PI bietet weltweit die größte Auswahl an hochdynamischen und hochauflösenden Präzisionspositioniersystemen. Die Linearität und Wiederholgenauigkeit sind nicht denkbar ohne den Einsatz höchstauflösender Messverfahren.
Genauigkeiten im Bereich weniger Nanometer und darunter erfordern ein Positionsmessverfahren, das Bewegung in diesem Bereich auch erfassen kann. Die wichtigsten Kenndaten für die Auswahl des geeigneten Verfahrens sind Linearität, Auflösung (Sensitivität), Stabilität, Bandbreite und nicht zuletzt die Kosten. Wichtig ist außerdem die Fähigkeit, die Bewegung der Plattform direkt aufzunehmen (Direktmetrologie).
PI setzt nach Möglichkeit auf kontaktlose Messprinzipien, um das Messergebnis nicht zu beeinflussen. Außerdem müssen die Sensoren klein sein und dürfen sich nicht erwärmen. PI Positionierer verwenden vier verschiedene Typen von Sensoren:
- Kapazitive Sensoren
- Dehnmessstreifen-Sensoren (DMS)
- Piezoresistive Sensoren (PRS)
- Inkrementelle Linearencoder
| Kapazitiv | DMS | PRS | Linearencoder | |
|---|---|---|---|---|
| Empfindlichkeit / Auflösung* | hervorragend | sehr gut | hervorragend | hervorragend |
| Linearität* | hervorragend | sehr gut | gut | sehr gut |
| Stabilität / Wiederholbarkeit | hervorragend | gut | mittel | hervorragend |
| Bandbreite* | hervorragend | sehr gut | sehr gut | sehr gut |
| Messverfahren | direkt / berührungslos | indirekt / mit Berührung | indirekt / mit Berührung | direkt / berührungslos |
| Messbereich | < 2 mm | < 2 mm | < 1 mm | bis > 100 mm |
* Die Einstufungen beziehen sich auf die Eigenschaften des Nanopositioniersystems. Die Angaben zu Auflösung, Linearität, Wiederholbarkeit im jeweiligen Datenblatt geben die Spezifikation des Gesamtsystems wieder, einschließlich Controller, Mechanik und Sensor. Die Überprüfung erfolgt mit externen Messmitteln (Zygo-Interferometer). Die Angaben dürfen nicht mit den theoretischen Daten des Sensorsystems verwechselt werden.
Indirekte Positionsmessung mit Dehnmesstreifen-Sensoren (DMS und PRS)
Dehnmesstreifen-Sensoren bestehen aus einer dünnen Metall- (DMS) oder Halbleiterfolie (piezoresistiv, PRS), die auf der Piezokeramik oder für verbesserte Präzision auf dem Führungssystem eines Flexure-Verstellers aufgebracht ist. Diese Art der Positionsmessung erfolgt mit Kontakt und indirekt, da die Position der bewegten Plattform aus einer Messung am Hebel, an der Führung oder am Piezostapel abgeleitet wird. Dehnmesssensoren leiten die Positionsinformation aus ihrer Ausdehnung ab. Vollbrückenschaltungen mit mehreren Dehnmessstreifen je Achse verbessern die thermische Stabilität.
