Nessun sistema ha ragione per tutti.

I componenti che compongono il sistema di posizionamento ad alta precisione-base e cuscinetti, sistema di misurazione della posizione, sistema di auto-e-drive e controller-devono lavorare insieme nel modo più possibile. Nella parte 1 abbiamo coperto la base di sistema e i cuscinetti. Qui, copriamo la misurazione della posizione. La parte 3 coprirà la fase, l'unità e il design dell'encoder; l'amplificatore dell'unità; e controller.

Sistema di misurazione della posizione

In generale, è possibile classificare i controller come "ad anello aperto" o "circuito chiuso". Con controller a circuito aperto (generalmente utilizzati con motori a gradini) ogni impulso che il controller emette provoca un determinato spostamento della diapositiva. Tuttavia, non è possibile determinare quanto sia stato grande lo spostamento. Ad esempio, potrebbero essere stati emessi 500 impulsi, ma a causa di stazione, tolleranza a vite, isteresi, errori di avvolgimento e così via, il tavolo potrebbe essersi spostato solo per 498 impulsi. Un grande svantaggio è che non si verifica alcuna correzione dell'errore di posizionamento.

In un sistema a circuito chiuso o un sistema servo, un encoder di posizione fornisce feedback al controller. Il controller continua a inviare segnali di controllo del motore fino a raggiungere l'esatta posizione desiderata della diapositiva.

Una diapositiva senza feedback di posizione nell'illustrazione superiore, seguita dai tre metodi comuni per misurare la posizione della diapositiva:
• Posizionamento dell'encoder montato sull'albero del motore o della vite a sfera.
• Ecoder lineare montato sulla diapositiva.
• Interferometro laser con specchi montati sulla diapositiva.

Nel primo metodo, la posizione della diapositiva viene misurata indirettamente: l'encoder di posizione si monta sull'albero di trasmissione. La tolleranza, l'usura e la conformità nei componenti meccanici tra la diapositiva e l'encoder di posizione portano a deviazioni tra le posizioni desiderate e vere. In combinazione con la vite a sfera, la precisione della scorrimento nella migliore delle ipotesi è limitata dalla precisione a vite a sfera. Le precisioni tipiche sono da ± 5 a ± 10 mm/300 mm di viaggio.

La maggior parte dei sistemi di misurazione lineari consistono in una scala di vetro accurata e una testa di misurazione fotoelettrica. La scala o la testa si collega direttamente alla scorrevole in movimento e misura direttamente la posizione della diapositiva. Né errori sono introdotti dalle inesattezze della vite da ballo. Le accuratezze tipiche per la scala stessa sono da ± 1 a ± 5 mm/m. Questa è anche l'accuratezza della diapositiva stessa nella posizione di misurazione.

Il carico di palcoscenico (la cui precisione di posizione è ciò che siamo veramente interessati) è sempre a una certa distanza dalla scala di misurazione, misurata in una direzione perpendicolare alla direzione del movimento, perché la maggior parte degli encoder si trova sotto la diapositiva, ma il carico è in cima. Questo è ancora più pronunciato con fasi impilate. Durante una mossa, se la diapositiva si inclina in qualche modo a causa delle deviazioni nella rettilità dei modi portanti, degli errori di inversione e così via, viene creata una deviazione rispetto alla posizione del carico rispetto al codificatore.

Un piccolo errore angolare con un ottimo offset, come la scoperta su stadi XY impilati, può portare alla moltiplicazione dell'imprecisione della scala. In altre parole, una scala di misurazione fornisce informazioni di posizione corrette solo nel sito in cui si collega la testa di misurazione.

Uno stadio di movimento con caratteristiche di precisione del rotolo, ad esempio, mostra errori angolari tipici di circa ± 5 arco sec. (1 arco sec = 1/3.600 gradi o circa 5 μrad.) Per una distanza di 100 mm tra carico e scala, ciò si traduce in un errore di posizionamento di ± 2,5 mm!

Per applicazioni estremamente accurate, il sistema di feedback di posizionamento dell'interferometro laser con specchi piane è la scelta migliore. La lunghezza d'onda di un laser elio neon, 632,8 nm, funge da standard. Un nanometro è 1 × 10-9 metro. È possibile precisione di circa ± 0,1 mm/m per una sorgente laser stabilizzata, con una risoluzione fino a λ/1.024 o 0,617 μm. Lambda (λ) è la lunghezza d'onda della luce.

Un vantaggio principale è che gli specchi possono essere nel sito del carico; Cioè, dove la precisione è veramente importante. Gli errori di Abbé vengono eliminati. La piattaforma specchio, in genere nella gamma del sottomicroni, determina la linearità con cui si muove la diapositiva.

Inoltre, poiché la mozione per uno stadio XY viene referenziata a un punto fisso al di fuori del piano di movimento, il feedback compensa automaticamente qualsiasi eventualmente fuori dalla parte del sistema XY, perché mantiene la diapositiva a una distanza fissa.

La lunghezza d'onda della luce nell'aria dipende dalla velocità della luce nell'aria, che è una funzione della temperatura dell'aria, della pressione e dell'umidità relativa, tra le altre cose. Quando si utilizza una scala di misurazione, una variazione di temperatura si traduce in errori di misurazione a causa dell'espansione del materiale di scala. I coefficienti di espansione tipici per le scale di vetro e acciaio sono 8 e 10 mm/m per deg K. Con un interferometro laser, in cui non è possibile mantenere un ambiente stabile, è possibile correggere i cambiamenti atmosferici con componenti di compensazione automatica opzionali.