Sensor incremental PIOne
Para sistemas de nanoposicionamiento convencional con piezo actuadores y recorridos menores a 1mm, los sensores capacitivos con resoluciones sub nanométricas alcanzan gran estabilidad y linealidad. Pero, para desplazamientos mayores a 1 mm, los sensores capacitivos no son suficientemente precisos, tanto la linealidad como la resolución se reducen y el área activa del sensor necesita hacerse más grande de forma que aparecen problemas de espacio. Por este motivo, los sensores incrementales son utilizados para recorridos elevados, sin embargo estas reglas lineales no eran capaces de cumplir los requerimientos de los mecanismos de nanoposicionamiento. Esta ha sido la motivación que ha llevado a PI a desarrollar este nuevo sensor el cual alcanza resoluciones de 20 picómetros.
La resolución se define como el desplazamiento medible más pequeño del cabezal del sensor a lo largo de la regla. Este valor está influenciado principalmente por la longitud del periodo de la señal del sensor, por el ruido de los procesos electrónicos y la interpolación electrónica.
El nivel de factor de interpolación está limitado por el ruido de la señal y solo puede ser seleccionado con un rango determinado. Por esta razón se escogen señales de periodo lo más pequeñas posibles, permitiendo así una gran resolución incluso con un factor de interpolación bajo.
El PI One alcanza una resoluciónde 20 picómetros o mejor gracias al pequeño periodo de la señal, de tan solo 0.5 µm y la optimización del proceso de la señal. En este caso una interpolación con un factor 4000 es posible. La linealidad no solo depende de la calidad de la rejilla y de la calidad de la señal sino también de otras influencias mecánicas.
Periodos de señal pequeños y precisión de la rejilla de 150nm /30cm permiten que el error de la linealidad del sensor sea menor al 1%.
El cabezal del sensor del PIOne contiene un interferómetro de Match Zehnder donde los caminos ópticos están ecualizados y son simétricos, esto permite compensar influencias ambientales como la temperatura o la humedad.
Otra característica importante del PIOne es que su laser de diodo opera de forma que minimiza el calor generado en el cabezal del sensor.
Este sensor puede ser integrado en sistemas de posicionamiento basados en diferentes tecnologías.