אין מערכת אחת שמתאימה לכולם.

הרכיבים המרכיבים את מערכת המיקום המדויקת שלך - בסיס ומסבים, מערכת מדידת מיקום, מערכת מנוע והנעה ובקר - חייבים לעבוד יחד טוב ככל האפשר. בחלק 1 כיסינו את בסיס המערכת ומסבים. כאן, אנו מכסים מדידת מיקום. חלק 3 יכסה את תכנון הבמה, ההנעה והמקודד; מגבר הכונן; ובקרים.

מערכת מדידת מיקום

באופן כללי, אתה יכול לסווג בקרים כ"לולאה פתוחה" או "לולאה סגורה". עם בקרי לולאה פתוחה (בדרך כלל משמשים עם מנועי צעד) כל דחף שהבקר פולט גורם לתזוזה מסוימת. עם זאת, אין כל אמצעי לקבוע כמה גדולה הייתה העקירה. לדוגמה, יתכן שנפלטו 500 פולסים, אך עקב סטיקציה, סובלנות של בורג כדור, היסטרזיס, שגיאות סלילה וכן הלאה, ייתכן שהטבלה זזה במשך 498 פולסים בלבד. החיסרון העיקרי הוא שלא מתרחש תיקון שגיאות מיקום.

במערכת לולאה סגורה, או מערכת סרוו, מקודד מיקום מספק משוב לבקר. הבקר ממשיך לשלוח אותות בקרת מנוע עד שהושג המיקום הרצוי המדויק של השקף.

שקופית ללא משוב מיקום באיור העליון, ולאחריה שלוש השיטות הנפוצות למדידת מיקום השקף:
• מיקום מקודד המותקן על ציר המנוע או הבורג הכדורי.
• מקודד ליניארי המותקן על השקף.
• אינטרפרומטר לייזר עם מראות המותקנות על השקף.

בשיטה הראשונה, מיקום ההחלקה נמדד בעקיפין - מקודד המיקום מותקן על גל ההינע. סובלנות, בלאי ותאימות ברכיבים מכניים בין המגלשה למקודד המיקום מובילים לסטיות בין מצבי המגלשה הרצויים והאמיתיים. בשילוב עם בורג הכדור, דיוק ההחלקה במקרה הטוב מוגבל על ידי דיוק בורג הכדור. דיוקים אופייניים הם ±5 עד ±10 מ"מ/300 מ"מ מהלך.

רוב מערכות המדידה הליניאריות מורכבות מסקלת זכוכית מדויקת וראש מדידה פוטואלקטרי. או הסולם או הראש מתחבר ישירות למגלשה הנעה ומודד את מיקום המגלשה ישירות. גם שגיאות לא מוצגות על ידי אי דיוקים של בורג כדור. דיוקים אופייניים לסולם עצמו הם ±1 עד ±5 מ"מ/מ"ר. זהו גם הדיוק של ההחלקה עצמה במיקום ראש המדידה.

עומס הבמה (שדיוק המיקום שלו הוא מה שאנחנו באמת מעוניינים בו) הוא תמיד במרחק מסוים מסולם המדידה, נמדד בכיוון הניצב לכיוון התנועה, כי רוב המקודדים נמצאים מתחת למגלשה, אבל העומס נמצא למעלה . זה בולט אפילו יותר עם שלבים מוערמים. במהלך מהלך, אם ההחלקה נוטה מעט בגלל סטיות בישור של דרכי המיסב, שגיאות היפוך וכדומה, נוצרת סטייה ביחס למיקום העומס לעומת המקודד.

שגיאת זווית קטנה עם היסט גדול, כמו שאתה מוצא בשלבי XY מוערמים, יכולה להוביל להכפלת אי דיוק הסולם. במילים אחרות, סולם מדידה מספק מידע מיקום נכון רק באתר שבו ראש המדידה מתחבר.

שלב תנועה עם מאפייני גלגול מדויקים, למשל, מראה שגיאות זוויתיות אופייניות של כ-±5 שניות קשת. (1 arc sec = 1/3,600 deg או כ-5 μrad.) למרחק של 100 מ"מ בין עומס לקנה מידה, הדבר גורם לשגיאת מיקום של ±2.5 מ"מ!

עבור יישומים מדויקים במיוחד, מערכת משוב מיקום לייזר-אינטרפרומטר עם מראות מישוריות היא הבחירה הטובה ביותר. אורך הגל של לייזר הליום-ניאון, 632.8 ננומטר, משמש כסטנדרט. ננומטר הוא 1 × 10-9 מטר. אפשרי דיוק של כ-±0.1 מ"מ למקור לייזר מיוצב, ברזולוציה של עד λ/1,024 או 0.617 מיקרומטר. למדה (λ) הוא אורך הגל של האור.

יתרון עיקרי הוא שהמראות יכולות להיות במקום העומס; כלומר, היכן שהדיוק באמת חשוב. שגיאות אבי נמחקות. שטוחות המראה, בדרך כלל בטווח התת-מיקרון, קובעת את הליניאריות שבה זזה השקופית.

בנוסף, מכיוון שהתנועה עבור שלב XY מתייחסת לנקודה קבועה מחוץ למישור התנועה, משוב מפצה אוטומטית על כל חוסר ריבוע של מערכת XY, מכיוון שהוא שומר על ההחלקה במרחק קבוע.

אורך הגל של האור באוויר תלוי במהירות האור באוויר, שהיא פונקציה של טמפרטורת האוויר, הלחץ והלחות היחסית, בין היתר. כאשר אתה משתמש בסולם מדידה, שינוי בטמפרטורה מביא לשגיאות מדידה בגלל התרחבות חומר האבנית. מקדמי התפשטות אופייניים לקשקשי זכוכית ופלדה הם 8 ו-10 מ"מ/מ לדרגה K. עם אינטרפרומטר לייזר, שבו לא ניתן לשמור על סביבה יציבה, ניתן לתקן שינויים אטמוספריים עם רכיבי פיצוי אוטומטי אופציונליים.