電機尺寸比。
  •  電子換向允許在低溫下實現高動态性,同時振動較小。

這些正是在工業應用中首選BLDC和SSVM而非直流電機的原因。


電容基本負載(内部) (Capacitive Base Load (Internal))

對于開關式放大器。即使在沒有連接電容負載(壓電陶瓷促動器)的情況下,也能穩定輸出電壓。一個壓電陶瓷控制器/驅動器的可能輸出功率取決于内部和外部電容負載。

電容傳感器 (Capacitive Sensor)

電容傳感器允許非接觸式測量,不會将過多能量引入壓電驅動系統并采用扁平化設計。其直接位置測量消除了漂移對從10微米到約2毫米行程範圍的影響。設計包括兩個導電表面:高頻交流電在兩個表面之間産生均勻電場。涵蓋定位平台、傳感器技術和電子器件的總體系統在性能和精度方面均有所提升。半導體行業的客戶也青睐于這種小型和多功能設計以及系統中無熱量積聚。

請參見 >> 傳感器線性化。

旋轉中心 (Center of Rotation)

請參見 >> 樞軸點

電荷控制的壓電放大器 (Charged-Controlled Piezo Amplifier)

放大器的功能原理基于電荷控制。施加的電壓控制傳遞至壓電陶瓷促動器的電荷量。其結果是壓電陶瓷促動器在高動态操作中具有高度可重複的線性位移,而無需額外的位置測量。與壓控放大器一起工作時,壓電陶瓷促動器顯示的典型遲滞僅為2%左右。 
建議監測壓電陶瓷溫度,以保護壓電陶瓷促動器免受過高溫度的損壞,特别是在高動态應用中。 

D類壓電放大器 (Class D Piezo Amplifier)

閉環操作 (Closed-Loop Operation)

集成的位置允許電機可以閉環模式運行。測量到達的指定和實際位置并相互比較。控制技術用于到達合适的目标位置,從而實現較高的位置分辨率、均勻的進給速度以及更大的動态速度和加速度範圍。

壓電陶瓷促動器和系統的閉環操作 (Closed-Loop Operation of Piezo Actuators and Systems)

壓電伺服控制器具有用于位置感測和伺服控制的附加電路,可補償非線性、滞後和蠕變。壓電陶瓷的位移由模拟信号控制。根據壓電陶瓷機械部件和傳感器類型,可實現亞納米級的定位準确性和重複精度。高分辨率位置傳感器提供優異的位置穩定性和納米級的快速響應。集成式陷波濾波器(可針對每個軸進行調整)可提高穩定性,且可實現更接近機械部件共振頻率的高帶寬操作。
用于PICMA促動器的PI壓電驅動器的輸出電壓範圍高達-30至+135伏,可為伺服控制器提供足夠的裕度,以補償負載變化等。

請參見 >> 開環操作>> 電容傳感器>> 應變片傳感器。 

坐标系 (Coordinate System)

六足位移台運動平台的位置指标、運動方向和旋轉中心由該坐标系确定。坐标系始終為右手坐标系。
為了能夠使運動軌迹完全适應應用的要求,可定義與工件或工具位置等相關的各種坐标系。

蠕變 (Creep)

壓電陶瓷促動器的位移随時間而發生的意外變化。

交叉滾柱導軌 (Crossed Roller Guide)

交叉滾柱導軌的剛度相對較高,并且對低預載荷進行控制。其結果是摩擦力低、負載能力高、導向精度高且運轉平穩。額外的強制保持架控制有助于防止滾柱軸承蠕變。然而,這縮短了在相同軸長度上可能的行程。

串擾 (Crosstalk)

與垂直于運動方向的軸上的理想運動存在偏差。 
角度誤差為xrx = θX = 側傾角,xry = θY = 傾斜角,xrz = θZ = 偏轉角。 
軸向跳動的線性誤差偏差,例如xty = 直線度,xtz = 平面度。

請參見 >> 線性誤差。 

電流消耗 (Current Consumption)

系統供電端的電流消耗。它是為無負載控制器指定的。另外,功耗。

電流限制 (Current Limitation)

短路保護。


數據記錄器 (Data Recorder)

用于分析數據和測量值的工具。該工具可保存來自各種來源的數據,例如來自模拟輸入的位置反饋,并将其顯示為時間的函數,從而快速實現可視化。

直流電機(DC) (DC Motor (DC))

直流電機在低速時提供高扭矩,在寬速度範圍内提供良好的動态性能,并可以實現快速響應、低發熱以及平穩無振動的運行。例如,在定位解決方案中,1毫米/轉的絲杠螺距會導緻典型的行進速度約為50毫米/秒。然而,由于将使用壽命限制在1,000至5,000小時之間,用于電機換向的易磨損電刷可能是其劣勢之一。
在真空中的應用僅可高達10 -6 百帕,否則碳刷換向所需的濕度不足。此外,電刷會散出碳塵;因此在真空應用、無塵室和光學應用中會産生問題。

設計分辨率 (Design Resolution)

可進行理論最小運動。設計分辨率不得與最小位移混淆。在間接位置測量方法中,絲杠螺距、傳動比、電機或傳感器/編碼器分辨率的值均包含在分辨率計算中;通常它大大低于機械部件的最小位移。在直接測量方法中,傳感器系統的分辨率是被指定的。

直接計量 (Direct Metrology)

以很高的精度直接在運動平台上進行位置測量,因此非線性效應、機械作用或彈性形變不會對位置測量造成影響。這是通過非接觸式光學線性編碼器實現的。精密定位系統采用不同的編碼器類型作為位置傳感器:具有不同精度等級的增量式編碼器、當機器再次接通時無需額外參考的絕對測量編碼器以及面向2毫米以下行程的電容式傳感器。

拖鍊兼容型電纜 (Drag Chain-Compatible Cable)

拖鍊兼容型電纜用于電源供應鍊。盡管在其使用壽命期間經受大量彎曲周期,但它們仍保持良好的性能。

漂移 (Drift)

請參見 >> 蠕變

驅動類型 (Drive Type)

定義控制器/驅動器支持的驅動類型,例如直流電機、壓電陶瓷步進驅動器、壓電陶瓷促動器或直線電機。

動态數字線性化 (Dynamic Digital Linearization)

動态數字線性化(DDL)描述了一種減小定位誤差的疊代預成型方法。例如,DDL減少了與其他壓電運動效應相鄰的重複周期運動模式的指令和執行軌迹的相位滞後。這适用于必須首先确定一個特定位置并随後以高精度再次到達該位置的掃描應用,或适用于在若幹工藝步驟中必須非常準确地遵循運動軌迹的應用。


偏心度 (Eccentricity)

電容 (Electrical Capacitance)

技術數據表中列出的壓電電容值均為小信号值(在1伏、1000赫茲、20攝氏度和空載的情況下測得的值)。室溫下的大信号值要比小信号值高出1.3至1.6倍。壓電電容随振幅、溫度和負載的變化而變化,在室溫下可高達空載、小信号電容的200%。有關電源要求的詳細信息,請參見為壓電驅動器和控制器提供的放大器頻率響應曲線。

編碼器 (Encoder)

編碼器用于确定位置。無論設置如何,還是遞增或絕對地運行,線性編碼器與旋轉編碼器之間在本質上都存在着差異。

編碼器輸入 (Encoder Input)

編碼器輸入信号的最大帶寬(-3分貝)。

能量回收 (Energy Recovery)

帶脈沖寬度調制(PWM)的開關式放大器(D類)用于控制壓電輸出電壓。當壓電陶瓷促動器放電時,用于能量回收的專利電路将部分返回能量儲存在一個電容器裡,從而使得這部分能量可重複用于下一個充電循環。與線性壓電放大器相比,該放大器可将功耗降低高達80%,并且運行溫度更低、穩定性更好。采用能量回收的壓電驅動器是高動态掃描和開關式應用的理想選擇。

EtherCAT現場總線接口 (EtherCAT® Fieldbus Interface)

EtherCAT(用于控制自動化技術的以太網)是一種基于以太網的開放式實時運行的現場總線系統。EtherCAT是德國倍福自動化有限公司(Beckhoff Automation GmbH)的注冊商标和專利技術。

PI的六足位移台控制器支持EtherCAT。并聯運動所需的坐标變換由六足位移台控制器實現,并且不會對PLC造成不良影響。

大量軟件包 (Extensive Software Package)

所有PI控制器均随附一個豐富的軟件包。提供的用戶程序支持用戶啟動和參數化總體系統。PIMikroMove®用戶軟件可通過單一的界面顯示和操縱所有連接的控制器。程序界面支持包括NI LabVIEW和MATLAB在内的所有常見編程語言,以便将PI控制器集成到現有應用中。面向六足位移台的專用軟件工具允許您模拟運動範圍并确定允許的力。


固件 (Firmware)

安裝在控制器中的軟件。

FMPA

“Fast Multichannel Photonic Alignment(快速多通道光子對準)”的首字母縮寫。

平面度 (Flatness)

請參見 >> 串擾。 

柔性鉸鍊導向 (Flexure Guides)

固體的運動基于固體的彈性變形,從而避免了靜态、滾動或滑動摩擦。諸如柔性鉸鍊或導向系統的固體元件的特征在于其高剛度和高負載能力,并且幾乎對沖擊或振動不敏感。它們無磨損,免維護,真空兼容,可在很大的溫度範圍内工作并且無需潤滑。


減速齒輪 (Gearhead)

可通過減速齒輪設定速度和扭矩。然而,傳動比(即速度與齒輪輸入之間的比例)才是決定性的。可以說,速度是在齒輪箱輸出處定義的。如果該比率大于1,則稱之為減小,從而導緻較低的速度和較高的扭矩。對于更高的速度,情況正好相反。典型類型的齒輪包括蝸輪、正齒輪、行星齒輪、錐齒輪和皮帶齒輪等。

請參見 >> 蝸輪減速齒輪>> 錐形減速齒輪>> 直齒減速齒輪>> 行星減速齒輪>> 諧波傳動減速齒輪>> 皮帶減速齒輪

齒輪電機 (Gear Motors)

齒輪電機用于準确定位任務,以便在更低的速度下提供更高的扭矩和更高的分辨率。在慢速應用中,得益于齒輪比,轉子的運動速度相對較快。如果不使用齒輪,則由于轉子速度較低,可能會出現不希望的齒槽轉矩。此外,齒輪支撐垂直應用中的保持力。通常情況下,控制回路隻需較小的力,因為由于采用了減速齒輪,電機僅承受運動平台上的負載,而該負載按傳動比的平方減少。
然而,齒輪傳動電機不是無間隙的,并且附加的摩擦會降低效率。因此,齒輪制造商通常會采取合适的潤滑以保證預期的使用壽命。使用壽命主要取決于輸入速度和輸出扭矩以及運行、環境和安裝條件。在定制解決方案中,可通過自潤滑軸承、滾珠或陶瓷軸承、金屬齒輪和專用潤滑脂延長使用壽命。
嚴格地說,傳動螺杆也可以用作齒輪主軸定位系統中的齒輪,因為依賴于主軸間距以扭矩為代價實現了速度調整。為此,與1毫米/轉的主軸間距相比,當主軸間距為2毫米/轉時,運動平台以50%的扭矩移動的速度是原來的兩倍。然而,對于某些應用來說,在電機與傳動螺杆之間需使用真正的齒輪。PI為此方案部署了各種齒輪類型。

梯度搜索 (Gradient Search)

用于優化信号的爬山算法。

請參見 >> 掃描程序。 


諧波傳動齒輪 (Harmonic Drive Gears)

諧波傳動齒輪以傳動元件的彈性性能為特色,可實現高傳動齒輪比、高扭矩容量、高線性扭轉剛度、高效率以及無間隙運行。彈性傳動元件為橢圓盤,可使帶外齒的薄鋼襯套變形。鋼襯套位于帶有滾珠軸承和内齒的外圈上。發生變形時,内齒和外齒在較大橢圓軸的區域内無間隙地互鎖。此外,諧波傳動齒輪提供了使用中央空心軸的可能性;例如用于電纜、軸或激光束。然而,由于其複雜、緊湊和免維護的結構,這些齒輪相對較為昂貴。PI有時采用諧波傳動齒輪來定制解決方案,憑借其零間隙特性,可實現特别高的定位精度和重複精度。

保持力 (Holding Force)

即使在斷電狀态下,力對運動平台的作用也不會引發運動。

HVPZT

高壓壓電陶瓷促動器的首字母縮寫。

滞後 (Hysteresis)

壓電陶瓷促動器中的滞後基于晶體極化和分子效應并且在反轉驅動方向時發生。


ID芯片 (ID Chip)

ID芯片位于許多壓電平台的連接器中。使用數字控制器在工廠内校準平台時,校準數據與特定産品信息被同時保存在ID芯片上。接通電源後,數字控制器從已連接平台的ID芯片上讀取數據。如果平台的ID芯片包含校準數據,則其可被連接至任何合适的數字電控,無需重新校準。

增量編碼器 (Incremental Encoder)

當增量編碼器處于運動狀态時,會産生由控制器計數的脈沖。然而,與絕對編碼器相比,這是一個确定相對位置的問題。為了确定絕對位置,還必須參考限位開關或參考開關信号。

輸入電平 (Input Level)

數字接口的允許輸入電平。

輸入電壓範圍 (Input Voltage Range)

用于壓電控制器和驅動器。推薦範圍為-2至12伏。正常的增益值10可産生-20至120伏的輸出電壓。大多數PI控制器允許-3至13V的輸入電壓。

集成位置傳感器 (Integrated Position Sensor)

絕對測量電容、壓阻(PRS)或應變片(SGS)和光學(絕對和相對)傳感器用于向控制器提供位置信息。



最大側向力 (Lateral Force, Max.)

垂直于定位方向的最大側向力。對于壓電系統來說,側向力受壓電陶瓷促動器和柔性鉸鍊設計的限制。對于XY位移平台而言,相應正交模塊的推/拉力容量(在其定位方向上)限制了可以接受的側向力。

絲杠 (Leadscrew)

絲杠可以實現非常高的分辨率和平穩的運行,并且通常由彈簧預加載以盡量降低空回。這會導緻滑動摩擦并因此産生自鎖效應。然而,這降低了速度并縮短了使用壽命。

限位開關 (Limit Switch)

功能:光學、磁性。

線性放大器/驅動器 (Linear Amplifier / Driver)

大多數壓電驅動器使用線性放大器(AB類)來産生輸出電壓。在開環(電壓控制)壓電模式下,由可選地與直流偏移相結合的模拟輸入信号控制放大器輸出電壓。

直線滾珠導軌 (Linear Ball Guide)

為保持遊隙和盡可能低的摩擦,直線滾珠導軌要求導軌與軸承之間具有準确的公差。這限制了負載能力。由于設計簡單,它們僅适用于需求相對較低的低成本應用。

線性編碼器 (Linear Encoder)

線性編碼器直接在運動平台上測量位置。通常情況下,由于非線性、機械遊隙和彈性變形未造成任何影響,這意味着可實現比旋轉編碼器更高的精度。

線性電機 (Linear Motor)

線性電機是一種可産生直線運動的電磁直接驅動器。線性電機的範圍幾乎是無限制的。線性測量系統始終是運動和定位所必需的;線性電機的開環操作無法完成此類任務。與伺服電機相同,線性電機無需機械耦合元件來将電機的旋轉運動轉換為線性運動。通常情況下,使用三相電動機。
典型應用包括電子和半導體工業、醫藥和生物技術、機床(主要集中在激光切割方面)以及精度、動力學和生産率都很重要的其他領域。

線性誤差 (Linearity Error)

從指令位置測得的位置的運動方向偏差(定位精度)。使用外部可追蹤設備進行測量。該值以整個測量範圍的百分數形式提供。
線性誤差測量:位置的目标值和測量的實際值進行比對,從第一個數據點到最後一個數據點畫一條直線,并确定最大絕對偏差。0.1%的線性誤差對應于理想直線周圍±0.1%的區域。示例:100微米測量範圍内0.1%的線性誤差可産生的最大誤差為0.1微米。

線性化 (Linearization)

數字壓電控制器通過線性化算法與高階多項式提供合适的定位精度。因此,電容式傳感器的線性誤差可降至0.01%以下。

請參見 >>動态數字線性化>>傳感器線性化

負載能力 (Load Capacity)

水平安裝平台時的最大垂直負載能力。


磁力軸承 (Magnetic Bearings)

磁懸浮可在平面上實現出色的線性和旋轉導向精度。通過非常準确的非接觸式傳感器測量和補償平面度誤差。與同樣非常準确的空氣軸承相反,磁力軸承還可以在真空中使用。

量程擴展因子 (Measuring Range Extension Factor)

對于電容傳感器。

最小位移 (Minimum Incremental Motion)

可重複執行的最小移動稱為最小位移或典型分辨率,并通過測量決定。數據表顯示了典型的測量值。大多數情況下,最小位移與設計分辨率明顯不同,設計分辨率的數值可能相當小。

另請參見 >>設計分辨率


NEXACT® 壓電陶瓷步進驅動器 (NEXACT® Piezo Walking Drive)

精密壓電電機,通過壓電陶瓷彎曲元件移動動輪。這類驅動器非常緊湊,可實現10毫米/秒左右的相對較高的速度以及高達10牛的力。适當選擇壓電陶瓷元件可優化相應應用的步長、夾持力、速度和剛性。

NEXLINE® 壓電陶瓷步進驅動器 (NEXLINE® Piezo Walking Drive)

為移動動輪,高負載壓電電機将壓電夾緊和切變促動器結合在一起。這些驅動器具有數百牛的特别大的力和特别高的剛性。其可以納米級分辨率在幾微米的範圍内動态補償諧振。驅動器設計用于定位和保持高達800牛的力,并以約1毫米/秒的速度工作。

噪聲 (Noise)

對于電容傳感器。在擴展測量範圍内,噪聲比在常規測量範圍内高很多。

非線性 (Nonlinearity)

請參見 >>線性誤差


開環操作 (Open-Loop Operation)

使用不帶位置傳感器的促動器或電機。開環操作特别适用于響應時間短、分辨率非常高且要求最大帶寬的應用。這種情況下,以絕對值的形式控制或讀取目标位置要麼不重要,要麼由外部位置傳感器執行。
壓電陶瓷促動器的位移大緻對應于驅動電壓;仍然無法借助于開環控制補償蠕變、非線性和滞後。
對于直線電機和音圈驅動器等電磁直接驅動器來說,無法進行開環操作。

工作限制 (Operating Limits)

在20攝氏度環境溫度下測量的值。将正弦信号用作開環操作的控制信号。放大器在工作限制内線性工作,特别是沒有熱限制。

工作溫度範圍 (Operating Temperature Range)

在任何情況下,設備均可在最大允許溫度範圍内安全工作。但為了避免内部過熱,在一定溫度(滿載條件下的最高工作溫度)以上不再提供全部性能。如果工作溫度發生變化,可能需要重新校準或調整零點。數據表中的性能規格僅适用于室溫。

工作電壓 (Operating Voltage)

為設備供電允許的控制輸入電壓範圍(也是輸入頻率)。

光學功率計 (Optical Power Meter)

光功率計将光功率轉換為電信号。

過溫保護 (Overtemperature Protection)

電壓輸出的關閉溫度。無自動重啟。


專利 (Patents)

PI擁有大量壓電和電機技術專利。

并聯運動,六足位移台 (Parallel Kinematics, Hexapods)

六足位移台是帶有六個可直接連接到單一平台的驅動器的并聯運動系統。這使得用戶可以在X、Y、Z和旋轉方向的所有自由度中自動定位物體,并且取決于驅動器,具有微米量級或更低的精度。并聯運動系統非常富有剛性,借助于隻有很低的被動重量才能移動以及相應的設計,可承載高達數噸的負載。用戶可以任意選擇參考坐标系,當今,工人們正在生産線上與六足位移台協同工作。用戶通過EtherCAT将系統集成到自動化環境中。

并聯運動壓電平台 (Parallel-Kinematic Piezo Stages)

壓電平台通過采用電容傳感器的并聯運動裝置達到理想的軌迹精度,從而實現并聯測量。在多軸并聯運動系統中,所有促動器均直接作用于一個運動平台。這意味着所有軸均移動相同的最小質量,并且可以為其設計相同的動态特性。并聯運動系統比串聯堆疊系統具有更多的優點,包括更緊湊的結構以及各軸無累積誤差。配備直接計量的多軸納米定位系統能夠針對一個共同參照在所有自由度上測量平台位置。在此類系統中,能夠立即檢測到一個促動器在另一(串擾)方向上的非期望運動,并由伺服回路主動補償。即使在動态操作中,這一主動軌迹控制概念也能夠将軌迹偏差保持在幾納米以下。

并聯計量 (Parallel Metrology)

每個傳感器在相應自由度上測量同一運動平台的位置。這樣可以保持伺服回路内所有軸的串擾,并允許自動對其進行校正。

峰值電流 (Peak Current)

僅可用于短時間段,在壓電放大器/控制器的情況下通常小于幾毫秒。用于估計特定電容負載的可能動态。注意:在這種情況下,壓電控制器/驅動器不一定線性工作。

PICA/PICA Power

PICA壓電陶瓷促動器專為高占空比應用而設計。PICA Power促動器還針對高溫工作條件進行了額外優化。
所有使用的材料均經過特殊匹配,以确保魯棒性和使用壽命。PICA驅動器的耐久性試驗已證明了一緻的性能,即使在數十億(1,000,000,000)次循環後依然如此。高位移和低電容的組合提供了出色的動态行為,同時降低了驅動功率要求。

PICMA® 多層壓電陶瓷促動器 (PICMA® Multilayer Piezo Actuators)

PICMA促動器利用間接壓電效應,并在相對較低的電壓下實現較大的力。它們隻需要少量的安裝空間。同時,PICMA促動器動力十足,可以達到前所未有的精度。這就是它們在計量技術中用作微泵應用的原因。由于采用陶瓷絕緣材料,PICMA促動器具有高可靠性和耐氣候性。PI還為PICMA促動器配備了适合客戶應用程序的獨立連接器。

PICMAWalk

PICMAWalk驅動器可實現高達50牛的進給力和高達60牛的保持力。最大速度為15毫米/秒。PICMAWalk采用久經考驗的PICMA多層壓電陶瓷促動器。這意味着将壓電控制電壓降至120伏。PICMA壓電陶瓷促動器還可确保較長的使用壽命和PICMAWalk技術傑出的穩定性。

壓電慣性驅動器 (Piezoelectric Inertia Drive)

壓電陶瓷慣性驅動器為空間節約型且價格實惠的基于壓電陶瓷的驅動器,其保持力相對較大,行程在理論上幾乎是無限的。最大工作頻率為20千赫茲時,驅動直接作用在動輪上,實現超過5毫米/秒的速度。在20kHz的工作頻率下,Q-Motion驅動器運行時靜音。驅動器在靜止狀态下可自鎖,無需電流,且不産生任何熱量。其能用最大的力保持住位置。因此,在負載循環次數較少時,它适用于電池供電的移動應用。

PiezoMove®

PiezoMove®促動器将行程長達1毫米的導向運動與供選配的精度高達10納米的傳感器相結合。高精度、無摩擦的柔性鉸鍊導向可實現非常高的剛度以及非常低的橫向位移。

這使其比簡單的壓電陶瓷促動器更易操作,但仍然保持結構十分緊湊。所用壓電陶瓷促動器的數量和尺寸将确定剛度和力的生成。正因這些特點以及其小尺寸和經濟劃算的設計,PiezoMove®杠杆促動器尤其适用于OEM應用。

壓阻式傳感器(PRS) (Piezoresistive Sensor (PRS))

應變片傳感器由半導體薄膜組成。

請參見 >> 應變片傳感器

PiezoWalk® 步進驅動器 (PiezoWalk® Walking Drive)

PiezoWalk驅動器利用壓電步進原理,将亞納米級分辨率與較大的力、穩健的設計和可擴展的行程相結合。行業客戶使用步進驅動器,可實現大于1毫米的行程,并以納米精度的分辨率保持穩定的位置。PI (Physik Instrumente)提供具有高進給力以及定位和保持力的步進驅動器,同時具有相對較高的速度,并且驅動器在真空中也具有較長的使用壽命。

請參見 >> NEXLINE®>> NEXACT®>> PICMAWalk

PIglide空氣軸承技術 (PIglide Air Bearing Technology)

PIglide空氣軸承技術可實現無摩擦定位,在超過100毫米的範圍内具有高達5微弧度的高導向精度。這項技術提高了位置分辨率,并可實現恒速掃描。重複精度隻是少量編碼器脈沖。使用柔性鉸鍊導向壓電納米定位器,也可以在納米範圍内獲得類似精度,然而這僅限于非常短的行程。

PILine® 超聲波壓電電機 (PILine® Ultrasonic Piezomotors)

PILine超聲波壓電電機精度高、動态、小巧、無噪音且自鎖。因此,無需在靜止時為其供應電流,而這反過來又降低了應用的能量需求。出于這個原因并且由于其尺寸小,這些驅動器尤為适用于光學工業中的移動設備和測量技術,從而可以取代傳統的驅動技術。

PIMag® 磁性線性電機 (PIMag® Magnetic Linear Motors)

PI (Physik Instrumente)的磁性直接驅動器在待移動的負載和驅動器之間提供直接且剛性的連接。當物體需要以高動态和高精度定位時,行業需求特别高。由于平穩運行的精密線性導向裝置采用交叉滾柱軸承,這些類型的線性電機平台特别适合需要恒速掃描的應用。驅動器無需接觸即可運行,因此非常可靠。用戶可以通過标準化現場總線系統輕松快速地将磁性直接驅動器集成到現有機器和系統中。

請參見 >> 線性電機>> 力矩電機

PIMag® 音圈 (PIMag® Voice Coil)

音圈驅動器重量輕、體積小并且基于無摩擦驅動原理,因此特别适合在有限行程内要求高動态性和高速度的應用 - 例如,在醫療技術中。與傳統的基于傳動螺杆的解決方案相比,音圈驅動器為客戶帶來了更大的優勢,尤其在磨損和動力學方面更是如此。這類驅動器還可提供高掃描頻率和精密定位,因為它們不存在磁滞效應。

請參見 >> 音圈驅動器

PIMikroMove

無論其驅動原理如何,具有圖形用戶界面(GUI)的用戶軟件均可用于控制PI的定位系統。

樞軸點 (Pivot Point)

可以針對平台旋轉自由定義的參考點或旋轉中心。

PIRest

壓電陶瓷促動器技術可以亞納米級精度主動調整數微米的一緻穩定的間隙。PRIest促動器僅在實際定位序列期間通電,并且在無電源的情況下保持其位置。

螺距 (Pitch)

請參見 >> 串擾

行星齒輪 (Planetary Gears)

行星齒輪由連接到軸的中心太陽輪以及位于環形輪内的其他行星輪組成。由于通過幾個齒輪分配負載,行星齒輪适合傳遞高扭矩。采用這種方式,可以在非常緊湊的裝配空間中實現高傳動比。為降低高速噪聲,輸入平台的齒輪通常由合成材料制成。對于真空、高溫或非常高扭矩的應用,輸入平台最好由鋼制成。除正齒輪外,行星齒輪通常也用于PI線性平台中的齒輪電機。

功耗 (Power Consumption)

滿載時的最大功耗。

預載壓電陶瓷促動器 (Preloaded Piezo Actuator)

壓電堆疊促動器由内部預載保護。預載确保在任何應用場景下都能安全運行,是動态應用和拉伸載荷的理想選擇。預載壓電陶瓷促動器旨在集成到客戶的系統中,并且無導向。如果無法接受單個軸上的運動串擾,則需要外部導向。

波形發生器 (Profile Generator)

允許直線插補、點對點、梯形和雙彎等運動軌迹的電機控制器的功能。多根軸被稱為電子齒輪機構。

脈沖寬度調制(PWM) (Pulse Width Modulation (PWM))

PWM控制的電機可通過高頻信号控制(電機)性能。這意味着功率信号可以與數字控制信号相分離。
PWM控制器與高性能開關式放大器一起用于壓電陶瓷促動器,或者用于控制線性電機或音圈驅動器等電機。 >> ActiveDrive電機是PI的一項專有功能,請參見此處。

推/拉力(沿定位方向) (Push/Pull Force Capacity (in Positioning Direction))

指定可沿主動軸施加到壓電系統的最大力。受壓電材料和柔性鉸鍊的限制。如果施加較大的力,壓電陶瓷促動器、柔性鉸鍊或傳感器可能會損壞。在動态應用中必須考慮限制力的大小。
示例:在500赫茲、20微米峰間值、1千克移動質量下,由正弦運行産生的動力約為±100牛。

PZT

Lead Zirconate Titanate(锆钛酸鉛)的縮寫。PZT為具有優異壓電性能的多晶陶瓷材料。也經常用于指壓電陶瓷促動器或壓電轉換器。


Q-Motion®

PI以Q-Motion®名稱銷售帶有慣性驅動器的平台和促動器。

請參見 >> 壓電慣性驅動器


循環滾珠軸承導軌 (Recirculating Ball Bearing Guide)

得益于其設計,循環滾珠軸承已經對蠕動不敏感。例如,它們适用于通常用于掃描較小區域的高精度軸。正确組裝後,它們可提供高負載能力,同時使用壽命明顯延長、無需維護并提供高導向精度。

參考點開關 (Reference Switch)

需要參考點與增量位置編碼器一起确定絕對位置。功能:光學、磁性。

重複精度 (Repeatability)

閉環操作模式下的典型值(均方根,1 σ)。重複精度表示為總行程或斜角平方的百分比。對于較小的行進距離,重複精度可能明顯更高。

分辨率 (Resolution)

位置分辨率涉及測量裝置仍能檢測到位移的微小變化。由于不受靜态或滑動摩擦的影響,基于壓電的定位系統和壓電陶瓷促動器的分辨率基本無限制。相反地,相當于指定了電控噪聲。值為典型結果(均方根,1σ)。

諧振頻率 (Resonant Frequency)

空載:沿定位方向的首要諧振頻率。
帶負載:加載系統的諧振頻率。
諧振頻率不指定最大工作頻率。PI建議開環的工作頻率最大為諧振頻率的三分之一。定制系統的頻率可能與此不同。請聯系PI了解更多詳細信息。

上升時間 (Rise Time)

控制器/放大器的時間常數:将最大電壓範圍從10%增加至90%所需的時間。

紋波,噪聲,0至100千赫茲 (Ripple, Noise, 0 to 100 kHz)

具有獨特頻率的以mVpp 表示的電壓殘餘紋波。整個頻率範圍内的噪聲。

旋轉角 (Roll)

請參見 >>串擾­

轉動串擾 (Rotational Crosstalk)

請參見 >>串擾

旋轉編碼器 (Rotary Encoder)

旋轉編碼器間接測量位置,因為(例如)它們直接安裝在電機軸上。這意味着它們連接到動力傳動系統的轉動件。傳感器的簡易安裝是優勢之一,但空回和機械遊隙會影響最終測量結果。


掃描程序 (Scan Routine)

運行運動序列并允許評估關聯數據的算法;例如搜索合适的模拟輸入信号。示例包括“區域掃描”和“梯度搜索”。

傳感器帶寬 (Sensor Bandwidth)

指定用于降低振幅(減少-3分貝)的頻率的測量值。

傳感器線性化 (Sensor Linearization)

對于電容傳感器,信号調節電子元件表現出特别低的噪聲級。集成線性化系統(ILS)補償電容器極闆之間的平行度誤差的影響。

傳感器分辨率 (Sensor Resolution)

所采用測量系統可檢測到的最小可計算增量。旋轉編碼器:每個螺絲旋轉的計數。線性編碼器:傳感器系統能檢測到的最小增量。傳感器可為位置分辨率的決定性因素,因此可能需要單獨指定傳感器分辨率。

請參見 >>設計分辨率

串聯運動 (Serial Kinematics)

多軸運動系統的堆疊或嵌套裝置。每個促動器均驅動其各自的平台。促動器和運動軸是彼此唯一指定的。因此,可以比較輕松地組裝和控制多根軸相。動态特性取決于各個軸。與 >>并聯運動相比,任何導向誤差累積和整體導向精度都較差,請參見此處。

串聯計量 (Serial Metrology)

位置傳感器被分配給每個伺服控制的運動軸。不希望的串擾或導向誤差未被注意且未經修正。

請參見 >>并聯計量

伺服電機 (Servo Motor)

帶位置檢測和控制的電機稱為伺服電機。電機本身通常為直流電機。伺服電機在低速時提供高扭矩,在寬速度範圍内提供良好的動态性能,并可以實現快速響應、低發熱以及平穩無振動的運行。旋轉編碼器或絕對編碼器均用于檢測位置。伺服放大器負責放大信号并控制電機參數。這通常是帶有附加濾波器的PID(比例、積分、微分)控制器,以便盡可能地利用上述特性。

請參見 >>無刷直流電機>>直流電機(DC)

軟件 (Software)

SpaceFAB設計 (SpaceFAB Design)

SpaceFAB為部分并聯運動設置,具有恒定的支撐長度和特别帶接裝闆或支架(作為選配件提供)的多軸系統裝置低的輪廓。SpaceFAB中的每個XY線性平台布置驅動三個單獨的支撐腿。機械布局允許非對稱設置,例如,在所需運動方向上的較長行程。

規格 (Specifications)

在發貨之前請檢查性能規格。并非所有規格都可以組合。性能規格适用于室溫(22 ±3攝氏度),并且在該溫度下校準閉環操作中的系統(根據要求針對不同工作溫度的規格)。在相當低或高的溫度下運行時,可能需要重設操作參數。可根據要求定制超低溫或超高溫設計。

正齒輪 (Spur Gears)

正齒輪由兩個平行但尺寸不同的齒輪組成。由于設計簡單,可以非常簡單且穩健地制造正齒輪。由于其結構簡單,正齒輪易于制造且堅固耐用。全金屬型号滿足均勻且平穩運行方面的高要求,尤其是對于需要在低扭矩下獲得高精度的應用可實現無遊隙型号。為實現此目标,通過齒輪系的反向扭轉及其在電動機小齒輪上的張力來設置預載。除行星齒輪外,正齒輪通常也是PI線性平台中的标準選型齒輪電機。

步進電機,兩相步進電機(2SM) (Stepper Motor, 2-Phase Stepper Motor (2SM))

步進電機在每一轉中僅占離散位置。得益于其量化步進,與直流電機相比,步進電機僅提供減小的動量。高速隻能通過以扭矩為代價的大量步進來實現,因為繞組需要相互通電以便設置中間步進。

步進電機可以針對真空型應用進行搭建,具有較長的使用壽命,并且無需編碼器即可應用于定位任務。步進電機的開環操作不會引起位置抖動,因為抖動是由閉環操作中的反饋環路引起的。通常,以旋鈕形式應用機械式阻尼器以增強平穩運行并抑制共振。

步進電機擁有不同的配置。

剛度 (Stiffness)

彈簧常數,非線性壓電材料。定位器的靜态大信号剛度是針對數據表中室溫下的定位方向指定的。例如,由于壓電材料的活動特性或複合效應引起的影響,小信号剛度與動态剛度可能有所不同。

直線度 (Straightness)

請參見 >>串擾

應變片傳感器(SGS) (Strain Gauge Sensor (SGS))

應變片傳感器包括封裝在箔片(SGS)或半導體箔片(PRS)上的細金屬線,其附着于壓電陶瓷促動器或柔性鉸鍊定位器的導向系統(控制杆、柔性鉸鍊)。由于運動平台的位置取決于控制杆、導向或壓電陶瓷堆疊的測量,因此這種類型的位置測量是通過接觸和間接方式完成的。應變片傳感器從其膨脹和由此産生的電阻變化中獲得位置信息。每軸帶有多個應變片傳感器的全橋電路提高了熱穩定性。

開關式放大器/驅動器 (Switching Amplifier / Driver)

請參見 >>能量回收

同步伺服電機(SSVM) (Synchronous Servo Motor (SSVM))

設計為同步機的伺服電機。例如,這種類型的電機可以通過具有正弦換向的無刷直流伺服電機實現(請參見無刷 >> 直流電機 和 >> 伺服電機)。


螺紋滾柱傳動螺杆 (Threaded Roller Drive Screw)

如果是螺紋滾柱傳動螺杆,則傳動螺杆、滾柱與螺母之間的接觸面比滾珠絲杠傳動大得多。這可以實現非常高的剛度和更高的負載。提供不同的版本,例如,無滾柱再循環的導向行星式滾柱或旋轉滾柱,即具有滾柱再循環,從而允許甚至更小的螺距。

偏擺鏡 (Tip/Tilt Mirrors)

例如,偏擺鏡、快速傾斜鏡和偏擺台用于有源光學元件以及激光加工和激光束偏轉中的激光束偏轉。這些特殊的壓電平台主要提供兩條具有公共旋轉中心的正交偏擺軸。在具有共同的固定旋轉中心且偏振方向無變化的的情況下,其并聯運動設計使得兩根偏擺軸上的性能保持一緻。帶寬、諧振頻率和加速度通常高于采用音圈或振鏡掃描儀的型号。由于在設計中采用了柔性鉸鍊導向,傾斜鏡可免受磨損。

力矩電機 (Torque Motor)

力矩電機為零遊隙驅動器,通常具有較大的徑向尺寸。它們可以采用非常扁平化的設計。大徑向尺寸分别考慮到了空心軸和大孔徑,例如,用于傳導激光束和電纜。零遊隙允許高定位精度和高傳動剛性,從而可實現高重複精度。高傳動扭矩可實現高加速度,因此具有高動态性。其他功能包括高抗扭剛度、高峰值扭矩、高效率以及非常平穩的運轉。
此外,得益于其在扭矩和旋轉對稱性方面的緊湊型設計,力矩電機适用于多軸平台或轉台上的高負載應用。

軌迹控制 (Trajectory Control)

避免偏離指定軌迹的預防措施;可以是被動的(例如,柔性鉸鍊導向)或主動的(例如,使用額外的主動軸和傳感器)。

軌迹發生器 (Trajectory Generator)

用于具有已知運動學和插補的多軸系統的輪廓發生器。六足位移台控制器支持直線插補、點對點、梯形和S曲線。

請參見 >>輪廓發生器

轉換器 (Translator)

線性促動器。


有用的壓電負載 (Useful Piezo Load)

對于開關式放大器。一個壓電陶瓷控制器/驅動器的可能輸出功率取決于内部和外部電容負載。

用戶軟件和功能 (User Software and Functions)

PI提供了一個涵蓋所有控制器的廣泛軟件包,包括用戶軟件和編程支持,例如:PIMikroMove®、PI通用指令集(GCS)。用于NI LabVIEW的驅動程序,Windows和Linux的共享庫。與μManager、MetaMorph、MATLAB等軟件兼容。波形發生器。線性化。數據記錄器。自動調零。觸發輸入/輸出。可用軟件配置的參數。

請參見 >>大量軟件包


真空兼容版本 (Vacuum-Compatible Versions)

在許多工業領域中,在真空中生産正日益變得更加重要。因此,PI (Physik Instrumente)為其客戶提供各種不同的驅動技術,可在10–7 甚至10–10百帕的真空中運行。 這包括在強磁場和低溫環境中工作的壓電陶瓷促動器,行程低于1.5毫米且精度為亞納米級的壓電系統,在力、動力學和行程範圍方面采用多種設計的壓電電機以及采用特殊設計可實現更大行程的直流或步進電機的經典機動化。

音圈驅動器 (Voice Coil Drives)

此類無摩擦電磁線性驅動器的特點是保持力較小,但動态性好。
音圈電機為直接驅動器。驅動原理是洛倫茲力的技術實現:帶電導體在永磁場中施加的力與磁場強度和電流成正比。運動控制器通過PWM控制來控制力。該驅動器與用于精确定位的測量系統結合使用,并在閉環中工作。因此,音圈驅動器的行程受到該技術的限制,且範圍介于0.5毫米與25毫米之間。
典型應用包括具有快速穩定時間的短程運動、低噪聲生成應用或靈敏的可編程力控制。


波形發生器 (Wave Generator)

每根軸都可以由輸出波形的波形發生器控制。波形發生器特别适用于其中軸以自由定義的自定義運動軌迹工作的動态應用。

工作區 (Workspace)

六足位移台可從當前位置通過平移和旋轉所到達的全部空間被稱為“工作區”。

蝸輪 (Worm Gears)

蝸輪由帶有螺旋安裝支架的軸和螺旋齒輪組成。通過滑動摩擦 以直角 傳遞力。因此,蝸杆軸具有較高的自鎖力,在某些應用中無需額外的制動。 然而,滑動摩擦會導緻低效率、高磨損以及潛在的高溫。 通常情況下,蝸輪可以在一個平移水平上實現高傳動比,這使其成本相對較低。由于渦輪以直角傳遞運動,PI通常将其用于轉台。 這能夠實現電機在轉台上的橫向對準。


偏轉角 (Yaw)

請參見 >>串擾

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