Closed-Loop-Positionierung mit interferometrischer Präzision

Diese Application Note hebt die Fähigkeit des PICOSCALE Interferometers hervor, eine Closed-Loop-Positionierung von Proben mit Präzision im Pikometerbereich zu ermöglichen. Durch die Integration des Interferometers mit dem modularen Steuerungssystem von SmarAct (MCS2) erreicht der Aufbau eine präzise, latenzarme Steuerung eines Linearpositionierers und adressiert Herausforderungen in der Hochpräzisionsfertigung und Forschung.

Problem: Konventionelle Positioniersysteme basieren auf integrierter Positionsrückmeldung, die häufig weit entfernt vom Point of Interest (POI) misst. Dies kann zu nicht berücksichtigten Drifts führen und die angestrebte Präzision und Genauigkeit für anspruchsvolle Anwendungen beeinträchtigen.

Lösung: Das PICOSCALE Interferometer misst die Verschiebung direkt am oder nahe dem POI und bietet dadurch eine unübertroffene Auflösung und Genauigkeit. Durch die Kopplung des Interferometers mit dem MCS2 Steuerungssystem von SmarAct werden Echtzeit-Feedbackschleifen eingerichtet, die eine hochpräzise Regelung mit minimaler Latenz sicherstellen.

Implementierung

• Der Aufbau umfasst:
  • Einen Zielspiegel, der auf einem Cantilever montiert und auf einen PICOSCALE Sensorkopf ausgerichtet ist.
  • Der Sensorkopf erfasst Wegdaten mithilfe interferometrischer Methoden und überträgt sie an den PICOSCALE Controller.
  • Der Controller verarbeitet die Daten und sendet sie über die SmarAct SI-Schnittstelle an den MCS2.
  • Der MCS2 treibt einen SmarAct SLC1730 Linearpositionierer basierend auf dem Feedbacksignal an und erreicht eine Closed-Loop-Regelung mit Latenzen unter 100 µs.

Ergebnis: Das System demonstriert erfolgreich eine präzise Closed-Loop-Positionierung und hält Genauigkeit im Nanometerbereich sowie latenzarme Rückmeldung aufrecht. Differenzielle Messaufbauten verbessern die Leistungsfähigkeit zusätzlich, indem sie Umgebungsstörungen reduzieren, und ermöglichen selbst unter anspruchsvollen Bedingungen eine hochgenaue und stabile Positionierung.