Descripción general de las plataformas ópticas flotantes: estructura, medición y aislamiento de vibraciones

1. Composición estructural de una plataforma óptica

Las mesas ópticas de alto rendimiento están diseñadas para satisfacer las exigencias de entornos de medición, inspección y laboratorio de alta precisión. Su integridad estructural es fundamental para un funcionamiento estable. Los componentes clave incluyen:

1. Plataforma construida íntegramente en acero
   Una mesa óptica de calidad suele estar fabricada íntegramente en acero, con una capa superior e inferior de 5 mm de espesor y un núcleo de panal de acero soldado con precisión de 0,25 mm. El núcleo se fabrica con moldes de prensado de alta precisión y se utilizan espaciadores soldados para mantener una separación geométrica uniforme.

2. Simetría térmica para estabilidad dimensional
   La estructura de la plataforma es simétrica en los tres ejes, lo que garantiza una expansión y contracción uniformes en respuesta a los cambios de temperatura. Esta simetría ayuda a mantener una excelente planitud incluso bajo tensión térmica.

3. Sin plástico ni aluminio en el núcleo interior
   El núcleo de panal se extiende completamente desde la superficie de acero superior hasta la inferior, sin insertos de plástico ni aluminio. Esto evita la pérdida de rigidez o la introducción de altas tasas de expansión térmica. Se utilizan paneles laterales de acero para proteger la plataforma de la deformación causada por la humedad.

4. Mecanizado avanzado de superficies
   Las superficies de la mesa se acaban con precisión mediante un sistema automatizado de pulido mate. En comparación con los tratamientos de superficie tradicionales, este método proporciona superficies más lisas y uniformes. Tras la optimización de la superficie, la planitud se mantiene dentro de 1 μm por metro cuadrado, ideal para un montaje preciso de los instrumentos.

2. Métodos de prueba y medición de plataformas ópticas

Para garantizar la calidad y el rendimiento, cada plataforma óptica se somete a pruebas mecánicas detalladas:

1. Prueba de martillo modal
   Se aplica una fuerza externa conocida a la superficie mediante un martillo de impulso calibrado. Se fija un sensor de vibración a la superficie para capturar datos de respuesta, que se analizan mediante equipos especializados para generar un espectro de respuesta en frecuencia.

2. Medición de la flexibilidad a la flexión
   Durante la I+D, se miden múltiples puntos de la superficie de la mesa para comprobar su conformidad. Las cuatro esquinas suelen presentar la mayor flexibilidad. Para garantizar la consistencia, la mayoría de los datos de flexión se recopilan en estas esquinas mediante sensores de montaje plano.

3. Informes de pruebas independientes
   Cada plataforma se prueba individualmente y se entrega con un informe detallado que incluye la curva de cumplimiento medida. Esto proporciona una representación del rendimiento más precisa que las curvas estándar generales basadas en el tamaño.

4. Métricas clave de rendimiento
   Las curvas de flexión y los datos de respuesta de frecuencia son puntos de referencia fundamentales que reflejan el comportamiento de la plataforma bajo cargas dinámicas, especialmente en condiciones menos que ideales, lo que proporciona a los usuarios expectativas realistas sobre el rendimiento del aislamiento.

3. Función de los sistemas de aislamiento óptico de vibraciones

Las plataformas de precisión deben aislar la vibración de fuentes externas e internas:

• Las vibraciones externas pueden incluir movimientos del suelo, pisadas, portazos o impactos contra la pared. Estas suelen ser absorbidas por los aisladores de vibraciones neumáticos o mecánicos integrados en las patas de la mesa.

• Las vibraciones internas son generadas por componentes como los motores de los instrumentos, el flujo de aire o los fluidos de refrigeración circulantes. Estas se atenúan gracias a las capas de amortiguación internas del propio tablero.

La vibración no mitigada puede afectar gravemente el rendimiento del instrumento, dando lugar a errores de medición, inestabilidad y experimentos interrumpidos.

4. Comprensión de la frecuencia natural

La frecuencia natural de un sistema es la velocidad a la que oscila cuando no está influenciado por fuerzas externas. Esta es numéricamente igual a su frecuencia de resonancia.

Dos factores clave determinan la frecuencia natural:

• Masa del componente móvil

• Rigidez (constante elástica) de la estructura de soporte

Reducir la masa o la rigidez aumenta la frecuencia, mientras que aumentar la masa o la rigidez del resorte la reduce. Mantener una frecuencia natural óptima es crucial para evitar problemas de resonancia y obtener lecturas precisas.

5. Componentes de la plataforma de aislamiento flotante

Las plataformas flotantes utilizan cojinetes de aire y sistemas de control electrónico para lograr un movimiento ultrasuave y sin contacto. Se suelen clasificar en:

• Etapas lineales con cojinetes de aire XYZ

• Mesas giratorias con cojinetes de aire

El sistema de cojinetes de aire incluye:

• Almohadillas de aire planas (módulos de flotación de aire)

• Pistas de aire lineales (rieles guiados por aire)

• Husillos neumáticos rotativos

6. Flotación por aire en aplicaciones industriales

La tecnología de flotación por aire también se utiliza ampliamente en los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Estas máquinas están diseñadas para eliminar sólidos en suspensión, aceites y materia coloidal de diversos tipos de aguas residuales industriales y municipales.

Un tipo común es la unidad de flotación por aire de vórtice, que utiliza impulsores de alta velocidad para introducir burbujas finas en el agua. Estas microburbujas se adhieren a las partículas, provocándolas a la superficie y siendo eliminadas del sistema. Los impulsores suelen girar a 2900 RPM, y la generación de burbujas se potencia mediante el corte repetido mediante sistemas de múltiples palas.

Las aplicaciones incluyen:

• Plantas de refinación y petroquímicas

• Industrias de procesamiento químico

• Producción de alimentos y bebidas

• Tratamiento de residuos de mataderos

• Teñido y estampado de textiles

• Galvanoplastia y acabado de metales

Resumen

Las plataformas ópticas flotantes de aire combinan una estructura de precisión, aislamiento de vibraciones activo e ingeniería de superficie avanzada para brindar una estabilidad inigualable para investigación, inspección y uso industrial de alta gama.

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