Электрический стол смещения Newport является основным компонентом прецизионного устройства позиционирования, его рабочий механизм сочетает в себе механический привод, привод двигателя, систему обратной связи датчика и управления, а ниже приводится углубленный анализ его основных технологий:

Основные компоненты и принципы работы электрической станции Newport

1. Система привода

Тип двигателя:

Шаговый двигатель: управление угловым смещением с помощью импульсного сигнала для достижения высокоточного позиционирования. Управление открытым кольцом шагового двигателя может достичь базового позиционирования без обратной связи, но может быть потеряно при большой нагрузке.

Сервомотор: использование управления замкнутым контуром, обратная связь в режиме реального времени с информацией о местоположении через кодер, для сценариев с высокой динамической реакцией и большой нагрузкой (например, высокоскоростное сканирование или высокочастотная вибрационная среда).

Драйвер:

Двигатель управляет винтом через червячную турбину, ремень или прямую связь, превращая вращающееся движение в линейное смещение. Например, погрешность шага шарикового винта обычно меньше 0,01 мм, обеспечивая линейность смещения.

2. Передаточный механизм

Шариковый винт:

Принцип: вращение двигателя приводит к вращению шарикового винта, шарик катится между гайкой и винтом, вращающееся движение преобразуется в линейное смещение. Сопротивление трению низкое, высокая эффективность (до 90% и более), подходит для высокоточного позиционирования.

Преимущества: малый обратный зазор, высокая точность повторного позиционирования.

Ремень привода:

Применимый сценарий: длинный ход, низкоскоростное плавное движение. Гибкость ремня смягчает удар, но точность немного ниже, чем у винта.

Линейный двигатель:

Принцип: Используйте электромагнитные силы для непосредственного привода токенов (платформ) для линейного движения, без механического контакта, теоретически без износа.

Производительность: ускорение до 10 г со скоростью более 1 м / с для высокоскоростного растрового сканирования или изготовления полупроводников.

3. Направляющая система

Линейная направляющая:

Материал в основном из высокоуглеродистой стали или закаленной стали, точность поверхности Ra < 0,2 мкм, с ползунком для достижения плавного линейного движения.

Предварительно натянутая конструкция устраняет зазор и предотвращает тряску платформы (например, повышение жесткости кросс - роликовых направляющих на 30%).

Гибкий шарнир (стол смещения наноуровня):

В качестве поддержки используются эластичные металлические пластины (например, бериллиевая бронза), которые достигают крошечного смещения посредством упругой деформации, без механического трения, подходят для нанолокации (разрешение до 0,1 нм).

Архитектура системы управления электрической станцией смещения Newport

1.Контроллер движения

Импульсный контроль:

Верхняя машина (PC / PLC) посылает последовательность импульсов к приводу, частота импульсов определяет скорость, а количество импульсов определяет смещение.

Технология сегментированного привода: 1 импульс соответствует меньшему смещению.

Контроль замкнутого цикла:

Сервосистема через фотоэлектрический кодер (с разрешением до 20 бит) в режиме реального времени с обратной связью положения, контроллер для PID - регулировки, коррекции отклонения.

Динамическое время отклика < 1 мс, подавление вибраций и возмущений нагрузки.

2. Обратная связь с датчиками

Позиционная обратная связь:

Оптический кодер: делится на инкременты (записывающие относительное смещение) и абсолютные (прямое выходное абсолютное положение). Например, абсолютный кодер с точностью до 10? Состояние вида.

Линейная решетка: используется для субмикронного позиционирования, например, решетка Renishaw с разрешением до 0,1 мкм.

Измерение силы (необязательно):

Интегрированные датчики тензодатчиков, которые контролируют нагрузку в режиме реального времени (например, давление при контакте зонда с образцом), предотвращают повреждение от перегрузки.

3. Интерфейс связи

Стандартный интерфейс: RS - 232 / USB / Ethernet, поддерживает набор команд SCPI и совместим с такими программными средами, как LabVIEW и Python.

Управление синхронизацией: многоосное соединение достигается с помощью триггерного сигнала (уровень TTL), например, ошибка синхронного позиционирования по трем осям XY < 1 мкм.