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 ultraprecisión. Su integridad estructural es fundamental para un funcionamiento estable. Los componentes clave incluyen:

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

2. Simetría térmica para la 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 estrés térmico.

3. Núcleo interior sin plástico ni aluminio
   El núcleo de nido de abeja se extiende completamente desde la superficie superior hasta la inferior de acero, sin inserciones de plástico ni aluminio. Esto evita una disminución de la rigidez o la introducción de altos coeficientes de dilatación térmica. Los paneles laterales de acero protegen la plataforma de la deformación causada por la humedad.

4. Mecanizado avanzado de superficies
   Las superficies de las mesas reciben un acabado fino mediante un sistema automatizado de pulido mate. En comparación con los tratamientos superficiales tradicionales, este sistema 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 el montaje preciso de 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. Ensayo modal de martillo
   Se aplica una fuerza externa conocida a la superficie mediante un martillo de impacto calibrado. Se fija un sensor de vibración a la superficie para registrar los datos de respuesta, que se analizan con un equipo especializado para generar un espectro de respuesta en frecuencia.

2. Medición de la flexibilidad
   Durante la fase de I+D, se miden varios puntos de la superficie de la mesa para comprobar su flexibilidad. Las cuatro esquinas suelen presentar la mayor flexibilidad. Para garantizar la uniformidad, la mayoría de los datos de flexión publicados se obtienen de estos puntos de las esquinas mediante sensores planos.

3. Informes de pruebas independientes
   Cada plataforma se prueba individualmente y se entrega con un informe detallado, que incluye la curva de conformidad 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 en frecuencia son indicadores críticos que reflejan el comportamiento de la plataforma bajo cargas dinámicas, especialmente en condiciones no ideales, lo que proporciona a los usuarios expectativas realistas sobre el rendimiento del aislamiento.

3. Función de los sistemas de aislamiento de vibraciones ópticas

Las plataformas de precisión deben aislar las vibraciones tanto de fuentes externas como internas:

• Las vibraciones externas pueden incluir movimientos del suelo, pasos, portazos o impactos contra las paredes. Estas vibraciones suelen ser absorbidas por los aisladores de vibración 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 refrigerantes en circulación. Estas se atenúan gracias a las capas de amortiguación internas de la propia superficie de la mesa.

Las vibraciones no mitigadas pueden afectar gravemente el rendimiento de los instrumentos, provocando errores de medición, inestabilidad e interrupciones en los experimentos.

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. Numéricamente, es 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 aumentarla o disminuirla 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 de aire

Las plataformas neumáticas utilizan cojinetes de aire y sistemas de control electrónico para lograr un movimiento ultrasuave y sin contacto. Suelen clasificarse en:

• Etapas lineales de cojinetes de aire XYZ

• Mesas rotatorias con cojinetes de aire

El sistema de cojinetes de aire incluye:

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

• Vías neumáticas lineales (rieles guiados por aire)

• husillos neumáticos rotatorios

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 microburbujas en el agua. Estas microburbujas se adhieren a las partículas, provocando que asciendan y sean eliminadas del sistema. Los impulsores suelen girar a 2900 RPM, y la generación de burbujas se optimiza mediante el cizallamiento repetido a través de sistemas de múltiples palas.

Entre las aplicaciones se incluyen:

• Plantas de refinación y petroquímicas

• industrias de procesamiento químico

• Producción de alimentos y bebidas

• Tratamiento de residuos de matadero

• Teñido e impresión textil

• Galvanoplastia y acabado de metales

Resumen

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

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