Kein System ist für alle geeignet.

Die Komponenten, aus denen Ihr Positionierungssystem mit hoher Genauigkeit ausmacht-Basis und Lagern, Positionsmesssysteme, Motor- und Antriebssystem und Controller-müssen so gut wie möglich zusammenarbeiten. In Teil 1 bedeckten wir die Systembasis und die Lager. Hier decken wir Positionsmessungen ab. Teil 3 wird Stage, Drive und Encoder -Design abdecken. der Antriebsverstärker; und Controller.

Positionsmesssystem

Im Allgemeinen können Sie Controller als "Open-Loop" oder "Closed-Loop" klassifizieren. Bei Open-Loop-Controllern (im Allgemeinen mit Stiefmotoren verwendet) jeder Impuls, den der Controller emittiert, verursacht eine bestimmte Verschiebung der Folien. Es gibt jedoch keine Mittel, um festzustellen, wie groß die Verschiebung war. Zum Beispiel können 500 Impulse emittiert worden sein, aber aufgrund von Stirn, Ball-Screw-Toleranz, Hysterese, Wicklungsfehlern usw., hat sich die Tabelle möglicherweise nur für 498 Impulse bewegt. Ein großer Nachteil ist, dass keine Positionierungsfehlerkorrektur auftritt.

In einem System mit geschlossenem Kreislauf oder Servosystem bietet ein Positionscodierer Feedback für den Controller. Der Controller sendet weiterhin motorische Steuersignale, bis die genaue gewünschte Position des Objektträgers erreicht ist.

Ein Objektträger ohne Position Feedback in der oberen Abbildung, gefolgt von den drei gängigen Methoden zur Messung der Folieposition:
• Positionieren Sie Encoder, die am Motor- oder Kugelschachtel montiert sind.
• Linearer Encoder, der auf der Folie montiert ist.
• Laserinterferometer mit Spiegeln auf dem Rutschen.

Bei der ersten Methode wird die Folieposition indirekt gemessen - die Position der Position Encoder montiert auf der Antriebswelle. Toleranz, Verschleiß und Konformität in mechanischen Komponenten zwischen dem Objektträger und dem Positionscodierer führen zu Abweichungen zwischen den gewünschten und echten Folienpositionen. In Kombination mit der Kugelschraube ist die Genauigkeit der Rutsche bestenfalls durch die Genauigkeit der Kugelschärfe begrenzt. Typische Genauigkeiten betragen ± 5 bis ± 10 mm/300 mm Reise.

Die meisten linearen Messsysteme bestehen aus einer genauen Glasskala und einem photoelektrischen Messkopf. Entweder die Skala oder der Kopf befestigt sich direkt am bewegenden Objektträger und misst die Folie -Position direkt. Noch werden Fehler durch Ungenauigkeiten von Ballsummenge eingeführt. Typische Genauigkeiten für die Skala selbst betragen ± 1 bis ± 5 mm/m. Dies ist auch die Genauigkeit des Objektträgers selbst am Standort der Messköpfe.

Die Bühnenbelastung (deren Positionsgenauigkeit das ist, woran wir wirklich interessiert sind) ist immer ein wenig von der Messskala, gemessen in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung, da sich die meisten Encoder unter der Folie befinden, die Last jedoch oben ist. Dies ist mit gestapelten Stufen noch stärker ausgeprägt. Während eines Umzugs, wenn der Schieber aufgrund von Abweichungen in der Geradheit der Lagerwege, Umkehrfehler usw. etwas neigt, wird eine Abweichung relativ zur Position der Last im Vergleich zum Encoder erstellt.

Ein kleiner Winkelfehler mit einem großen Versatz, wie Sie in gestapelten XY -Stufen finden, kann zu einer Multiplikation der Skalierungsunziell führen. Mit anderen Worten, eine Messskala liefert korrekte Positionsinformationen nur an der Stelle, an der sich der Messkopf anschließt.

Eine Bewegungsstufe mit Präzisionsrolleneigenschaften zeigt beispielsweise typische Winkelfehler von etwa ± 5 Bogen Sec. (1 Bogen Sec = 1/3.600 ° oder etwa 5 μrad.) Für einen Abstand von 100 mm zwischen Last und Skala führt dies zu einem Positionierungsfehler von ± 2,5 mm!

Für extrem genaue Anwendungen ist das Laserinterferometer-Positionierungs-Feedback-System mit Ebenenspiegeln die beste Wahl. Die Wellenlänge eines Helium-Neonlasers, 632,8 nm, dient als Standard. Ein Nanometer ist 1 × 10-9 Meter. Die Genauigkeit von etwa ± 0,1 mm/m für eine stabilisierte Laserquelle ist möglich, wobei eine Auflösung von bis zu λ/1.024 oder 0,617 μm auflöst. Lambda (λ) ist die Wellenlänge des Lichts.

Ein Hauptvorteil ist, dass sich die Spiegel an der Stelle der Last befinden können. Das heißt, wo die Präzision wirklich wichtig ist. Abbé -Fehler werden beseitigt. Die Spiegelflatheit, typischerweise im Submikronbereich, bestimmt die Linearität, mit der sich der Objektträger bewegt.

Da die Bewegung für eine XY-Stufe auf einen festen Punkt außerhalb der Bewegungsebene bezieht, kompensiert das Feedback automatisch für jede Sachanlage des XY-Systems, da er den Schieben in festem Abstand hält.

Die Luftwellenlänge in Luft hängt von der Lichtgeschwindigkeit in der Luft ab, die unter anderem eine Funktion von Lufttemperatur, Druck und relativer Luftfeuchtigkeit ist. Wenn Sie eine Messskala verwenden, führt eine Temperaturänderung aufgrund der Ausdehnung des Skalierungsmaterials zu Messfehlern. Typische Expansionskoeffizienten für Glas- und Stahlskalen betragen 8 und 10 mm/m pro Grad K. Mit einem Laserinterferometer, bei dem eine stabile Umgebung nicht beibehalten werden kann, können Sie mit optionalen automatischen Kompensationskomponenten für atmosphärische Änderungen korrigieren.