Ideen zum präzisen Bewegen eines kleinen Objekts in 2 Dimensionen?

Wir möchten die Position eines kleinen Objekts in einer XY-Ebene präzise steuern. Das Objekt, das wir bewegen, enthält eine LED-Diode und einige Optiken. Die Einschränkungen sind:

  • Die Gesamtfläche beträgt 9 mm x 6 mm
  • In diesem Bereich möchten wir das Objekt innerhalb von ±0,1 mm positionieren.
  • Wir werden uns schrittweise bewegen (0,1 mm bewegen, dort eine Weile warten, weitere 0,1 mm bewegen ...)
  • Teure Komponenten sind OK :)
  • Wir haben jedoch eine sehr begrenzte Größe - je kleiner die Lösung, desto besser.
  • Das Objekt, das wir bewegen, ist sehr leicht (nur wenige Gramm) und kann nach Bedarf verändert werden.

Unsere bisherigen Ideen:

1) Bau eines Miniatur -XY-Tisches . Wir denken, dass dies so ausgelegt werden könnte, dass es die Positionierungsanforderungen erfüllt, aber die Gesamtlösung (einschließlich Schrittmotoren usw.) wäre wahrscheinlich größer als wir gehofft hatten.

2) Verwendung von Elektromagneten. Da unser Objekt sehr leicht ist, können wir seine Position möglicherweise mit Elektromagneten angemessener Größe steuern.

Können Sie sich eine andere Möglichkeit vorstellen, dieses Problem anzugehen?

Die Frage ähnelt dieser Frage , die einen viel größeren Maßstab (30 x 30 cm) annimmt.

Um es klar zu sagen, Sie brauchen eine automatische Positionierung, oder? Ansonsten sind kleine manuelle XY-Tische nicht schwer zu bekommen.
Welche Geschwindigkeit benötigen Sie für die Bewegung?
Ja, automatische Positionierung, nicht manuell. Außerdem wird die Bewegung schrittweise sein: Wir bewegen uns 0,1 mm, warten dort, bewegen weitere 0,1 mm usw. Keine besonderen Geschwindigkeitsanforderungen. Ich werde die Frage aktualisieren, um dies widerzuspiegeln - danke!
Erwägen Sie die Kombination eines "Stromabnehmers" und eines größeren "XY-Tisches". Die Auflösung des Kreuztisches wird proportional reduziert. Wenn darauf geachtet wird, die Lager dicht zu halten, kann dies Ihre Konstruktionsanforderungen lösen. Juweliere gravieren Plaques und miniaturisieren sie, ebenso wie Kartenhersteller.

Antworten (2)

Für einen wirklich kleinen XY-Tisch würde ein Paar der winzigen Schrittmotoren, die zum Fokussieren von Kameraobjektiven verwendet werden, gute Dienste leisten:

Diese Stepper haben eine Gleitspanne von 6 mm und ermöglichen eine Genauigkeit von besser als 0,01 mm :

Stepper

Diese etwas größeren Stepper haben eine Gleitspannweite von 18 mm und eine Genauigkeit von etwa 0,025 mm .

Stepper 2

Durch Microstepping lässt sich die Präzision jeweils um den Faktor 8 bis 32 verbessern , je nach gewähltem Treiber und Fahrmodus.

Wenn die 22 mm Gesamtlänge des größeren Steppers ein Problem darstellt, kann mit ein wenig Recherche sicherlich ein 9 oder 10 mm Slide Span Stepper in der gleichen 5 bis 7 mm Motorgröße gefunden werden.

Mit einem StepStick- Mikroschritttreiber konnte ich den oben erwähnten kleineren Stepper praktisch vibrationsfrei betreiben. Die Ergebnisse sollten für andere derartige Linsenfokussierungs-Stepper ähnlich sein.

Dadurch kann ein XY-Tisch mit einer Grundfläche hergestellt werden, die mit den in der Frage genannten Bewegungsabmessungen vergleichbar ist, dh etwa 15 mm x 22 mm einschließlich Motoren, wobei die Motoren unter dem Tisch angeordnet sind.

Tatsächlich wäre ein echter XY- Tisch nicht erforderlich, da das zu bewegende Objekt klein ist: Eine einachsige Gleitbasis, die vom ersten Stepper bedient wird, würde funktionieren, wobei das Gerät entlang der senkrechten Achse direkt vom bewegt wird Schieber des zweiten Steppers.

Bonus: Wenn kein Mikroschritt erforderlich ist, funktionieren diese Stepper auch dann, wenn sie direkt von den GPIO-Pins eines atTINY45-Mikrocontrollers angesteuert werden, da ihr erforderlicher Betriebsstrom im Bereich von 3 bis 8 mA liegt. Man muss nur Flyback-Dioden hinzufügen, um die Pins zu schützen.

Danke schön! Sie hatten auch Recht, dass es Motoren mit ~ 6 mm Motorgröße und ~ 10 mm Spannweite gibt, zum Beispiel diese
@ user2078515 Nun, die sind als gebraucht markiert, ich hoffe, Sie haben das bemerkt. Zum Ausprobieren sollte es noch reichen.

Als Alternative zu Schrittmotoren werden piezoelektrische Materialien für extrem hochpräzise Bewegungen, wie z. B. Ausrichtungslaser, verwendet. Das Funktionsprinzip ist ziemlich einfach: Piezoelektrische Materialien ändern ihre Abmessungen in Gegenwart eines elektrischen Feldes. Ein Vorteil besteht darin, dass das zu bewegende Objekt direkt an dem piezoelektrischen Aktuator befestigt werden kann, sodass es keine beweglichen Teile wie Zahnräder gibt, in denen Spiel oder Spiel vorhanden ist.

Es gibt auch lineare piezoelektrische Schrittmotoren, die auf einer Welle „laufen“. Das Funktionsprinzip lässt sich am besten per Video erklären . Hersteller finden Sie, indem Sie nach "piezoelektrischer Stepper" suchen.

Ich vermute jedoch, wenn Sie versuchen, die Teile zu beschaffen, werden Sie feststellen, dass Miniatur-Magnetstepper wirtschaftlicher und dennoch ausreichend präzise sind. Piezoelektrische Aktuatoren sind ziemliche Spezialitäten.

Phil, könnten Sie bitte andere Hersteller von Piezo-Kreuztischen als Physik Instrumente vorschlagen? Ihre XY-Tische scheinen bei 1,8 x 1,8 mm maximal zu sein.
@AnindoGhosh Ich kenne keine Nebensache. Ich habe die Dinger nie gekauft, nur in Betracht gezogen. Ich denke, die Piezo-Option ist für diese Anwendung von mehr akademischem Interesse als alles andere.
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