Diseño Preliminar de un Sistema de Posicionamiento Dual de Resolución Nanométrica

Abstract

Los sistemas de posicionamiento dual son utilizados frecuentemente en nanomanipulación cuando se requieren desplazamientos relativamente largos con alto grado de precisión. Estos consisten en dos etapas de movimiento donde una de baja resolución esta acoplada en serie con otra de alta resolución. En este artículo se presenta el diseño preliminar de un posicionador dual basado en mecanismos flexibles o flexure stage, con capacidad para recorridos del orden de los 10 mm y un ajuste fino de algunos micrones con resolución manométrica. En principio la etapa de largo recorrido se realiza mediante un tornillo micrométrico, previendo la motorización del mismo en un futuro. Para la etapa de alta resolución se dispone de un actuador piezoeléctrico y de un mecanismo de amplificación tipo puente. Se presenta el modelo analítico, el cual tiene en cuenta la rigidez y las masas del conjunto, que permite determinar su comportamiento estático y dinámico a partir del cual se definen las dimensiones iniciales. El comportamiento del sistema se verifica utilizando el método de elementos finitos. Además se comparan los resultados obtenidos por simulación con los analíticos concluyendo que el modelo presentado permite hallar relaciones útiles para el dimensionado inicial del posicionador.