Visão geral das plataformas ópticas flutuantes no ar: estrutura, medição e isolamento de vibração.

1. Composição estrutural de uma plataforma óptica

As mesas ópticas de alto desempenho são projetadas para atender às demandas de medição, inspeção e ambientes de laboratório de ultraprecisão. Sua integridade estrutural é a base para uma operação estável. Os principais componentes incluem:

1. Plataforma totalmente construída em aço
   Uma mesa óptica de qualidade normalmente apresenta uma estrutura totalmente em aço, incluindo uma camada superior e inferior de 5 mm de espessura, combinada com um núcleo alveolar de aço soldado com precisão de 0,25 mm. O núcleo é fabricado utilizando moldes de prensagem de alta precisão, e espaçadores de soldagem são usados ​​para manter um espaçamento geométrico consistente.

2. Simetria térmica para estabilidade dimensional
   A estrutura da plataforma é simétrica em todos os três eixos, garantindo expansão e contração uniformes em resposta às mudanças de temperatura. Essa simetria ajuda a manter uma excelente planicidade mesmo sob estresse térmico.

3. Sem plástico ou alumínio no núcleo interno
   O núcleo em forma de colmeia estende-se completamente da superfície superior à inferior do aço, sem quaisquer inserções de plástico ou alumínio. Isso evita uma queda na rigidez ou a introdução de altas taxas de expansão térmica. Painéis laterais de aço são utilizados para proteger a plataforma contra deformações causadas pela umidade.

4. Usinagem de Superfície Avançada
   As superfícies das mesas recebem um acabamento fino utilizando um sistema automatizado de polimento fosco. Comparado aos tratamentos de superfície obsoletos, este método proporciona superfícies mais lisas e uniformes. Após a otimização da superfície, a planicidade é mantida dentro de 1 μm por metro quadrado, ideal para a montagem precisa de instrumentos.

2. Métodos de teste e medição de plataformas ópticas

Para garantir qualidade e desempenho, cada plataforma óptica passa por testes mecânicos detalhados:

1. Teste de martelo modal
   Uma força externa conhecida é aplicada à superfície utilizando um martelo de impacto calibrado. Um sensor de vibração é fixado à superfície para capturar os dados de resposta, que são analisados ​​por meio de equipamentos especializados para produzir um espectro de resposta em frequência.

2. Medição de complacência flexural
   Durante a fase de P&D, são realizadas medições de flexibilidade em vários pontos da superfície da mesa. Os quatro cantos geralmente apresentam a maior flexibilidade. Para garantir a consistência, a maioria dos dados de flexão relatados é coletada nesses pontos dos cantos utilizando sensores de montagem plana.

3. Relatórios de testes independentes
   Cada plataforma é testada individualmente e acompanhada de um relatório detalhado, incluindo a curva de conformidade medida. Isso proporciona uma representação de desempenho mais precisa do que as curvas padrão genéricas baseadas no tamanho.

4. Principais métricas de desempenho
   As curvas de flexão e os dados de resposta em frequência são parâmetros críticos que refletem o comportamento da plataforma sob cargas dinâmicas — especialmente em condições menos ideais — fornecendo aos usuários expectativas realistas quanto ao desempenho do isolamento.

3. Função dos Sistemas de Isolamento Óptico de Vibração

As plataformas de precisão devem isolar a vibração de fontes externas e internas:

• Vibrações externas podem incluir movimentos do piso, passos, batidas de portas ou impactos contra paredes. Normalmente, essas vibrações são absorvidas pelos isoladores de vibração pneumáticos ou mecânicos integrados aos pés da mesa.

• Vibrações internas são geradas por componentes como motores de instrumentos, fluxo de ar ou fluidos de refrigeração em circulação. Essas vibrações são atenuadas pelas camadas de amortecimento internas da própria mesa.

A vibração descontrolada pode afetar gravemente o desempenho dos instrumentos, levando a erros de medição, instabilidade e interrupção de experimentos.

4. Compreendendo a Frequência Natural

A frequência natural de um sistema é a taxa na qual ele oscila quando não influenciado por forças externas. Ela é numericamente igual à sua frequência de ressonância.

Dois fatores principais determinam a frequência natural:

• Massa do componente móvel

• Rigidez (constante elástica) da estrutura de suporte

Reduzir a massa ou a rigidez aumenta a frequência, enquanto aumentar a massa ou a rigidez da mola a diminui. Manter a frequência natural ideal é crucial para evitar problemas de ressonância e manter leituras precisas.

5. Componentes da plataforma de isolamento flutuante a ar

As plataformas flutuantes a ar utilizam mancais de ar e sistemas de controle eletrônico para alcançar um movimento extremamente suave e sem contato. Elas são frequentemente categorizadas em:

• Estágios lineares XYZ com rolamentos de ar

• Mesas rotativas com rolamentos de ar

O sistema de rolamentos a ar inclui:

• Almofadas de ar planas (módulos de flutuação a ar)

• Trilhos pneumáticos lineares (trilhos guiados por ar)

• Eixos pneumáticos rotativos

6. Flotação por ar em aplicações industriais

A tecnologia de flotação por ar também é amplamente adotada em sistemas de tratamento de águas residuais. Essas máquinas são projetadas para remover sólidos em suspensão, óleos e matéria coloidal de vários tipos de águas residuais industriais e municipais.

Um tipo comum é a unidade de flotação por ar em vórtice, que utiliza impulsores de alta velocidade para introduzir microbolhas na água. Essas microbolhas aderem às partículas, fazendo com que elas subam e sejam removidas do sistema. Os impulsores normalmente giram a 2900 RPM, e a geração de bolhas é intensificada pelo cisalhamento repetido através de sistemas de múltiplas lâminas.

As aplicações incluem:

• Usinas de refino e petroquímicas

• indústrias de processamento químico

• Produção de alimentos e bebidas

• Tratamento de resíduos de matadouro

• Tingimento e estamparia têxtil

• Galvanoplastia e acabamento de metais

Resumo

As plataformas ópticas flutuantes combinam estrutura de precisão, isolamento ativo de vibração e engenharia de superfície avançada para proporcionar estabilidade incomparável para pesquisa de ponta, inspeção e uso industrial.

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