Aucun système ne convient à tous.

Les composants qui composent votre système de positionnement à haute précision - base et roulements, système de mesure de position, système de moteur et de conduite et de contrôleur - doivent fonctionner ensemble aussi bien que possible. Dans la partie 1, nous avons couvert la base du système et les roulements. Ici, nous couvrons la mesure de position. La partie 3 couvrira la conception de la scène, de la conduite et du codeur; l'amplificateur d'entraînement; et contrôleurs.

Système de mesure de position

Généralement, vous pouvez classer les contrôleurs comme «boucle ouverte» ou «boucle fermée». Avec des contrôleurs en boucle ouverte (généralement utilisés avec les moteurs à pas), chaque impulsion que le contrôleur émet provoque un certain déplacement de diapositive. Cependant, il n'y a aucun moyen de déterminer la taille du déplacement. Par exemple, 500 impulsions peuvent avoir été émises, mais en raison de la striction, de la tolérance à l'écriture de balle, de l'hystérésis, des erreurs d'enroulement, etc., le tableau n'a peut-être déplacé que pour 498 impulsions. Un inconvénient majeur est qu'aucune correction d'erreur de positionnement ne se produit.

Dans un système en boucle fermée ou un système de servomoteur, un encodeur de position fournit des commentaires au contrôleur. Le contrôleur continue d'envoyer des signaux de commande du moteur jusqu'à ce que la position exacte souhaitée de la diapositive soit atteinte.

Une diapositive sans rétroaction de position dans l'illustration supérieure, suivie des trois méthodes courantes pour mesurer la position de la diapositive:
• Positionner l'encodeur monté sur le moteur ou le puits à l'écriture à billes.
• Encodeur linéaire monté sur la diapositive.
• Interféromètre laser avec des miroirs montés sur la diapositive.

Dans la première méthode, la position de la diapositive est mesurée indirectement - le codeur de position monte sur l'arbre d'entraînement. La tolérance, l'usure et la conformité dans les composants mécaniques entre la diapositive et le codeur de position entraînent des écarts entre les positions de diapositive souhaitées et vraies. Combiné avec la vis à billes, la précision du glissement au mieux est limitée par la précision à l'écriture de la balle. Les précisions typiques sont des déplacements de ± 5 à ± 10 mm / 300 mm.

La plupart des systèmes de mesure linéaires sont constitués d'une échelle de verre précise et d'une tête de mesure photoélectrique. L'échelle ou la tête se fixe directement à la diapositive mobile et mesure directement la position de la diapositive. Les erreurs ni les inexactitudes à bille à bille. Les précisions typiques de l'échelle elle-même sont de ± 1 à ± 5 mm / m. Il s'agit également de la précision de la diapositive elle-même à l'emplacement de la tête de mesure.

La charge de scène (dont la précision de position est ce qui nous intéresse vraiment) est toujours à une certaine distance de l'échelle de mesure, mesurée dans une direction perpendiculaire à la direction du mouvement, car la plupart des encodeurs sont situés sous la diapositive, mais la charge est au-dessus. Ceci est encore plus prononcé avec des étapes empilées. Pendant un mouvement, si la diapositive s'incline quelque peu en raison des écarts dans la rectitude des manières de roulement, des erreurs d'inversion, etc., une déviation par rapport à la position de la charge par rapport à l'encodeur est créée.

Une petite erreur angulaire avec un grand décalage, comme vous trouvez sur les étapes XY empilées, peut conduire à la multiplication de l'inexactitude de l'échelle. En d'autres termes, une échelle de mesure fournit des informations de position correctes uniquement sur le site où la tête de mesure se connecte.

Un stade de mouvement avec des caractéristiques de rouleau de précision, par exemple, montre des erreurs angulaires typiques d'environ ± 5 arc sec. (1 arc sec = 1/3 600 degrés ou environ 5 μrad.) Pour une distance de 100 mm entre la charge et l'échelle, cela se traduit par une erreur de positionnement de ± 2,5 mm!

Pour les applications extrêmement précises, le système de rétroaction de positionnement du laser-interféromètre avec des miroirs plan est le meilleur choix. La longueur d'onde d'un laser au néon d'hélium, 632,8 nm, sert de norme. Un nanomètre est de 1 × 10-9 mètres. Une précision d'environ ± 0,1 mm / m pour une source laser stabilisée est possible, avec une résolution jusqu'à λ / 1 024 ou 0,617 μm. Lambda (λ) est la longueur d'onde de la lumière.

Un avantage principal est que les miroirs peuvent être sur le site de la charge; Autrement dit, où la précision est vraiment importante. Les erreurs abbées sont éliminées. La planéité du miroir, généralement dans la plage de submicron, détermine la linéarité avec laquelle la diapositive se déplace.

De plus, parce que le mouvement pour une étape XY est référencé à un point fixe à l'extérieur du plan de mouvement, la rétroaction compense automatiquement toute inconnue du système XY, car elle maintient la diapositive à une distance fixe.

La longueur d'onde de la lumière dans l'air dépend de la vitesse de la lumière dans l'air, qui est fonction de la température de l'air, de la pression et de l'humidité relative, entre autres. Lorsque vous utilisez une échelle de mesure, un changement de température entraîne des erreurs de mesure en raison de l'expansion du matériau de l'échelle. Les coefficients d'expansion typiques pour les échelles en verre et en acier sont de 8 et 10 mm / m par Deg K. Avec un interféromètre laser, où un environnement stable ne peut pas être maintenu, vous pouvez corriger les modifications atmosphériques avec des composants de compensation automatique en option.