لا يوجد نظام واحد مناسب للجميع.

يجب أن تعمل المكونات التي تشكل نظام تحديد المواقع عالي الدقة-القاعدة والمحامل ، ونظام قياس الموضع ، ونظام المحرك والقيادة ، ووحدة التحكم-معًا قدر الإمكان. في الجزء 1 قمنا بتغطية قاعدة النظام والمحامل. هنا ، نغطي قياس الموقف. سيغطي الجزء 3 مرحلة التصميم ، و Drive ، وتصميم التشفير ؛ مضخم محرك الأقراص. ووحدات التحكم.

نظام قياس الموقف

بشكل عام ، يمكنك تصنيف وحدات التحكم على أنها "حلقة مفتوحة" أو "حلقة مغلقة". مع وحدات تحكم الحلقة المفتوحة (تستخدم بشكل عام مع محركات الخطوة) كل دافع يسببه وحدة التحكم التي تنبعث منها إزاحة شريحة معينة. ومع ذلك ، لا توجد وسيلة لتحديد حجم الإزاحة. على سبيل المثال ، قد تكون 500 نبضات قد انبعثت ، ولكن بسبب الإخطاف ، فإن التسامح مع الكرة ، والتباطرية ، والأخطاء المتعرجة ، وما إلى ذلك ، قد يكون الجدول قد تحركت ل 498 نبضات فقط. من العيوب الرئيسية أنه لا يوجد تصحيح خطأ في الوضع.

في نظام الحلقة المغلقة ، أو نظام المؤازرة ، يوفر تشفير الموضع ملاحظات إلى وحدة التحكم. تستمر وحدة التحكم في إرسال إشارات التحكم في المحرك حتى يتم الوصول إلى الموضع المطلوب من الشريحة.

شريحة مع عدم وجود ملاحظات في الموضع في الرسم التوضيحي العلوي ، تليها الطرق الثلاثة المشتركة لقياس موضع الشريحة:
• تشفير الموضع المثبت على رمح المحرك أو الكرة.
• التشفير الخطي مثبت على الشريحة.
• مقياس التداخل بالليزر مع مرايا مثبتة على الشريحة.

في الطريقة الأولى ، يتم قياس موضع الشريحة بشكل غير مباشر - يتصاعد تشفير الموضع على عمود محرك الأقراص. يؤدي التسامح والارتداء والامتثال في المكونات الميكانيكية بين الشريحة ومشفر الموضع إلى انحرافات بين مواقع الشريحة المطلوبة والواقع. جنبا إلى جنب مع المسمار الكرة ، دقة الشريحة في أحسن الأحوال محدودة بدقة الكرة. الدقة النموذجية هي ± 5 إلى ± 10 مم/300 مم السفر.

تتكون معظم أنظمة القياس الخطية من مقياس زجاجي دقيق ورأس قياس كهروضوئي. إما المقياس أو الرأس يعلق مباشرة على الشريحة المتحركة ويقيس موضع الشريحة مباشرة. ولا يتم تقديم الأخطاء عن طريق عدم دقة الكرات. الدقة النموذجية للمقياس نفسه هي ± 1 إلى ± 5 مم/م. هذه هي أيضًا دقة الشريحة نفسها في موقع رأس القياس.

إن حمولة المرحلة (التي نرغب فيها في وضعها هي ما نهتم به حقًا) هو مسافة دائمًا من مقياس القياس ، ويقاس في اتجاه عمودي على اتجاه الحركة ، لأن معظم أجهزة الترميز موجودة تحت الشريحة ، ولكن الحمل موجود في الأعلى . هذا هو أكثر وضوحا مع مراحل مكدسة. أثناء الخطوة ، إذا كانت الشريحة تميل إلى حد ما بسبب الانحرافات في استقامة طرق تحمل ، وأخطاء الانعكاس ، وما إلى ذلك ، يتم إنشاء انحراف بالنسبة لموقف الحمل مقابل التشفير.

يمكن أن يؤدي خطأ زاوي صغير مع إزاحة كبيرة ، مثل العثور على مراحل XY المكدسة ، إلى ضرب عدم الدقة في المقياس. بمعنى آخر ، يوفر مقياس القياس معلومات موقع صحيحة فقط في الموقع حيث يرفق رأس القياس.

مرحلة الحركة ذات خصائص لفة الدقة ، على سبيل المثال ، تُظهر أخطاء زاوية نموذجية لحوالي ± 5 arc sec. (1 قوس ثانية = 1/3600 درجة أو حوالي 5 μrad.) لمسافة 100 مم بين الحمل والمقياس ، يؤدي هذا إلى خطأ في تحديد المواقع ± 2.5 مم!

بالنسبة للتطبيقات الدقيقة للغاية ، يعد نظام التغذية المرتدين في تحديد المواقع مع مرايا الطائرة هو الخيار الأفضل. يعمل الطول الموجي لليزر الهيليوم نيون ، 632.8 نانومتر ، كمعيار. نانومتر هو 1 × 10-9 متر. دقة حوالي 0.1 مم/م لمصدر ليزر مستقر ممكن ، مع دقة تصل إلى λ/1،024 أو 0.617 ميكرون. Lambda (λ) هو الطول الموجي للضوء.

الميزة الرئيسية هي أن المرايا يمكن أن تكون في موقع الحمل ؛ هذا هو ، حيث الدقة مهمة حقا. يتم القضاء على أخطاء Abbé. تسطيح المرآة ، عادة في نطاق submicron ، يحدد الخطية التي تتحرك بها الشريحة.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن حركة مرحلة XY تتم الإشارة إليها إلى نقطة ثابتة خارج مستوى الحركة ، فإن التغذية المرتدة تعوض تلقائيًا عن أي نظام خارجي لنظام XY ، لأنه يحافظ على الشريحة على مسافة ثابتة.

يعتمد الطول الموجي للضوء في الهواء على سرعة الضوء في الهواء ، وهي وظيفة من درجة حرارة الهواء والضغط والرطوبة النسبية ، من بين أشياء أخرى. عند استخدام مقياس قياس ، يؤدي تغيير درجة الحرارة إلى أخطاء القياس بسبب توسيع مادة المقياس. معاملات التوسع النموذجية لمقاييس الزجاج والصلب هي 8 و 10 مم/م لكل درجة كيلوغرام. مع مقياس التداخل بالليزر ، حيث لا يمكن الحفاظ على بيئة مستقرة ، يمكنك تصحيح التغييرات في الغلاف الجوي مع مكونات تعويض تلقائية اختيارية.