致动器-传感器系统和具有这种致动器-传感器系统的快速转向镜(FSM)技术方案

一种致动器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】致动器
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传感器系统和具有这种致动器
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传感器系统的快速转向镜(FSM)


[0001]本专利技术涉及一种用于使得电磁辐射在至少一个轴上受调控地偏转或转向的致动器
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传感器系统，其具有用于机械地移调偏转元件的致动器，以及具有用于检测偏转元件的位置的测量元件。此外，本专利技术涉及一种快速转向镜(FSM)。

技术介绍

[0002]致动器
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传感器系统用于许多必须以受控方式进行运动的应用中。从单轴运动到两轴和多轴运动，有大量的致动器由传感器控制，从而在一个或多个方向或轴上引起受控的和受调控的运动。传感器信号用作致动器实际位置的反馈。在调控器中，将其与设定位置进行比较，并由此生成调控信号以控制致动器。
[0003]作为用于位置检测的传感器，通常每个轴采用差动布置的两个传感器(传感器A
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传感器B)。由于传感器A和传感器B彼此相对，并且在两者之间布置了可旋转的支架，因此近乎实现了加倍的灵敏度，并且输出信号几乎呈线性。这里所讨论的已知传感器是电感式传感器或涡流传感器、电容式传感器或光学传感器。
[0004]传统传感器通常具有较大的构造形状，这是由于传感器元件本身、壳体、连接件(电缆或插头)或其相互作用造成的。然而，出于技术原因，尤其是成本原因，通常需要紧凑的构造形状。这尤其适用于需要低重量或特别小的构造形状的应用，例如航空和航天。由于单轴致动器
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传感器系统(采用差动布置)需要两个传感器，而两轴致动器
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传感器系统需要四个传感器，因此传感器的构造尺寸对致动器
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传感器系统的构造尺寸在整体上具有决定性的影响。
[0005]对于差动布置(differentielle Anordnung)，由于构造原因，存在机械的中心点(零点)和电气的中心点(零点)。现有技术是通过机械的调整过程(移调各个传感器)尽可能精确地匹配这两个中点。这在实践中耗费时间，并且只有在存在残余误差的情况下才能成功。此外，至少一个传感器(通常是两个传感器)需要一个机械的支架，该支架能够实现移调传感器并随后将其固定。这种装置价格昂贵，并且还增加了构造空间。还必须为每个传感器提供单独的电连接。只有在调整和固定之后才能对差动传感器布置进行校准。
[0006]对于传感器的差动布置，如果传感器对中的两个传感器表现得彼此尽可能相同，则对于线性度和温度表现是有利的。
[0007]出于这个原因，基于缠绕线圈的传感器(例如感应式传感器或涡流传感器)要经过下游的匹配过程，以获知相同类型的传感器。这通常是在测量范围内的两个距离处完成的。然而，由于额外的工作步骤，这意味着更高的生产成本，特别是因为尚未找到“伙伴”的传感器必须在下一次匹配过程中再次被测量。此外，匹配过程绝不是完美的，因为为了能够找到大量的配对，必须允许两个距离处在测量的初始值之间存在一定的偏差。各个传感器的温度表现也根本不匹配，因为这太复杂且太昂贵。
[0008]需要导电的连接，以将传感器与下游的评估电路连接。这通常使用屏蔽同轴电缆
或柔性印制电路板来实现。
[0009]为了能够接触相应的传感器，需要额外的生产步骤。这使得生产成本昂贵并降低了可靠性，特别是因为每个附加连接同时是潜在的薄弱点(中断或短路)。当存在温度波动、冲击和振动等外部影响时，该问题会进一步加剧。
[0010]这种致动器
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传感器系统广泛应用于光信号必须有针对性地偏转或转向(所谓的快速转向镜
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FSM)的地方。除了实际的致动器
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传感器系统之外，FMS还包含一个偏转元件，通过该偏转元件可以使光信号偏转或转向。例如在半导体生产中，它们将激光束引导到晶圆上，将芯片分离。此外，FSM还用于快速目标跟踪或在军事应用中用作图像稳定器。它们还经常用于光学扫描仪(3D)、3D打印或大屏幕投影。
[0011]FSM通常由反射表面(反射镜)、可移动元件(也可用作反射镜的支架(用于一个或两个轴)、用于定位反射镜的驱动单元(电磁体、致动器)以及检测反射镜支架的实际位置、进而检测反射表面的实际位置的传感器组成。FSM作为受调控的系统运行，其方式为，将实际位置与所需目标位置进行比较，并将相应的调控信号传输到驱动单元。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的现在是，尽可能地消除现有技术中出现的问题。另外，根据本专利技术的致动器
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传感器系统和根据本专利技术的快速转向镜(FSM)应该不同于竞争产品。
[0013]上述目的通过权利要求1的特征实现。因此，已知的致动器
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传感器系统的特征在于，测量元件由包括至少一个传感器元件的平坦基板组成。
[0014]关于根据本专利技术的FSM，上述目的通过并列独立权利要求14的特征来实现，据此，FSM包括根据本专利技术的致动器
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传感器系统。
[0015]根据本专利技术已经认识到，如果分立传感器被由平面基板组成的包含一个或多个传感器元件的测量元件代替，则致动器
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传感器系统的构造形状可以显著减小，并且其生产和功能可以显著改进。
[0016]测量元件布置在致动器
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传感器系统中，使得它能够检测可移动元件的位置。可移动元件通过一个或多个致动器来移动，例如围绕轴线倾斜。支架与可移动元件连接，并且包含适合于使得光信号(或者通常是电磁辐射)偏转的偏转元件。偏转元件可以是光学元件，例如反射镜、棱镜、透镜或衍射光栅。
[0017]支架安装在可移动元件上，使得可以沿一个或多个方向或者绕一个或多个轴线进行运动。例如，可移动元件可以通过线轴承或点轴承来倾斜。或者，也可以使用例如弯曲元件形式的固定轴承。
[0018]特别有利的是，偏转元件设置在可移动元件上(例如作为涂层)或者设计为可移动元件的一部分，并且如果可移动元件具有腰部，则测量元件设置在该腰部内。在本公开的上下文中，术语“腰部(Taillierung)”是指可移动元件的径向收缩或变窄。在腰部上方和下方，可移动元件具有比腰部更大的横截面。偏转元件可以安置在腰部上方。致动器的磁体(或磁性材料)可以安置在腰部下方，借助这些磁体使得使得可移动元件运动。由此得到致动器
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传感器系统的非常紧凑、扁平的构造形状。由于测量元件布置在腰部内，所以它沿径向方向不会突出或不会明显突出超过可移动元件。由于测量元件的扁平构造形状，带有腰部的可移动元件的高度可以保持非常低。
[0019]如果可移动元件由彼此牢固地连接的两个部分形成，则这是特别有利的。上部部件可以承载偏转元件，下部部件可以承载用于致动器的磁体(或磁性材料)。可移动元件可以通过弯曲元件可移动地安装。弯曲元件在此可以安置在上部部件或下部部件或两者的组合上。
[0020]可移动元件可以由易于制造的车削零件制成。于是，测量元件有利地被设计为环形基板，其在组装期间插入可移动元件的上部部件和下部部件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种致动器
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传感器系统，用于使得电磁辐射在至少一个轴(9)上受调控地偏转或转向，具有用于机械地移调偏转元件(10)的致动器(5)，以及具有用于检测所述偏转元件(10)的位置的测量元件(2)，其特征在于，所述测量元件(2)由平坦的基板(3)组成，该基板包括至少一个传感器元件(4)。2.根据权利要求1所述的致动器
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传感器系统，其特征在于，所述偏转元件(10)布置在可移动元件(8)上或者设计为所述可移动元件(8)的一部分，并且所述测量元件(2)布置在所述可移动元件(8)的腰部(20)上。3.根据权利要求2所述的致动器
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传感器系统，其特征在于，所述可移动元件(8)由两部分形成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的致动器
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传感器系统，其特征在于，所述基板(3)包括两个或更多个传感器元件(4、4')，和/或所述基板(3)由陶瓷或印制电路板材料组成。5.根据权利要求4所述的致动器
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传感器系统，其特征在于，所述基板(3)设计成单层的或多层的，由两层或更多层组成。6.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器
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传感器系统，其特征在于，所述传感器元件(4)被设计为电感式传感器或涡流传感器的扁平线圈或电容式传感器的电极。7.根据权利要求1至6中任一项所述的致动器
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传感器系统，其特征在于，所述传感器元件(4)形成在所述基板(3)的表面上。8.根据权利要求4以及可能的权利要求5至7中任一项所述的致动器
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传感器系统，其特征在于，至少两个传感器元件(4、4')设置成差动布置，和/或设置至少两个传感器元件(4、4')用于检测优选地彼...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德，
申请(专利权)人：微埃普西龙测量技术有限两合公司，
类型：发明
国别省市：