Контроллер Delta Tau — управление сВ точностью вВ единицы нанометров

Тенденция к миниатюризации, деятельно распространившаяся в ближайшее время на мед индустрия, стала предпосылкой завышенного спроса у разрабов и производителей разного спец оборудования на компактные налаженности высочайшей точности, способные совершать перемещения длиной итого едва лишь немного нанометров.

Но соблюдение такой точности, неподражаемо при больших скоростях перемещения, вызывает наличия налаженности управления, способной исполнять контроль за занятием оборудования и, в частности, обрабатывать сигналы энкодеров высочайшего разрешения.

К примеру, в четырехосевом фрезерном станке южноамериканской компании U. S. Photonics, употребляющем для маленькой обработки компонентов фемтосекундную лазерную агрегат FemtoStation, употреблен контроллер UMAC разработки Delta Tau. Настоящий контроллер дозволяет исполнять службу с несколькими, быстро сменяемыми платами — в зависимости от направления станка и текущей задачки.

Следует отметить, что компактные станки с лазерными агрегатами теснее обычно употребляются для нанесения на платы и многообразные элемента трехмерных объектов размахом порядка 250 нм, с повторяемостью в десятые части нанометра на м и дискретностью 38 пс. Но, в отличие, к образцу, от концевой фрезы, лазерный луч не приходит таковым уж и ровненьким открытым объектом. Форма проблеска лазера чем-то припоминает конус песочных часов, а в более одностороннем участке находится его рабочая точка-фокус.

Контроллер UMAC, употребляя информацию от датчика обратной отношения (энкодера), способен с филигранной точностью исполнять размещение пучка лазера в ходе обработки элемента. Особо следует отметить, что Femtostation дозволяет употреблять многообразные режимы занятия, что доставляет вероятность изменять, в зависимости от нрава решаемой задачки, поперечник лазерного пучка — его рабочая число быть может чрезвычайно маленькой, порядка 200 нм. При этом контроллер UMAC поддерживает высшую скорость обсчета сервоконтура, а также дозволяет поддерживать наибольшие для предоставленной задачки ускорение и скорость обработки, коэффициенты усиления и упреждающего действия (feedforward) линий управления движком. Природно, что чем выше скорость обсчета линий управления — тем лучше, так как при высочайшей частоте имеется вероятность скорее выявить возникающие отличия от данных величин и восполнить их. Не считая того, коэффициенты усиления линий управления могут встречать наиболее высочайшие значения, что в свойскую очередь обеспечивает наиболее высшую величину динамической жесткости свойства привода, без утраты стабильности управления и неимения самовозбуждения.

«В контроллере UMAC реализована одна из наилучших структур ПИД линий управления движком и функции открытый обработки G-кодов без преобразования во внутренний формат команд, — отмечает Джейк Коннер, президент компании U. S. Photonics. — Способность обрабатывать информацию от датчиков обратной отношения с чрезвычайно высочайшим разрешением дозволяет добиваться дискретности по положению в рубежах нанометрового спектра. А это очень принципиально в нашем случае. К тому же, благодаря обнаруженной архитектуре контроллера UMAC, мы можем без проблем изменять настройку ПИД-регуляторов линий, а также изменять значения возможных величин для ускорения и скорости. Характеристики свойства управления по разгону и торможению — легко прекрасны: мы реально можем перемещать очень огромные массы и позиционировать их с ошибкой по положению в рубежах пары нанометров».

Величина рабочего поля конструкции Femtostation еще меньше, чем в традиционном фрезерном станке, но зато наибольшая величина контурной подачи добивается 800 мм/мин. А при таковых скоростях для четкого позиционирования способность обрабатывать предоставленные, поступающие с энкодера высочайшего разрешения, останавливается едва ли не определяющей.

Любопытно, что тогда как контроллер UMAC может функционировать с датчиками угловых и линейных перемещений, агрегат должно поколения, разрабатываемое профессионалами Delta Tau, будет способно взаимодействовать с интерферометрическими энкодерами. Это дозволит еще более прирастить скорость обновления сервоконтура.

При употреблении контроллера UMAC, пульт управления СЧПУ Advantage 900 CNC обеспечивает вероятность управления 32 осями. При этом для наиболее стремительного и комфортного сопряжения имеется набор setup-утилит CNC Autopilot, с помощью тот или иной может быть творение конфигурационных файлов под каждую определенную машинку.

Как отмечает глава U. S. Photonics Джейк Коннер, программное обеспечение NC Pro, также разработанное профессионалами Delta Tau, предоставляет юзеру вероятность самому избрать ватерпас мощности и тип оптики — так легко, как это обладает участок водиться в случае с подменой резца в среднем фрезерном станке. В то же пора, неизменное фиксирование всех коррекций и составление справочных таблиц дозволяет соотносить конфигурации оптики и степени мощности с конфигурацией поперечника лазерного пятна — рабочей области лазерного проблеска. Дополнительно имеется вероятность конфигурации поперечника лазерного пятнышка и за счет обыкновенный корректировки на режущий инструмент (в принесенном случае — лазер). Так, ежели поперечник лазерного пятнышка сочиняет 200 нм, то с помощью программного обеспечения NC Pro его можнож уменьшить до 100 нм. 

Неподражаемо симпатичным использование принесенного оборудования смотрится в сфере производства чипов по так называемой технологии «лаборатория на чипе» (lab-on-a-chip либо LOC), по тот или иной создаются небольшие чипы размахами от пары квадратных мм до пары квадратных см, способные выполнять целый комплекс исследований. К примеру, один-одинешенек такой чип может, употребляя немедля немного близких детекторов и сенсоров, быстро определять ватерпас сахара в крови либо выявлять расположенность к гестационному сладкому диабету.

«В рамках проекта по выпуску наших «лабораторий на чипе» мы увлечены тем, что сооружаем пазы в кварцевом стекле, а для этого нужна высочайшая точность. Оттого, беря во внимание что нужно сооружать каналы шириной итого едва лишь десятые части микрона, нам легко нужно оборудование, дозволяющее править лазером по четырем осям, со скоростью 800 мм/мин и субмикронной дискретностью»» — подчеркивает Джейк Коннер.

Обыкновенный лазерный станок с микросекундным либо наносекундным лазером повлияет на обрабатываемый вещество (плату) большим численностью тепловой энергии, что приводит к возникновению в мат-ле шлака, микротрещин и разных неровностей. И для того, чтоб очистить поверхность платы и сгладить все выпуклости, нужно проводить доп ее обработку. Но при наличии возможности изменять ватерпас мощности и тип оптики возникает гарантия того, что подповерхностный покров теснее не будет поврежден и не появится лишнего тепла лазера, тот или иной может разрушить отдельные области платы либо нарушить структуру кристалла.

«При этом в данном варианте не требуется спец программного обеспечения для автоматизированного создания правящих программ, — подчеркивает президент компании U. S. Photonics. — Контроллер UMAC владеет массивным процессором, тот или другой очень быстро обрабатывает предоставленные от энкодера и к тому же принимает G-код. А вот без крайней возможности мы были бы принуждены создать специализированную програмку для послеоперационного перевода G-кода в язык машинных кодов. Но в данном варианте неминуемо вырастут временные и денежные расходы на подготовку этакого программного обеспечения, а также будет нужно доп пора для отработки самой программы. Все это способно привести к замедлению рабочего процесса в целом».

Регулировка (настройка) характеристик сервосистемы — очень элементарный процесс, так как компания Delta Tau предоставляет заказчику набор соответственного программного обеспечения. Это дозволяет настраивать нужные характеристики верно для каждого определенного прибавления. К примеру, в такой порядку функция feedforward будет «поставлена» на наибольшее значение.

Функция feedforward («упреждающее воздействие») доставляет вероятность прорицать вероятную ошибку линии движения и заблаговременно вносить подходящие корректировки непринужденно в правящие сигналы контроллера, избегая, таковым образом, её возникновения. Использование функции feedforward дозволяет понизить ошибку, но не дает гарантию стопроцентное обеспечение точности, оттого восполнить вероятные отличия и оплошности можнож за счпет использования управления по обратной отношения.

Вероятны многообразные, часто очень трудные, методы реализации функции feedforward, но в большинстве прибавлений довольно вводить упреждающие действия по скорости и ускорению. Для станков же с лазерной резкой использование функции feedforward в очертании положения приходит чрезвычайно полезным.

«Сейчас мы употребляем наши станки только в близкой компании, но в самое последнее время планируем ввести осмотренную технологию в промышленном масштабе, — заявляет Джейк Коннер. — Контроллер UMAC производства Delta Tau поддерживает все водящиеся на базаре энкодеры и лазерные интерферометры — с хоть каким разрешением. Он обеспечивает вероятность сверхточного перемещения и позиционирования а также дозволяет поддерживать высшую скорость перемещения».

Текст — Келси Хиггинботэм,

перевод и обработка — Владимир Щербаков, Евгений Лученинов.

Для справки

Сервотехника, ЗАО

Компания В«СервотехникаВ» проектирует и поставляет как комплексные инженерные заключения, так и отдельные участки и компоненты для заключения прикладных задач в области модернизации и технического перевооружения компаний, автоматизации производства и управления, ресурсосбережения, увеличения производительности оборудования и свойства продукции. Практикуется на разработке необычных выводов в области четкого позиционирования и координатного перемещения: налаженности четкого линейного перемещения, в том числе построенных на прецизионных линейных движках, комплексах многоосевого позиционирования, промышленных манипуляторах, многоцелевых координатных столах. Поставляет цельный диапазон компонентов для машиностроения: сервоприводы с современными преобразователями частоты, программируемые контроллеры, энкодеры, мотор-редукторы, рельсовые шариковые направляющие, ШВП и почти все иное.

Выслать сообщение ·  Контакты и адреса  · Анонсы  · Публикации