[tel-01077833] Contribution to the design and fabrication of an integrated micro-positioning system

The objective of thesis is to develop an integrated micro positioning system for micro applications A unique micro positioning system design capable to deliver millimeter level strokes with pre-embedded auto guidance feature in micro application has been realized The design integrates a stack of orthogonally arranged four electromagnetic linear motors Each linear motor consists of a fixed planar electric drive coil and mobile permanent magnet array The optimal design of the system delivers a small footprint size In addition to measure and control the displacement a high resolution compact optical displacement measurement sensor has been designed and fabricated in silicon material using microfabrication technology Furthermore a light weight silicon cross structure was fabricated using dry etching technology to reduce components assembly errors The device is capable to deliver 10 mm displacement stroke with a rotation of ±11° about an axis perpendicular to the plane of the device The displacement resolution of the device is 14 µm with a precision of 31 nm in closed loop control The device can realize displacement with a speed of 12 mm/sL’objectif de la thèse est de développer un dispositif de micro positionnement intégrant à la fois les actionneurs et les capteurs Un dispositif a été conçu afin de réaliser des déplacements dans les plans sur une course millimétrique Le dispositif compact ne nécessite pas de système de guidage additionnel et selon le mode d’utilisation de ces moteurs il est capable de réaliser des translations dans le plan ou des rotations autour d’un axe perpendiculaire au plan Le dispositif comprend quatre moteurs électromagnétiques linéaires fixés orthogonalement sur une structure en forme de croix Chaque moteur consiste en une paire de bobines planes entrelacées fixe et une barre ’aimants mobile Un capteur de déplacement intégré dans la structure en croix permettant de mesurer le déplacement de celle-ci a été conçu et fabriqué Ce capteur est constitué d’une tête de mesure à fibres optiques placé face à un réseau en silicium réalisé par des techniques de microfabrication Afin de minimiser les erreurs d’assemblage la structure en croix a également été micro fabriquée Le dispositif est capable de réaliser un déplacement de 10 mm et une rotation de ±11° autour de l’axe perpendiculaire au plan du dispositif La résolution de déplacement du dispositif est de 14 µm avec une précision de 31 nm en boucle fermée Le dispositif peut également atteindre une vitesse de déplacement de 12 mm/s



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