Análisis Dinámico de un Posicionador Nanométrico Flexible Accionado por un Piezoeléctrico

Abstract

Un sistema de posicionamiento nanométrico permite realizar desplazamientos de algunos micrómetros con resoluciones en el orden de los nanómetros. Son utilizados en aplicaciones de alta precisión como microscopía, metrología, fabricación de sistemas electromecánicos microscópicos (MEMS, siglas en inglés), entre otras. Para su implementación lo usual es utilizar un actuador piezoeléctrico y una estructura flexible para guiar su movimiento. Este trabajo presenta el análisis dinámico de un sistema de posicionamiento nanométrico que fue diseñado para alcanzar una velocidad de actuación relativamente alta. Bajo estas exigencias el primer modo de vibración del sistema debe ser diez veces mayor al ancho de banda del lazo de control. Mediante simulación por el método de elementos finitos se obtuvieron las frecuencias naturales del sistema, siendo el tercer modo de vibración coincidente con la dirección del movimiento. Además, las mismas permiten observar los restantes modos a partir de los cuales obtener conclusiones adicionales. Estos resultados se verificaron experimentalmente logrando una buena correlación con los analíticos y simulados.