电动光阑,带谐振压电电机


  • Motorized Irises for Precise Aperture Control
  • Open Frame Design for OEM Applications
  • Control via Interface Board, GUI, or ASCII Message Calls
  • Post and Cage-System Mounting Options

ELL15

Motorized Iris

ELLB

Bus Distributor

Interface Board

(Included in the ELL15K Bundle, ELL15ZK Bundle, or ELLC2 Accessory Kit)

Post-Mounted ELL15 Motorized Iris in a 30 mm Cage System with Iris Partially Closed

ELL15Z

Motorized Zero-Aperture Iris

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SM-Threaded Lever-Actuated Irises
SM-Threaded Ring-Actuated Irises
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Motorized Irises

ELL15 Post-Mounted
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Item #数量Description
ELL151电动光阑,Ø1.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
CP33B1安装支架,用于30 mm笼式系统
ER052笼式装配支杆,长1/2英寸(12.7 mm),Ø6 mm
PH21Ø1/2英寸接杆支架,弹簧式六角锁定手拧螺丝,L=2英寸
TR21Ø1/2英寸光学接杆,不锈钢,8-32螺柱,1/4"-20螺纹孔,L=2英寸
SH8S03818-32不锈钢带帽螺丝,长3/8英寸,50件装
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Item #数量Description
ELL151电动光阑,Ø1.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
CP33B1安装支架,用于30 mm笼式系统
ER052笼式装配支杆,长1/2英寸(12.7 mm),Ø6 mm
PH50/M1Ø12.7 mm接杆支架,弹簧式六角锁定手拧螺丝,L=50 mm
TR50/M1Ø12.7 mm不锈钢接杆,M4螺柱,M6螺纹孔,L=50 mm
SH4MS121M4 x 0.7不锈钢带帽螺丝,长12 mm,50件装
电动光阑可通过CP33B支架安装至接杆,以便在光学装置中使用。

Elliptec OEM PageThorlabs Elliptec技术,用于OEM

Key Specificationsa
Item #ELL15ELL15Z
Iris Aperture RangeØ1.0 - Ø11.5 mmØ0.0 - Ø11.5 mm
Homing Repeatability±0.10 mm
Unidirectional Repeatability±0.10 mm
Maximum Closing Speedb500 ms
Minimum Incremental Motion0.01 mm
Rated Voltage4.5 to 5.5 V
Weight of Iris100 g
Minimum Lifetime1 million Iris Movements
Iris Dimensions
66.0 mm x 82.5 mm x 19.1 mm
(2.60" x 3.25" x 0.75")
  • 完整规格请查看规格标签。
  • 最大速度可能会有某些变化。随着使用时间的延长,最大速度会增加。
The Connected Components of the ELL15K Motorized Iris Bundle
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ELL15K电动光阑套件的组件连接如图所示,关键特性也有所体现。

特性

  • 非常适合OEM和需要快速且精确调节光阑的应用
  • Micro-B USB和Picoflex®1接头,用于控制信号
  • 支持多点串行通信协议
  • 提供标准和零孔径版本
  • 兼容30或60 mm笼式系统和SM1螺纹组件
    • 通过CP33B支架可安装至接杆
  • 磁性编码器用于将光阑定位到所需孔径,重复性为±0.10 mm
  • 总线分配器,可控制多达四个Elliptec®设备
  • 下方提供ELLC2配件升级包

此电动光阑由Thorlabs的Elliptec®压电谐振电机技术驱动,是一款紧凑型解决方案,设计用于需要精确且可重复调节孔径尺寸的应用。我们提供两款电动光阑,一种是最小孔径为Ø1.0 mm的标准ELL15电动光阑,另一种是最小孔径为Ø0.0 mm的ELL15Z零孔径电动光阑。光阑提供独立装置(ELL15或ELL15Z)或套件(ELL15K或ELL15ZK),套件版本包含用于手动控制光阑的接口板、电源、将光阑连接到接口板的电缆和连接到PC的电缆。Thorlabs还提供ELLC2配件包,用于将独立装置升级为完整套件。

每个电动光阑两侧都具有SM1(1.035"-40)内螺纹,可实现不透光接口。光阑的重量很轻且结构紧凑,闭环操作支持以±0.10 mm的重复性移动到特定孔径尺寸。右图所示为ELL15K套件的组件,关键特性也有所体现。ELL15K和ELL15ZK套件的主要特性相同,唯一不同的是所含的光阑。

电机没有传动装置,因此反冲低至0.20 mm。更多信息,请看Elliptec®电机标签。电动光阑不适合连续工作。我们建议在占空比为40%以下时运行。未给电机供电时,电机的臂保持静止,产生一个约为0.01 N·m的合成力矩,以固定光阑的位置。

这些电动光阑的开放式框架模式、多功能性和简单性使其非常适合OEM应用,我们可以根据客户的需求进行定制并大批量生产。请联系我们的技术支持techsupport-cn@thorlabs.com,告知您的具体要求,以便我们提供符合您应用需求的解决方案。

控制
我们提供多种方式以供电、驱动并控制电动光阑,详情请查看操作标签中的定位电动光阑部分。每个光阑都有3.3 V串行总线,有无接口板都可以工作;引脚分布请查看引脚图标签。Thorlabs提供用于我们Elliptec产品的软件,以便实现对光阑的全方位独立控制。当接口板用作配件来改变光阑的位置时,软件会自动更新其状态。

可以使用ELLB总线分配器或将多个接头接到一根带状电缆上以控制多个Elliptec设备。一个总线分配器最多可以连接四个Elliptec设备;如果总线以菊花链连接,则最多可以连接16个设备。可以通过以下三种方式控制总线:通过接口板(包含在下方套件中)连接至运行Elliptec软件的PC、连接到Arduino®2或Raspberry Pi®3板,或通过接头引脚接线到用户提供的控制板上。另外,一条带状电缆最多可以接16个装置。然后可以通过接口板同时控制这些装置,或者可以通过Elliptec软件选择性地控制。有关如何将多个装置接到带状电缆请查看ELL15手册ELL15Z手册,有关自定义连接时如何分配引脚请查看引脚图标签

  1. Picoflex是Molex Incorporated的注册商标。
  2. Arduino是Arduino Sa Société Anonym (SA)的注册商标。
  3. Raspberry Pi是Raspberry Pi Foundation的注册商标。
Specifications
Item #ELL15ELL15Z
Performance
Iris Aperture RangeØ1.0 - Ø11.5 mmØ0.0 - Ø11.5 mm
Minimum Lifetime1 million Iris Movements
Recommended Duty Cyclea40%
Max Closing Speedb500 ms
Unidirectional Repeatability±0.10 mm
Homing Repeatability±0.10 mm
Backlash0.20 mm
Encoder Resolution1 000 counts/mm
Minimum Incremental Motion0.01 mm
Minimum Motor Holding Torque
(Both Motors Engaged)
0.01 N•m
Electrical
Rated Voltage4.5 to 5.5 V
Typical Current Consumption During Movement800 mA
Standby Current50 mA
Motor TypeElliptec® Resonant Piezo
Mechanical
Mechanical Drawing
Limit SwitchesElectronic and Mechanical
Mounting30 mm Cage System: 4-40 Tapped Holes (4 Places)
60 mm Cage System: 3.0 mm Thru Holes (4 Places)
Fixed Internal SM1 Threads (2 Places)
8-Conductor Ribbon Cable Length (Supplied in the Bundles)250 mm (9.8")
8-Conductor Ribbon Cable Length (Maximum)3 m (9.8 ft)
Operating Temperature Range15 - 40 °C (59 - 104 °F)
Dimensions66.0 x 82.5 x 19.1 mm
(2.60" x 3.25" x 0.75")
Weight (ELL15 or ELL15Z Only)100 g (0.22 lbs)
  • 我们建议运行13 s之后冷却20 s。工作时间越短,所需冷却时间也越短。
  • 最大速度可能会有某些变化。随着使用时间的延长,最大速度会增加。
Components of the ELL15K Bundle
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电动光阑套件的组件
(电源附带符合当地使用的电源适配器)
Mechanical Drawings of the Elliptec<sup>®</sup> Rotation Mount
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电动光阑的机械图纸
更多有关安装选项的信息,请看操作标签。
Mechanical Drawings of the Remote Handset
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接口板的机械图纸

ELL15和ELL15Z引脚分布,用于接头J1

ELL15 and ELL15Z Connector J1 Pinouta
PinTypeFunction
1PWRGround
2OUTOTDX - Open Drain, Transmit 3.3 V TTL RS232 
3INRX Receive - 3.3 V TTL RS232
4OUTIn Motion, Open Drain, Active Low, Max 5 mA
5INJOG/Mode, Active Low, Max 5 V
6INBW Backward, Active Low, Max 5 V
7INFW Forward, Active Low, Max 5 V
8PWRVCC +5 V ± 10%; 800 mA
  • 接头型号MOLEX 90814-0808;
    匹配接头型号MOLEX 90327-0308
Pinout Diagram of the Picoflex Connector on the Rotation Mount PCB
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参考ELL15(Z)电动光阑部分图示所展示的Picoflex®接头引脚分布图。

ELLB引脚分布,用于接头J1、J2、J3、J4

ELLB Connector J1, J2, J3, and J4 Pinouta,b
PinTypeFunction
1PWRGround
2OUTOTDX - Open Drain, Transmit 3.3 V TTL RS232 
3INRX Receive 3.3 V TTL RS232
4OUTIn Motion, Open Drain, Active Low, Max 5 mA
5INNot Connected
6INNot Connected
7INNot Connected
8PWRVCC +5 V ± 10%; 800 mA per Connected Device
  • 接头型号MOLEX 90814-0808;
    匹配接头型号MOLEX 90327-0308
  • 如左图所示,靠近Picoflex®接头的每块PCB上均刻有一个极性指示,以将接口板正确连接到主装置。带状电缆中的红线应邻近此指示。否则可能会损坏装置。
Pinout Diagram of the Picoflex Connector on the ELLB Bus Distributor
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参考ELLB总线分配器图示所展示的Picoflex®接头引脚分布图。
接头上的极性指示必须与包含的8接头电缆上的红线相邻。

操作注意事项

此标签包含ELL15K和ELL15ZK电动光阑套件的操作、安装和工作信息。

目录

 

The Motorized Iris, Back
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电动光阑背面
The Motorized Iris, Front
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电动光阑正面

操作

ELL15K或ELL15ZK套件中包含的电动光阑和接口板非常坚稳,足以应对一般操作。为了确保运行可靠,与电机接触的塑料边缘不要沾染油、污垢和灰尘。拿取电动光阑时无需戴手套,但是要避免触摸与电机接触的边缘,防止其沾染指纹上的油污。如需清洗边缘,可以使用异丙醇或矿物溶剂(石油溶剂)擦拭。但是不要使用丙酮,因为这种溶剂会破坏塑料边缘。

ELL15和ELL15ZK的开放式框架模式可以承受高达8 kV的静电放电,但应采取ESD防护措施,因为静电放电会可能产生引起光阑意外移动的电信号。超过500 g的弯曲负载施加到接口板时,可能会造成PCB变形,从而破坏电动光阑的性能。光阑的复位和定位可以利用磁性传感器上的读数,避免让结构PCB承受过多负载或磁场。将磁性传感器附近的磁场力控制在±5 mT,以避免影响复位和定位操作。

电动光阑的安装

电动光阑可以水平安装或竖直安装。如果在水平方向使用光阑,则应该让Elliptec电机面朝上。光阑还有多个安装特性,可以与Thorlabs组件配合使用,或用于自定义OEM组装。四个Ø0.12英寸(3.0 mm)通孔的间距为60 mm,能够兼容我们的60 mm笼式系统。这些孔可以穿过4-40或M3螺丝,用于安装到自搭建结构。此外,光阑还有四个Ø4.2 mm(Ø0.17英寸)通孔,间距为50 mm,可以配合6-32或M4螺丝实现自搭建安装。光阑背面具有四个4-40螺孔,间距为30 mm,可集成至30 mm笼式系统。无需端接时可使用笼式系统转接件。这些孔还可与CP33B笼式支架一起使用以安装至接杆。

电动光阑的两侧还具有SM1(1.035"-40)内螺纹,可利用Ø1英寸透镜套筒集成到系统中。

 

 

 

Mounting the ELL15 in a 60 mm Cage System
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Item #数量Description
ELL151电动光阑,Ø1.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
ER3-P42笼式装配支杆,长3英寸(76.2 mm),Ø6 mm,一包4个
利用四角的Ø0.12英寸(3.0 mm)孔通过两根笼杆将PCB夹在中间,从而将电动光阑安装在60 mm笼式系统中。
Mounting the ELL15 in a 30 mm Cage System
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Item #数量Description
ELL151电动光阑,Ø1.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
ER3-P41笼式装配支杆,长3英寸(76.2 mm),Ø6 mm,一包4个
CP331SM1螺纹30 mm笼板,厚0.35英寸,包含2个卡环,8-32螺孔
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Item #数量Description
ELL151电动光阑,Ø1.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
ER3-P41笼式装配支杆,长3英寸(76.2 mm),Ø6 mm,一包4个
CP33/M1SM1螺纹30 mm笼板,厚0.35英寸,包含2个卡环,M4螺孔
利用背面的Ø0.16英寸(4.0 mm)孔通过ER系列笼杆将电动光阑安装在30 mm笼式系统中。
The Motorized Iris with SM1 Tubes
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Item #数量Description
ELL151电动光阑,Ø1.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
CP33B1安装支架,用于30 mm笼式系统
SM1L032SM1透镜套管,0.3英寸螺纹深度,附带一个卡环
ER052笼式装配支杆,长1/2英寸(12.7 mm),Ø6 mm
PH21Ø1/2英寸接杆支架,弹簧式六角锁定手拧螺丝,L=2英寸
TR21Ø1/2英寸光学接杆,不锈钢,8-32螺柱,1/4"-20螺纹孔,L=2英寸
SH8S03818-32不锈钢带帽螺丝,长3/8英寸,50件装
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Item #数量Description
ELL151电动光阑,Ø1.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
CP33B1安装支架,用于30 mm笼式系统
SM1L032SM1透镜套管,0.3英寸螺纹深度,附带一个卡环
ER052笼式装配支杆,长1/2英寸(12.7 mm),Ø6 mm
PH50/M1Ø12.7 mm接杆支架,弹簧式六角锁定手拧螺丝,L=50 mm
TR50/M1Ø12.7 mm不锈钢接杆,M4螺柱,M6螺纹孔,L=50 mm
SH4MS121M4 x 0.7不锈钢带帽螺丝,长12 mm,50件装
电动光阑可安装至接杆并具有用于SM1透镜套筒的螺纹,适用于需要挡光的应用。
Features of the Motorized Iris
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电动光阑的特性

供电

装置包含接口板时,电源通过接口板上的5 VDC电源插孔供电。接口板上的电子装置可将施加的直流信号转变为以指定谐振频率振荡的正弦信号。

ELL15K和ELL15ZK套件包含一个5 VDC的电源,其接头与接口板上的电源插孔相匹配。如果通过这个插孔供电,Micro-B USB接头就可以连接到计算机,从而远程控制位移台。通过USB 2.0连接计算机提供的电不足以给光阑供电。

装置不包含接口板时,使用电动光阑母板附带的Picoflex接头的引脚,就可以连接电源。此接头的引脚图请查看引脚图标签,有关电动光阑的功率与寻址,请分别查看ELL15手册ELL15Z手册通信协议手册

电机的工作

通过使压电元件在特定超声频率下振动,就可以控制电动光阑的运动。每台电机都具有一种超声谐振频率推动光阑向前(打开),还具有一种超声频率拉动光阑向后(关闭)。让电动机以一种谐振频率工作,电动机的顶端会顺时针以严格的椭圆路径持续循环运动。以另一种谐振频率驱动电机时,电机的顶端会逆时针按照原路径循环运动。两种谐振频率大约在100 kHz,电机顶端的总位移与其驱动的机械负载和施加给压电元件的电压具有函数关系。无负载,处于一种谐振频率,且最大驱动电压为5 V的情况下,随着椭圆路径运动时,电机顶端延长与收缩的幅度小于几微米。有关电机工作原理的信息的视频,请查看Elliptec®电机标签。

复位电动光阑

The Interface Board
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接口板特性

复位通过结合用于粗定位的反射式光学传感器(红外)和用于精细定位的磁传感器来实现。

为复位光阑,可以点击接口板上的BW按钮,或点击Elliptec软件图形用户界面(GUI)里的Home按钮,或者根据通信协议手册中的说明发送合适的ASCII信息。

默认初始位置(Home)设置为最大光圈(Ø11.5 mm)。如果需要,用户可以重新定义Home位置,可从默认位置向下调至最小孔径Ø1.0 mm(ELL15)或Ø0.0 mm(ELL15Z)。设备默认设置为启动时自动复位。使用通信协议手册中指示的命令可禁用此功能。如果自动复位功能被禁用,用户必须在执行任何JOG移动前将光阑复位。

定位电动光阑

请注意,电动光阑不适于持续工作。一般使用时,我们建议在占空比为40%以下时进行操作,占空比高于60%的操作应该限制在几秒钟之内。

光阑会在启动时自动复位,除非用户禁用此功能。详情请查看上一节。光阑的运动可通过计算机运行Elliptec®软件或通过向光阑母板的数字线路发送简单信号来控制。下载软件和随附文档的链接请查看软件标签。

打开和关闭孔径的默认增量为0.5 mm,使用Elliptec软件或根据通信协议手册中的说明发送合适的ASCII信息可设置自定义增量。除了点动打开或关闭光阑之外,Elliptec软件还可用于将光阑移动至绝对和相对位置。软件还可以设置步长、读取光阑的位置和调节复位位置,如上一节所述。接口板能够保存一种自定义孔径设置以便于调用。详情请查看ELL15手册ELL15Z手册

磁性传感器的读数可以用来定位光阑,并执行复位命令。ELL15光阑的的孔径范围被限制在Ø1.0 mm到Ø11.5 mm,ELL15Z光阑的的孔径范围被限制在Ø0.0 mm到Ø11.5 mm,最小增量运动为0.01 mm,重复性为±0.1 mm。

可以使用ELLB总线分配器或将多个接头接到一根带状电缆上以控制多个Elliptec设备。一个总线分配器最多可以连接四个Elliptec设备;如果总线以菊花链连接,则最多可以连接16个设备。可以通过以下三种方式控制总线:通过接口板(包含在下方套件中)连接至运行Elliptec软件的PC、连接到Arduino®或Raspberry Pi®板,或通过接头引脚接线到用户提供的控制板上。请注意,如果使用接口板,其设备上的按钮将被禁用。此外,一条带状电缆最多可以接16个装置。然后可以通过接口板同时控制这些装置,或者可以通过Elliptec软件选择性地控制。有关自定义连接时如何分配引脚请查看引脚图标签,了解如何将多个装置接到带状电缆请查看手册。通信协议手册描述了如何使用软件单独寻址每个已连接设备。下载软件和随附文档的链接请查看软件标签。

谐振频率

由于负载、构造公差和其他机械差异,特定电机的默认谐振频率可能无法提供最佳性能。因此可使用Elliptec软件中的主GUI设置面板或使用串行通信线路(SEARCHFREQ_MOTORX消息)执行频率搜索,这是一种优化向后(关闭)和向前(打开)运动工作频率的方法。任何时候都可以进行最佳谐振频率的新搜索。为了保持最佳性能,建议在负载和/或环境温度发生变化后执行新搜索。详情请查看ELL15手册ELL15Z手册

The Components of the Elliptec Motor
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Elliptec电机的组件
The Elliptec Piezoelectric Resonant Motor
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Elliptec压电谐振电机

Elliptec®压电谐振电机

Thorlabs的Elliptec®压电谐振电机(如右图所示)重量很轻,只有1.2 g,且结构紧凑:其外壳除弹簧之外的尺寸为8 mm x 4 mm x 20 mm。

电机的组件

电机的组件如最右图所示。压电元件压接到铝制谐振器中,其经过精心设计和精密加工,可以使顶端进行所需的椭圆运动,并良好地接合被驱动的模块。弹簧的自由端连接谐振器外壳。焊接到压电元件顶部和底部的电线可以传送电压信号,使压电元件以超声频率振动。

将电机内置于系统时,弹簧的开环被螺栓连接到一个坚固的表面,此表面相对于被驱动的物体静止,而谐振器的顶端会接触此物体。弹簧的作用是为了保持谐振器顶端与被驱动的物体稳定接触。运动方向由驱动压电元件的谐振频率决定。

椭圆运动以及与传统电机的比较

Elliptec电机可以迅速而准确地定位位移台和安装座,而看上去似乎并未移动。实际上,它以超声频率进行微观运动,但肉眼看不到。

以两种谐振频率中的任一一种频率驱动电机,便可使其工作。将以超声频率振荡的电压信号施加到压电芯片时,压电芯片会以此驱动信号的频率扩展,幅度小于1微米,然后缩回原始尺寸。芯片尺寸这种快速的周期性变化可以使铝制谐振器外壳振动。当以外壳的一种谐振频率振动时,电机顶端会产生推动运动。而以另一种谐振频率振动时,则会产生拉动运动。

如视频所示,电机以谐振频率工作时,此电机顶端在空间中以椭圆路径进行推拉运动。所选的谐振频率控制周期运动的方向。电机的顶端扩展时,运动路径为椭圆路径的一半,收缩时,运动路径则为椭圆路径的另一半。电机推动所驱动的物体时,电机的顶端接触物体,同时顶端扩展;而顶端收缩时,两者不接触。当电机拉动被驱动的物体以反方向运动时,情况也是如此。电机顶端的总位移与其驱动的机械负载和施加在压电元件上的电压具有函数关系。当峰值驱动电压为5 V时,最大位移最多可以达到几微米。

此电机与直流或电磁步进电机在许多方面都很相似,但它没有这些传统电机的一些缺点。比如,传统的电磁电机必须克服惯性延迟才能停止工作,而高动态的Elliptec电机在几微秒内就可以直接停止。由于它没有齿轮装置,因而不会有反冲现象。而且,它也没有磁铁,可以兼容对电磁干扰敏感的环境。被驱动的物体会连续而流畅地运动。由于电机的顶端必须与被驱动的物体接触以使其运动,电机具有固有摩擦制动的安全特性。与塑料表面接触时,电机几乎会无声地工作。

对于OEM应用,可以低成本批量制造这种电机,它可以由便宜的模拟电子元件驱动,且不需要微处理器和软件;但它可以与之兼容。

Screen Capture of the Elliptec Piezoelectric Resonant Motor Control Software GUI
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ELL15 Elliptec压电谐振电机的控制软件GUI。

用于Elliptec®压电谐振电机的软件

所有基于Elliptec®谐振压电电机的装置都可以由Elliptec系统软件控制,此软件具有直观的图形用户界面(GUI)。软件包含C#格式的源代码,可以下载,也可以用任何语言创造自定义应用。右图显示了GUI的屏幕截图,以及可以链接到下载页面的按钮。

可将命令输入位于GUI中间偏左的命令序列/等待命令(Sequencer command / wait order)区域。例如,可将命令序列输入装置,让"Aho0"表示将在地址"A"的旋转位移台按顺时针方向移动到初始位置,然后"Afw"表示将在地址"A"的位移台向前移动所设步长增量的距离。命令"As1"表示执行频率搜索,识别在当前工作条件下,在地址"A"的Motor 1的最佳谐振频率。

软件

版本1.6.3

包含Elliptec系统软件,带有易于使用的GUI。还提供可以下载的文档,其中描述了Elliptec软件的通信命令。

Software Download

对准激光束

在光学装置中安装激光器时,较好的做法是先平行激光束并校正其方向,使光束沿明确的路径传播。通过这种方式,不仅便于光束转向并使其通过系统中的光学元件,而且通过调整系统的对准,光束更加可预测且可重复。以下各节描述了如何:

点击这里了解更多关于实验经验和设备使用技巧的信息。

 

校正激光束的指向角

视频:首先校正从PL202准直激光器出射的激光束的指向角,让光束沿着一行螺孔,平行于光学平台表面传播。然后,使用KM100调整架中的两个反射镜将光束沿着由两个ID25光阑确定的路径传送。当光晕围绕着两个光阑的孔径,并且可以在BHM1测量尺上看到光斑时,表示光束对准了。BHM1高度尺放置在第二个光阑后面,用作观察屏。

0:00 - 简介
1:25 - 校正激光束的指向角
4:09 - 光束转向并对准以沿着所需路径传播
Using a ruler to align a beam with respect to a row of tapped holes in an optical table.
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图2:光束可以平行于光学平台上的一行螺孔传播。调整架上的偏转调节器调节光束角度,在直尺沿螺孔线放到远处时,光束仍可以保持入射在直尺的竖直参考线上。
Leveling a laser beam with respect to an optical table.
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图1:使光路与光学平台表面平行需要使用调整架上的俯仰调节功能(图2)。当距离激光器正面近处(左图)和远处(右图)测量的光束高度相等,则光束就平行于平台表面了。

使用光学调整架调节俯仰和偏转,可以精调激光束的角度方向或指向角。这种角度调节功能适用于使准直激光束平行于参考平面,比如光学平台的表面,或这个表面上的某个方向,比如沿着平台的一行螺孔的方向。

使用调整架的调节器之前
首先,转动调整架上的每个调节器,使它们处于行程范围的中间位置,这样可以避免过早用尽调节范围,而且,调节器处于中间行程的定位稳定性通常更好。

然后,粗略校正激光器的高度、位置和方向。这一步可以通过调节支撑激光器的接杆和接杆支架等光机械件完成。调节完成之后,确认所有锁定螺丝都已拧紧。

使光束与平台表面平行
调平激光束是一个重复性的过程,需要对准工具和调整架的俯仰调节器提供的精密控制。

首先,测量激光器近处和远处的光束高度(图1)。两次测量之间的距离越大,准确度越高。如果光束在两个位置的高度不同,可以将直尺放得更远一点。调节俯仰,直到远处的光束高度与激光器近处的高度相匹配。反复调节,直到两个位置的光束高度达到一致。

这个过程肯定会有多次重复调节,因为调节激光器安装座的俯仰也会改变激光发射的高度。例如视频中,近处光束高度原本是82 mm,初次调节俯仰之后,光束高度提升到了83 mm。

如果调平的光束处于不恰当的高度,则可以调节支撑激光器的光机械件来改变光束高度。另外,还可以在激光器后放置两个转向反射镜,采用一种不同的方法来对准光束。这种方法特别适合调节固定激光器的光束高度和方向。

使光束沿一行螺孔对齐
使光束与平台上的一行螺孔平行也是一个重复性的过程,不过需要的是对准工具和调节架的偏转调节器。

使用对准工具将一行螺孔形成的参考线移入激光束的平面中。当直尺的边缘与螺孔参考线的边缘对齐时(图2),就可以把这把直尺当作对准工具了。

通过判断光斑与直尺竖直方向参考点的距离,可以估计光束相对于平台上参考线的位置。这把直尺竖直方向的参考点包括它的边缘以及不同长度标线形成的竖栏。如果这些参考点还不够,还需要其他标线,则可以使用BHMA1安装支架安装水平方向的直尺。

视频中,直尺对准螺孔并定位在激光器近处时,光束的边缘与1 mm标线的末端重合。把直尺移到参考线上远处的点时,光斑在直尺上的位置水平偏移了。这时,需要调节偏转调节器,直到光束的边缘再次与1 mm标线的末端重合。然后再把直尺移到激光器近处,观察调节了调节器对光束位置的影响,如有必要,可以继续这样反复调节。

 

光束转向并对准以沿着所需路径传播

第一个转向反射镜使光束沿着与新光路交叉的直线传播。所以需要第二个反射镜调平光束,使其沿着新光路传播。使用两个转向反射镜调节激光束的过程有时被称为导光(walking the beam),产生的新光路称为折叠光路(folded beam path)。视频片段4中的示例展现了使用两个光阑使光束对准新光路的过程,即使光束平行于光学平台表面,沿着一行螺孔传播。

Mirror tuning range limitations determine the minimum distance that should separated paired steering mirrors.
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图3:如果1号反射镜分别沿x轴和y轴转动θψ,则从1号反射镜反射的光会入射到2号反射镜上。这两个角度会影响2号反射镜中心的每个坐标(x, y, z)。1号反射镜绕x轴的旋转受到调整架俯仰调节器行程范围的限制,这个行程范围也会限制2号反射镜的位置和高度选择。
To perform a beam walk, use the adjusters on the second mirror to adjust the beam position on the second iris.
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图5: 调节第二个调整架上的调节器,将光束对准第二个光阑。
To perform a beam walk, use the adjusters on the first mirror to adjust the beam position on the first iris.
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图4:调节第一个调整架上的调节器,将光斑定位再第一个光阑的孔径。

设定反射镜的高度
第一个反射镜的中心应该与入射光路的高度相匹配,因为第一个反射镜会使光束偏离这条光路,并入射到第二个反射镜上。第二个反射镜的中心应该处于新光路的高度位置。

设定光阑
新光路通过光阑确定,视频片段4中的光阑具有相匹配的高度,以确保光路与平台表面平行。可以使用直尺或游标卡尺以适当的精度设定安装座中光阑的高度。

闭合光阑时,孔径可能不是完全居中的,因此,切换光阑面向光束的一面可能会导致孔径的位置发生偏移。所以最好是选定光阑面向光束的一面,然后在搭建和使用过程中都保持这个定向。

放置元件并粗略对准
首先,转动调整架上的调节器,使其位于行程范围的中间位置。将第一个反射镜放入入射光路,确定第二个反射镜在新光路中的位置(图3)。这个位置明显受到第一个反射镜安装座的俯仰调节器行程范围的限制,因为它限制了反射镜围绕x轴的旋转角(θ )。除了俯仰,选择第二个反射镜的位置(x, y, z)时,也必须考虑第一个反射镜的偏转。第二个反射镜位置的每个坐标都与第一个反射镜的俯仰和偏转有着复杂的关系,两个反射镜之间的间距同理。放置两个反射镜时,确保第一个反射镜的两个调节器都不用转动到底,即不必到达行程范围的两个端值。

将第二个反射镜放在新光路上,在第二个反射镜后,将两个光阑定位在新光路中。使第一个光阑靠近第二个反射镜,使第二个光阑尽可能远离第二个反射镜。

保持两个反射镜的高度,同时不要接触偏转调节器,调节第一个反射镜,将光引导到第二个反射镜。调节第一个反射镜上的俯仰调节器,使光斑靠近第二个反射镜的中心。然后调节第二个反射镜,引导光束大致沿新光路传播。

先定点,再定光路
首先,利用第一个反射镜引导光束到新光路中的第二个反射镜上。这个过程先要调节第一个反射镜的调节器,同时观察光斑在第一个光阑上的位置(图4)。当光斑居于光阑孔径的中心,第一步就完成了。

然后,利用第二个反射镜让光束对准新光路。调节第二个反射镜上的调节器,将光斑移动到第二个光阑的孔径上(图5)。俯仰调节器调平光束,偏转调节器横向移动光束。如果光斑从第二个光阑上消失,这是因为第二个反射镜的光斑已经偏离新光路。

再次调节第一个反射镜的调节器,重新定位光束在第二个反射镜上的位置,让光斑居于第一个光阑的孔径中心。再调节第二个反射镜的调节器,引导光斑到第二个光阑的孔径。重复这个过程,直到光斑直接通过两个光阑的中心(如视频所示)。如果有调节器达到或接近行程范围极限,则应该重新定位一个或两个反射镜,并重复对准过程。

如果偏转轴调节器接近极限,注意反射光束的所需方向,然后转动偏转调节器达到行程范围的中间位置。再转动安装座中反射镜的位置,直到达到大致正确的反射光束方向。如果无法转动反射镜,可以重新定位一个或两个反射镜,以引导光束大致沿所需光路传播,然后重复对准步骤,微调光束方向。

如果俯仰轴调节器接近极限,可以增大两个反射镜的间距,或减少新光路与入射光路之间的高度差。这两种方法都会在重复对准步骤之后,让俯仰调节器更接近行程范围的中间位置。


Posted Comments:
Daniel Du  (posted 2023-10-21 13:34:25.46)
Hello! Would it be possible to receive a set of two ELL15K packs with the capability for the iris to achieve a minimum diameter of 0.5mm or even smaller? Many thanks! Daniel Du
do'neill  (posted 2023-10-26 06:13:33.0)
Response from Daniel at Thorlabs. Currently we can not offer this due to the physical limitations of the motors. However I have passed on your request to our engineering team to evaluate for the future. I will reach out to you directly to discuss your application.
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电动光阑套件

Components Included in the Iris Bundles
ELL15KELL15ZK
ELL15 Motorized IrisELL15Z Zero-Aperture Motorized Iris
5 V Power Supply Cable with Region-Specific Power Adapter, 1.5 m Long
Interface Board
8-Conductor 28 AWG Ribbon Cable, 250 mm Long 
USB 2.0 Micro-B Cable, 1.5 m Long
PC-Based Software for Download
  • 非常适合OEM评估测试
  • 易于集成到装置中
  • 通过手动和/或计算机控制操作
  • 附带电源给光阑供电

Thorlabs的电动光阑套件是一个完整套件,包含ELL15电动光阑(套件型号# ELL15K)或ELL15Z零孔径电动光阑(套件型号# ELL15ZK)。标准ELL15光阑的孔径大小可从Ø1.0 mm调整到Ø11.5 mm,而ELL15Z零孔径光阑的孔径大小可从Ø0.0 mm调整到Ø11.5 mm。ELL15K和ELL15ZK套件便于将电动光阑快速集成到实验室装置和其他实验应用中。套件还提供了一种便利的方法,用于评估此技术与OEM应用的集成。

+1 数量 文档 产品型号 - 公英制通用 单价 现货 / 发货日
ELL15K Support Documentation
ELL15K电动光阑套件:ELL15光阑,接口板,电源,电线
¥5,693.29
Lead Time
ELL15ZK Support Documentation
ELL15ZKNEW!Customer Inspired! 电动光阑套件:ELL15Z光阑,接口板,电源,电线
¥6,410.18
2 Weeks
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电动光阑

Features of the Rotation Stage
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电动光阑的特性

Thorlabs的ELL15和ELL15Z电动光阑为独立光阑,还可满足需要多个网络化Elliptec®谐振电机产品简单的协调应用。

标准ELL15电动光阑的孔径大小可从Ø1.0 mm调整到Ø11.5 mm。对于要求孔径小于Ø1.0 mm的应用,我们还提供ELL15Z零孔径电动光阑,其安装和连接功能与ELL15 相同(见右图)。

The Tips of the Motors Contacting the Edge of the Rotation Stage
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电机的铝质尖端与绕光阑的塑料轨道接触。请勿触摸轨道,以防积聚碎屑和油污。

光阑内环固定,并具有两个SM1螺纹孔,用于在两侧连接透镜套筒,从而构建不透光装置。规格标签中详细描述了尺寸,包括安装孔间距和光阑的其他规格。定制电动光阑请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com

光阑采用Elliptec®谐振压电电机技术,可实现精确、快速的光阑控制。如左图所示,两个电机外壳的顶端与绕光阑的塑料轨道紧密接触。电机的安装方向相对,当一个电机向前推动轨道,另一个向后拉动轨道时,就会发生顺时针(或逆时针)旋转。

每个电动光阑的PCB有一个8引脚Picoflex®公头(header)。发货时还有一个8引脚Picoflex®母头(receptacle),与板上的公头(header)相匹配。

+1 数量 文档 产品型号 - 公英制通用 单价 现货 / 发货日
ELL15 Support Documentation
ELL15电动光阑,Ø1.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
¥4,892.67
2 Weeks
ELL15Z Support Documentation
ELL15ZNEW!Customer Inspired! 零孔径电动光阑,Ø0.0 mm - Ø11.5 mm,SM1螺纹
¥5,625.26
2 Weeks
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Elliptec配件升级包

Specifications
Item #ELLC2
DC Voltage Input to Controller4.5 to 5.5 V
Typical Current
Consumption
Per Module
Movement800 mA
Standby50 mA
Operating Temperature Range15 to 40 °C
Ribbon Cable Length (1 Included)250 mm (9.8")
Dimensions (Interface Board Only)66.0 mm x 32.0 mm x 12.5 mm
(2.60" x 1.26" x 0.49")
Weight (Interface Board Only)10.8 g (0.022 lbs)
  • 通过添加以下组件将单个ELL设备升级为套件:
    • 手持式控制器
    • USB Micro B电缆
    • Picoflex®1电缆
    • 5 V电源,带符合当地使用的适配器(US、UK、AU或EU)
Photo of Power Supply Adapters
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ELLC2电源中符合当地使用的适配器类型

Thorlabs的ELLC2配件升级包包含可将任何单个ELL滑动式安装座、位移台或支架升级为ELL套件2所需的所有配件。随附的手持式控制器具有三个按钮,用于控制所连ELL位移台的位置,控制器的USB端口可通过随附的USB Micro B电缆直接连接到PC。升级包中还附带一根0.25 m Picoflex®电缆,其具有8个负载电路,可将手持式控制器连接到ELL设备,升级包中的5 V 电源带有符合当地使用的适配器(US、UK、AU或EU)。

1. Picoflex®是Molex Incorporated的注册商标。
2. 如需用于ELL17(/M)、ELL18(/M)和ELL20(/M)的安装支架,请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com

Included in the ELLC2 Accessory Upgrade Kit
USB 2.0 Micro-B Cable, 1.5 m Long5 V Power Supply with Region-Specific Power Adapter, 1.5 m Long
Interface Board8-Conductor 28 AWG Ribbon Cable, 250 mm Long
+1 数量 文档 产品型号 - 公英制通用 单价 现货 / 发货日
ELLC2 Support Documentation
ELLC2ELL配件升级包
¥924.72
2 Weeks
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总线分配器

Specifications
Item #ELLB
Voltage Rating4.5 to 5.5 V
Typical Current Consumption Per ModuleMovement800 mA
Standby50 mA
Maximum Board Current 4.0 A
Operating Temperature Range15 to 40 °C
Ribbon Cable Length (4 Included)250 mm
Maximum Supported Ribbon
Cable Length
500 mm
Dimensions65.0 mm x 32.0 mm x 12.5 mm
(2.56" x 1.26" x 0.49")
Weight11 g (0.02 lbs)

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一个总线分配器可控制多达四个Elliptec装置。可以使用上面出售的套件中包含的接口板将总线连接到PC。请注意,之后由Elliptec软件控制总线,且禁用了接口板上的按钮。
  • 通过一根总线控制和供电多达四台Elliptec®装置
  • 菊花链总线板可控制多达16个Elliptec装置
  • 使用Elliptec系统软件进行远程控制(请查看上方软件标签)
  • 使用Elliptec套件包含的USB接口板连接到PC
  • 包含五根跳线和四根8线28 AWG带状电缆
  • 与Raspberry Pi®和Arduino®板兼容

ELLB总线分配器最多可连接四个Elliptec®装置。不论有无上述套件包含的接口板,都可以控制连接的装置。使用接口板时,每台连接装置可通过运行Elliptec软件包的PC进行远程控制。接口板连接到标有REMOTE的总线输入口;连接后,接口板的按钮将被禁用。要在不使用接口板的情况下进行控制,请查看引脚图标签进行自定义连接。

可以通过菊花链方式连接多个ELLB总线分配器,以控制最多16个Elliptec装置并为其供电;只需将四个MODULE输出之一连接到第二个板的REMOTE输入。指示灯LED可显示哪个装置处于活动状态。通信协议手册介绍了如何使用软件分别寻址每个连接的装置。可在软件标签中找到下载软件和包含文档的链接。

此总线包括一个Ø6.3 mm电源接头,支持5 V电源,最大电流4 A。随着连接装置增多,同时控制这些装置将需要电源提供更多电流;这将导致总线电压降低。请查看规格标签了解每个Ellitpec装置消耗的电流量。上述ELL9和ELL12套件包含5 V、1 A电源。根据所连接Elliptec装置的电流消耗,这些电源可提供足够的电流为两个装置同时供电。

如右图所示,包含的十四个控制引脚具有附加功能。四对引脚分别通过跳线短接,当安装完成,此跳线使Elliptec软件能够接收来自已连接Elliptec装置的反馈。标有LED的一对引脚通过跳线短接,跳线拆下后会禁用LED指示灯。5VGND允许使用用户提供的可选5 V、2 A电源来代替与Ø6.3 mm电源接头相连电源。RXTX引脚可分别通过Raspberry Pi®或Arduino®板(而不是Elliptec接口板)以控制总线。

使用每个角上的Ø3.5 mm通孔安装电路板。包含四根8线、28 AWG带状电缆。

+1 数量 文档 产品型号 - 公英制通用 单价 现货 / 发货日
ELLB Support Documentation
ELLB控制总线分配器,用于Elliptec装置
¥477.75
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