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MI-Partners entwickelt Prototyp für nanometergenaue Probenpositionierung
Entwicklung hochpräziser Bewegungssysteme zur Unterstützung modernster wissenschaftlicher Forschung
„MATLAB bietet eine breite Palette von Werkzeugen, die für die Entwicklung von Hightech-Systemen geeignet sind. Dies ermöglicht es uns, komplexe Steuerungsalgorithmen schnell zu testen, um eine optimale Leistung zu erzielen.“
Wichtigste Ergebnisse
- Simulink und Speedgoat ermöglichten die schnelle Entwicklung von Prototypen für Steuerungssysteme. Dadurch konnten Ingenieure Algorithmen schnell in Echtzeit entwerfen, simulieren und testen, was den Entwicklungszyklus erheblich verkürzte und es den Teams ermöglichte, mehrere Designkonzepte effizient zu bewerten.
- Die Entwicklung von Simulink-Modellen und deren Echtzeitausführung auf Speedgoat gewährleisteten einen nahtlosen Übergang von der Simulation zur physikalischen Implementierung, wodurch Integrationsprobleme reduziert, Fehler minimiert und eine sofortige Validierung der Regelungsstrategien auf realer Hardware ermöglicht wurde.
- Simulink unterstützte die Entwicklung fortschrittlicher, hochpräziser Steuerungsalgorithmen, die für Anwendungen mit Präzisionsanforderungen im Nanometerbereich unerlässlich sind, und bot gleichzeitig die Flexibilität, diese Algorithmen iterativ zu verbessern und zu verfeinern, um die Leistung zu optimieren und sich an veränderte Anforderungen anzupassen.
Eine magnetisch schwebende Plattform justiert die Position der Probe so, dass sie präzise im Strahlengang des Synchrotronstrahls ausgerichtet ist.
MI-Partners ist spezialisiert auf die Entwicklung von Prototypen für hochentwickelte Präzisionspositionierungsgeräte. Dieser Prozess beginnt mit der Durchführung von Machbarkeitsstudien, bei denen verschiedene Designkonzepte effizient bewertet werden, um die vielversprechendsten Lösungen zu ermitteln.
In einem konkreten Projekt musste MI-Partners nachweisen, dass eine Produktprobe mit nanometergenauer Präzision in einer Synchrotronstrahlführung positioniert werden kann. Synchrotrone untersuchen Materialeigenschaften, indem sie Teilchen mit sehr hoher Geschwindigkeit aufeinanderprallen lassen und die Zusammensetzung der dabei entstehenden Teilchen analysieren. Eine solche präzise Positionierung war für die Anwendung des Kunden von entscheidender Bedeutung.
Um die genaue Position der Probe zu steuern und zu bestimmen, verwendete MI-Partners in Simulink® entwickelte Steuerungsalgorithmen. Die Steuerungslogik wurde anschließend in ausführbaren Code umgewandelt und in Speedgoat® auf einem Echtzeit-Zielrechner bereitgestellt. Speedgoat führte dann den kompilierten Code aus, führte alle notwendigen Berechnungen durch und kommunizierte direkt mit den Aktoren und Sensoren des Systems in Echtzeit.
Das physische Positionierungssystem basierte auf einer magnetisch schwebenden (MagLev) Plattform. Diese Plattform, die von Lorentzkraft-Aktoren betätigt wurde, bewegte die Probe gemäß den Anweisungen der Steuerungsalgorithmen. Durch die Anwendung dieses iterativen Workflows – der Entwicklung von Reglern in Simulink, deren Bereitstellung auf Speedgoat und das Testen der MagLev-Plattform – konnte MI-Partners mehrere Prototypen effizient evaluieren und die optimale Lösung auswählen.
