Hiç kimse herkes için doğru değil.

Yüksek hassasiyetli konumlandırma sisteminizi oluşturan bileşenler-taban ve rulmanlar, konum ölçüm sistemi, motor ve sürücü sistemi ve kontrolör-mümkün olduğunca birlikte çalışmalıdır. Bölüm 1'de sistem tabanını ve yataklarını kapladık. Burada pozisyon ölçümünü kapsıyoruz. Bölüm 3 aşama, sürücü ve kodlayıcı tasarımını kapsayacaktır; sürücü amplifikatörü; ve kontrolörler.

Pozisyon ölçüm sistemi

Genel olarak, denetleyicileri “açık döngü” veya “kapalı döngü” olarak sınıflandırabilirsiniz. Açık döngü denetleyicileri (genellikle adım motorlarıyla kullanılır) ile kontrolörün yaydığı her dürtü belirli bir slayt yer değiştirmesine neden olur. Bununla birlikte, yer değiştirmenin ne kadar büyük olduğunu belirlemenin bir yolu yoktur. Örneğin, 500 nabız yayılmış olabilir, ancak stiction, top vidalı tolerans, histerezis, sarma hataları vb. Dönüştür, tablo sadece 498 darbe için hareket etmiş olabilir. Önemli bir dezavantaj, konumlandırma hatası düzeltmesi gerçekleşmemesidir.

Kapalı döngü sisteminde veya servo sisteminde, bir konum kodlayıcısı denetleyiciye geri bildirim sağlar. Kontrolör, slaytın istenen konumuna ulaşılana kadar motor kontrol sinyalleri göndermeye devam eder.

Üst resimde pozisyon geri bildirimi olmayan bir slayt, ardından slayt konumunu ölçmek için üç yaygın yöntem:
• Motor veya bilyalı vidalı şaft üzerine monte edilmiş konum kodlayıcısı.
• Slayt üzerine monte edilmiş doğrusal kodlayıcı.
• Slayt üzerine monte edilmiş aynalarla lazer interferometre.

İlk yöntemde, slayt konumu dolaylı olarak ölçülür - konum kodlayıcı tahrik miline monte edilir. Slayt ve konum kodlayıcı arasındaki mekanik bileşenlerde tolerans, aşınma ve uyumluluk, istenen ve gerçek slayt pozisyonları arasındaki sapmalara yol açar. Top vidası ile birleştirildiğinde, en iyi slayt doğruluğu, top vidası doğruluğu ile sınırlıdır. Tipik doğruluklar ± 5 ila ± 10 mm/300 mm'lik seyahattir.

Çoğu doğrusal ölçüm sistemi, doğru bir cam ölçeği ve fotoelektrik ölçüm kafasından oluşur. Ölçek veya kafa doğrudan hareketli slayta bağlanır ve doğrudan slayt konumunu ölçer. Ne de hatalar top vidalı yanlışlıklar tarafından tanıtılır. Ölçeğin kendisi için tipik doğruluklar ± 1 ila ± 5 mm/m'dir. Bu aynı zamanda slaytın kendisinin ölçüm başı konumunda doğruluğudur.

Sahne yükü (konum doğruluğu gerçekten ilgilendiğimiz şey olan), her zaman ölçüm ölçeğine, hareket yönüne dik bir yönde ölçülen, çünkü çoğu kodlayıcı slaytın altında bulunduğundan, yük üstte. Bu, istiflenmiş aşamalarla daha da belirgindir. Bir hareket sırasında, slayt, yatak yollarının düzlüğündeki sapmalar, tersine çevirme hataları vb.

Yığılmış XY aşamalarında bulduğunuz gibi büyük bir ofset ile küçük bir açısal hata, ölçek yanlışlığının çarpılmasına yol açabilir. Başka bir deyişle, bir ölçüm ölçeği yalnızca ölçüm kafasının takıldığı sitede doğru konum bilgileri sağlar.

Örneğin, hassas rulo özelliklerine sahip bir hareket aşaması, yaklaşık ± 5 ark sn tipik açısal hataları gösterir. (1 ark sn = 1/3,600 derece veya yaklaşık 5 μrad.) Yük ve ölçek arasındaki 100 mm mesafe için, bu ± 2.5 mm'lik bir konumlandırma hatasıyla sonuçlanır!

Son derece doğru uygulamalar için, düzlem aynalarına sahip lazer interferometre konumlandırma geri besleme sistemi en iyi seçimdir. Bir helyum neon lazerin dalga boyu, 632.8 nm, standart görevi görür. Bir nanometre 1 × 10-9 metredir. Stabilize edilmiş bir lazer kaynağı için yaklaşık ± 0.1 mm/m doğruluk mümkündür, λ/1.024 veya 0.617 μm'ye kadar çözünürlük vardır. Lambda (λ) ışığın dalga boyudur.

Temel bir avantaj, aynaların yükün yerinde olabilmesidir; Yani, hassasiyet gerçekten önemlidir. Abbé hataları ortadan kaldırılır. Ayna düzlüğü, tipik olarak Submicron aralığında, slaytın hareket ettiği doğrusallığı belirler.

Buna ek olarak, bir XY aşaması hareketi hareket düzleminin dışındaki sabit bir noktaya atıfta bulunduğundan, geri bildirim, XY sisteminin herhangi bir kare dışındaki herhangi bir kare için otomatik olarak telafi eder, çünkü slaytı sabit bir mesafede tutar.

Havadaki ışığın dalga boyu, diğer şeylerin yanı sıra hava sıcaklığı, basınç ve bağıl nemin bir fonksiyonu olan havadaki ışık hızına bağlıdır. Bir ölçüm ölçeği kullandığınızda, bir sıcaklık değişikliği ölçek malzemesinin genişlemesi nedeniyle ölçüm hatalarına neden olur. Cam ve çelik ölçekler için tipik genleşme katsayıları, DEG K K K K.