{"id":4089,"date":"2023-03-24T12:00:00","date_gmt":"2023-03-24T12:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/gk5l0g06kd.onrocket.site\/?post_type=blog&#038;p=4089"},"modified":"2026-09-11T19:36:49","modified_gmt":"2026-09-11T19:36:49","slug":"resonant-frequency-and-nanopositioning","status":"publish","type":"blog","link":"https:\/\/www.prior.com\/de\/blog\/resonant-frequency-and-nanopositioning\/","title":{"rendered":"Wie die Resonanzfrequenz die Leistung eines Nanopositioniertisches bestimmt"},"content":{"rendered":"<div class=\"yoast-breadcrumbs\"><span><span><a href=\"https:\/\/www.prior.com\/de\/\">Home<\/a><\/span> \u00bb <span><a href=\"https:\/\/www.prior.com\/de\/blog\/\">Blog<\/a><\/span> \u00bb <span class=\"breadcrumb_last\" aria-current=\"page\">Wie die Resonanzfrequenz die Leistung eines Nanopositioniertisches bestimmt<\/span><\/span><\/div>\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-8f761849 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\" style=\"flex-basis:66.66%\">\n\n<h1 class=\"wp-block-heading\">Wie die Resonanzfrequenz die Leistung eines Nanopositioniertisches bestimmt<\/h1>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-post-date wp-block-paragraph\">24.03.23<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Es wird allgemein angenommen, dass die Kenntnis der Resonanzfrequenz eines&nbsp;<a href=\"https:\/\/www.nanopositioning.com\/product-range\/nanopositioning-piezo-stages\">Nanopositioniertisches<\/a>&nbsp;einen genauen Hinweis auf seine Leistung gibt, insbesondere auf seine dynamische Leistung.&nbsp; Einfach ausgedr&uuml;ckt bedeutet eine h&ouml;here Resonanzfrequenz eine schnellere Bewegung der einzelnen Tischachsen.&nbsp; Leider ist es, wie bei vielen Dingen im Leben, selten so einfach!<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">In der Praxis wird die Resonanzfrequenz durch mehrere Faktoren bestimmt.&nbsp; Diese wirken sich alle auf die Leistung des Tisches aus und m&uuml;ssen daher gleicherma&szlig;en ber&uuml;cksichtigt werden, bevor die richtige Auswahl eines Nanopositioniersystems getroffen werden kann.&nbsp; Zu diesen Faktoren geh&ouml;ren:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\r\n\t<li>Die f&uuml;r den Bau des Positioniersystems verwendeten Materialien, wie z. B. die Materialsteifigkeit und -dichte, beeinflussen die Resonanzfrequenz. Ein Material mit geringer Dichte hat eine h&ouml;here Resonanzfrequenz, da seine bewegte Masse gering ist; f&uuml;gt man jedoch eine Last hinzu, f&auml;llt die Resonanzfrequenz schnell ab. Im Vergleich dazu beh&auml;lt ein Tisch mit hoher Steifigkeit, selbst wenn er aus einem schweren Material hergestellt ist, seine Resonanzfrequenz viel besser bei.<\/li>\r\n\t<li>Die auf den Nanopositioniertisch aufgebrachte Last, die die belastete Resonanzfrequenz definiert und normalerweise als erste Resonanz f&uuml;r jede Achse angegeben wird.<\/li>\r\n\t<li>Die Steuer- und R&uuml;ckkopplungselektronik, die f&uuml;r die Kontrolle von Faktoren wie der Auswirkung der ersten und zweiten Resonanz auf die dynamische Position jeder Achse des Nanopositioniertisches entscheidend ist.<\/li>\r\n\t<li>Das Gesamtsystem, d. h. das Positioniersystem mit all seinen Befestigungselementen und das Ger&auml;t, an dem es angebracht ist, da jede Komponente eine andere Resonanzfrequenz haben kann.<\/li>\r\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Die Konstruktion von Nanopositioniererger&auml;ten<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Aus der obigen kurzen Aufz&auml;hlung wird deutlich, warum die blo&szlig;e Betrachtung der Resonanzfrequenz jeder Achse kein genaues Bild von der Leistung des Nanopositioniersystems liefert.&nbsp; Sie erkl&auml;rt auch, warum es in vielen F&auml;llen unerl&auml;sslich ist, jedes System an die spezifischen Anforderungen der einzelnen Anwendungen anzupassen.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\r\n\t<li>So m&uuml;ssen beispielsweise die Konstruktionsmaterialien und das Design des Tisches so gew&auml;hlt werden, dass die Resonanzfrequenzcharakteristik f&uuml;r die jeweilige Anwendung geeignet ist. Ein Schl&uuml;sselfaktor bei dieser Berechnung ist die verwendete Last auf dem Nanopositionierer. Aus diesem Grund konzentrieren sich Prior \/ Queensgate in vielen Datenbl&auml;ttern auf die Leistung unter Last, da dieses Kriterium die praktische Verwendung des Positioniersystems besser widerspiegelt. Generell gilt: Je gr&ouml;&szlig;er die auf den Positioniertisch wirkende Last ist, desto niedriger wird die Resonanzfrequenz des Nanopositionierers &nbsp; Unsere hohe Steifigkeit des Piezos bedeutet, dass sich die Resonanzfrequenz bei einer Last&auml;nderung weniger stark &auml;ndert und daher jede dynamische Abstimmung weniger empfindlich auf Last&auml;nderungen reagiert.<\/li>\r\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Digitale Steuerung<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die fortschrittliche digitale Steuerung der einzelnen Nanopositionierungsstufen ist von entscheidender Bedeutung.&nbsp; Sie erm&ouml;glicht es insbesondere, die Leistungsmerkmale des Systems in Bezug auf Geschwindigkeit, Aufl&ouml;sung und Nutzlast genau abzustimmen und gleichzeitig unerw&uuml;nschte Resonanzfrequenzeffekte zu eliminieren.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Wir erreichen dies durch eine Kombination aus ma&szlig;geschneiderten Software-Algorithmen und Notch-Filtern. Letztere erm&ouml;glichen es uns, Signale innerhalb eines eng definierten Frequenzbandes zu d&auml;mpfen.&nbsp; So k&ouml;nnen wir die Auswirkungen von Frequenzen, die in der N&auml;he der Resonanzfrequenz liegen, minimieren und die Auswirkungen der ersten und zweiten Frequenzen auf die dynamische Positionierung effektiv reduzieren.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Au&szlig;erdem verf&uuml;gt Prior \/ Queensgate &uuml;ber eine Reihe von Algorithmusmodulen zur Optimierung der der Leistung des Positioniersystems. Algorithmen zur Geschwindigkeits- und Beschleunigungssteuerung erm&ouml;glichen es, unsere Tische mit viel h&ouml;heren Betriebsbandbreiten zu betreiben als Ger&auml;te, die sich ausschlie&szlig;lich auf die Positionssteuerung verlassen.&nbsp; Letztere verwenden zwar eine PID-Regelung zur Steuerung der Position, diese kann jedoch keine ausreichende Genauigkeit f&uuml;r die Steuerung von Hochgeschwindigkeitsbewegungen bieten.&nbsp; In einer Situation, in der die Steuerung innerhalb einer Bewegung erforderlich ist, um genaue Wellenformen oder Rampen zu erzeugen, ist die bessere Steuerung erforderlich.&nbsp; Mit der Trajektoriensteuerung kann jede Tischachse schnell in eine auf wenige Nanometer genaue Position gebracht werden, ohne dass der Tisch in Resonanz ger&auml;t.&nbsp; Mit diesen Steuerungsmethoden ist eine Bandbreite von mehr als 50 % der Resonanzfrequenz m&ouml;glich, verglichen mit nur etwa 10 % bei einer klassischen PID-Steuerung.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Dar&uuml;ber hinaus hat Prior \/ Queensgate vor kurzem ein Resonanzerkennungssystem f&uuml;r viele unserer Nanopositioniertische eingef&uuml;hrt, das jedes System vor potenziellen Sch&auml;den sch&uuml;tzt, indem es es abschaltet, sobald eine Tischachse zu schwingen beginnt.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Die richtige Wahl treffen<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Unsere elektronischen Nanopositioniersteuerungen sind so konzipiert, dass sie genau auf die Eigenschaften unserer verschiedenen Tischmechanismen und Aktoren abgestimmt sind, um die h&ouml;chsten Standards in Bezug auf Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Zuverl&auml;ssigkeit zu gew&auml;hrleisten.&nbsp; Der mehrkanalige Controller&nbsp;<a href=\"https:\/\/www.nanopositioning.com\/product\/pc-d-6000-multi-channel-closed-loop-controller\">NPC-D-6000<\/a>&nbsp;beispielsweise kann bis zu drei Piezoaktoren und zwei- oder dreiachsige Nanopositionierger&auml;te mit einer Positionieraufl&ouml;sung im Pikometerbereich steuern.&nbsp;&nbsp;Alternativ kann die NPC-D-5200-Serie genutzt werden. Die Controller mit geschlossenem Regelkreis f&uuml;r Piezoaktoren, eignen sich ideal zur Optimierung der Leistung von Hochgeschwindigkeitstischen und, berechnen automatisch bis zu 120.000 Positionsmesswerte des Tisches pro Sekunde.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die Auswahl der besten Kombination aus Nanopositioniertisch und Steuerungstechnologie f&uuml;r genau Ihre spezielle Anwendung ist nicht immer einfach. Wie wir bereits dargelegt haben, sind verschiedene Faktoren zu ber&uuml;cksichtigen, von denen die Resonanzfrequenz nur einer ist; Hysterese, Einschwingzeit, Anstieg und Nichtlinearit&auml;t sind nur einige der Faktoren, die ber&uuml;cksichtigt werden m&uuml;ssen.&nbsp; Sie alle zusammen k&ouml;nnen sich auf die Leistung, Aufl&ouml;sung und Wiederholbarkeit der einzelnen Tische auswirken &ndash; und damit auf die Qualit&auml;t der wissenschaftlichen Arbeit, f&uuml;r die ihre Mikroskopeinheit verwendet wird.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Deshalb ist es wichtig, ein System zu w&auml;hlen, das speziell f&uuml;r Ihre Anwendung entwickelt wurde, und sie mit einem Hersteller zusammenzuarbeiten, der &uuml;ber das Wissen, die Erfahrung und die Ressourcen verf&uuml;gt, um Ihnen die beste Wahl zu erm&ouml;glichen.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Prior Scientific ist seit &uuml;ber 100 Jahren in der Feinmechanik t&auml;tig und Queensgate verf&uuml;gt &uuml;ber mehr als 40 Jahre Erfahrung in der&nbsp;<u>Nanopositionierung&nbsp;<\/u>(1978).&nbsp; Wir verf&uuml;gen &uuml;ber die Forschungs- und Fertigungskapazit&auml;ten und die Produkte &ndash; sowohl Standard- als auch Sonderanfertigungen und OEMs -, um Ihnen die gr&ouml;&szlig;tm&ouml;gliche Auswahl an Optionen zu bieten und Sie und Ihr Team mit engagierter technischer und kommerzieller Unterst&uuml;tzung zu versorgen.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Besprechen Sie Ihre Anwendungsanforderungen<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><a href=\"https:\/\/www.prior.com\/de\/contact\/\">Kontaktieren Sie<\/a>&nbsp;unser technisches Verkaufsteam, um mehr zu erfahren. Unser Jenaer B&uuml;ro erreichen sie unter der Rufnummer +49 3641 24 20 10.<\/p>\n\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\" style=\"flex-basis:33.33%\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img decoding=\"async\" width=\"704\" height=\"540\" src=\"https:\/\/www.prior.com\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/resonant-frequency-and-nanopositioning.jpg\" alt=\"An operator&#x27;s blue-gloved hands hold a Queensgate piezo nanopositioning stage on a grey mat.\" class=\"wp-image-554\" srcset=\"https:\/\/www.prior.com\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/resonant-frequency-and-nanopositioning.jpg 704w, https:\/\/www.prior.com\/wp-content\/uploads\/2026\/08\/resonant-frequency-and-nanopositioning-300x230.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 704px) 100vw, 704px\" \/><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Es wird allgemein angenommen, dass die Kenntnis der Resonanzfrequenz eines Nanopositioniertisches einen genauen Hinweis auf seine Leistung gibt, insbesondere auf seine dynamische Leistung. 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