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Newport运动控制系统配置与应用
发布时间:2020-12-15   点击次数:342次

运动控制系统

运动控制系统可以根据被测器件以多种方式定制。图1显示了光纤对准系统的不同配置,从简单的单通道单侧设置到更复杂的双面多通道设置,其中包括机器视觉、点胶/固化以及上下料等。其他设置可能包括水平和垂直波束的输入和输出。每种配置都需要一组独特的运动控制产品,这取决于该器件所需的性能。

图 1:光纤对准系统配置( 左,相关公司授权许可使用的图像; 带有上下料的单侧配置示例,右) 

 

用于光纤准直的运动控制系统有不同的配置,从适用于小规模和研发应用的简单手动系统到具有高精度自动化平台、自动上下料、自动点胶和固化系统、机器视觉等全功能的自动化生产系统。下面详细阐述这些配置:

 

手动系统——从物理学来看,手动平台是简单和便宜的运动控制系统,可以提供准确的线性或旋转运动。它们常用于学术或工业研发中,偶尔也用于低批量生产环境中。图2显示了经过验证的稳定的MK ULTRAlign 562手动平台。该平台可以通过添加NSA12( 图2左) 或TRA(图2右)电动促动器来驱动。长行程精密电动促动器  适用于更长的行程或更快的速度。这些系统通常用于研发和低批量生产应用。

图2:562手动平台和带有NSA12促动器的单光纤单端配置 ( 左); 带有562手动平台和CONEX-TRA驱动系统的单光纤单端配置 ( 右)

 

压电运动平台——压电平台是由压电驱动器驱动的紧凑的四至六轴排列系统。这种类型的驱动器能够达到30nm的线性分辨率。如图3所示MKS 8071四轴调整器是研发应用中理想的远程对准定位控制装置。这些多轴运动定位器可适应高分辨率(小于30nm),且可根据X, Y ,Z,θx, θy,和θz的不同组合进行调整。这些系统可以承受5lb(22N)的力,并具有长期稳定性,可以在不施加任何动力的情况下保持其位置稳定性

图3:由Picomotor压电驱动器驱动的8071四轴调整器

 

机械运动平台由电磁电机驱动的电动平台通常用于生产环境中,以实现对准过程的自动化。通常具有亚微米量级的小步进和重复定位精度,而使用这些平台可大大提高通信器件的质量和性能。精密光纤对准系统中常用的驱动技术包括:

 

带直接读取编码器的直线运动平台——当搭配XPS-D运动控制器一起使用时,XMS直线运动平台具有1nm MIM能力的高精度等级。XMS可以快速、轻松地搜索一个直径10μm区域内的高峰值。图4显示了使用XMS平台进行五轴调整的双侧多通道配置系统。

图4: 双侧配置VP-25和XMS平台

 

滚珠螺杆驱动的XYZ 装置——VP-25XA系列平台是专门为光纤对准应用设计的。这些小型的平台可实现100 nm或10 nm MIM,并具有单侧或双侧配置的两个版本。VP-25的可靠性在生产现场得到验证. 图5所示100nm VP-25XA-XYZ。

图5:为光纤对准而集成的VP-25XA-XYZL平台

 

六轴联动定位系统——六轴联动定位系统是一种并联运动的机械装置,使用六个促动器,所有的促动器都是并联运动的,在直角坐标系中提供六轴的运动范围。所有轴的运动都是相互依赖的,这意味着一个轴上的运动减少会影响另一个轴上的运动。六轴联动定位系统能够进行复杂的线性运动和角运动的组合,尤其适用于关键的旋转调整。图6为HXP50六轴联动定位系统,可以用于水平轴和垂直轴上的光束对准。

图 6 具有水平和垂直光路的HXP50六轴联动定位系统

 

正如HXP50所示,六轴联动定位系统通常比堆叠平台更紧凑。光纤对准的定位要求使HXP50成为大多数情况下的优选解决方案。

 

 

图7:RightPathTM轨迹跳动

 

RightPathTM轨迹控制——虽然六轴联动定位系统是点对点运动的理想选择,但在扫描路径 (无论是直线,旋转还是圆弧 )时,会遇到一些困难。RightPathTM轨迹控制[329]不需要对短行程进行线性或旋转处理。在图247中,蓝线显示了六轴联动定位系统在没有RightPath轨迹控制的情况下从x 轴上的一点移动到另一点的运动。与直线的典型偏差可能在1 mm以上。使用RightPath轨迹控制,类似于线性阶段,可将跳动控制在几微米。这一创新使得六轴联动定位系统能够以小的轨迹跳动跟随线性、旋转或弧形运动。

图8:带有HXP200模型的HexaViz GUI

 

 

结论

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