Architecture mécanique
Le dispositif repose sur une structure cinématique parallèle associée à des articulations à billes miniatures. Cette combinaison confère une rigidité mécanique suffisante pour supporter des déplacements sur plusieurs millimètres tout en maintenant une résolution de 50 nm grâce à un facteur de multiplication de 30 appliqué aux encodeurs rotatifs magnétiques. Le design intègre des tiges de liaison dont la longueur doit être contrôlée avec précision ; les versions antérieures présentaient des variations dues à la qualité d’impression et aux coins arrondis, problème corrigé dans la révision v4.0.
Contrôle électronique et firmware
Chaque axe est entraîné par un moteur pas‑à‑pas commercial, piloté par un contrôleur en boucle fermée fonctionnant à 30 kHz. Le signal PWM très fin permet d’ajuster la position à l’échelle du nanomètre. Le firmware, version 1.0.4, intègre une pile de planification de trajectoire avec look‑ahead, garantissant des mouvements fluides et une exécution fiable du G‑Code reçu via l’interface série USB à 921 600 baud. Les dernières améliorations ajoutent la prise en charge d’outils PWM sur deux broches GPIO, ainsi que des vérifications d’erreur lors de la calibration des encodeurs.
Logiciel de pilotage et performances
from open_micro_stage_api import OpenMicroStageInterface
oms = OpenMicroStageInterface(show_communication=True, show_log_messages=True)
oms.connect('/dev/ttyACM0')
oms.home()
oms.move_to(0.0001, 0.0, 0.0, f=10)
oms.wait_for_stop()
Le module Python fourni encapsule toute la communication série, expose des fonctions de calibration, d’homage, de déplacement et de réglage des paramètres de servo. L’interface graphique associe ces commandes à un affichage en temps réel d’une caméra, ce qui facilite l’utilisation en microscopie ou en biologie. Le système accepte également l’exécution de scripts G‑Code, incluant des pauses (commande G4) nécessaires à la synchronisation des sorties d’outils.
Évolutions matérielles et limites
La version matérielle la plus récente corrige plusieurs défauts : suppression des collisions lors de l’homage, fixation plus robuste des blocs d’articulation à billes, élimination du frottement superflu et amélioration du processus de fabrication des tiges de liaison. Malgré ces progrès, la précision absolue reste inférieure à la résolution annoncée, car elle dépend de la qualité d’impression des pièces et de l’alignement des encodeurs. Le BOM n’est pas encore mis à jour, ce qui impose aux constructeurs de vérifier manuellement les références des composants.
