用于激光材料加工的 運(yùn)動控制系統(tǒng)

文:PI普愛納米位移技術(shù)(上海)有限公司2021年第三期

  高吞吐量精密定位

  制造上的技術(shù)廣度和深度使得PI能夠靈活響應(yīng)激光技術(shù)中的市場發(fā)展,并為高精度和高吞吐量激光加工提供自動化平臺,以滿足OEM、集成商和終端用戶的需求:從不帶光束線偏轉(zhuǎn)的單軸和多軸系統(tǒng),到振鏡掃描器的運(yùn)動和定位系統(tǒng)必須同步化,并同時運(yùn)行的高度定制解決方案。

  采用單軸和多軸裝置進(jìn)行激光打標(biāo)

  對復(fù)雜或高價值的結(jié)構(gòu)進(jìn)行打標(biāo)是多軸定位系統(tǒng)的應(yīng)用之一。例如,人眼無法識別的不可見標(biāo)記可通過激光被 雕刻在物品上。工件在X、Y向上的運(yùn)動以及激光物鏡在Z向上定位是通過使用高動態(tài)直接驅(qū)動線性平臺來實(shí)現(xiàn)的。

  PI V-528線性平臺采用傳統(tǒng)的基于步進(jìn)或旋轉(zhuǎn)伺服的解決方案,實(shí)現(xiàn)盡可能更高的速度和掃描頻率。平臺具有交叉滾柱軸承,所以采用配備高重復(fù)精度及高精度的線性編碼器的電機(jī)可實(shí)現(xiàn)亞微米精度。例如,PI V-417/V-817系列的平臺也非常適用于激光加工應(yīng)用。這些平臺的定位精度只有幾微米,速度高達(dá)2米/秒。它們可實(shí)現(xiàn)輕松組合,以用于多軸應(yīng)用。

  硬蓋和側(cè)密封經(jīng)過特殊設(shè)計,可防止灰塵或灼熱顆粒進(jìn)入驅(qū)動和編碼器機(jī)械部件。高防護(hù)等級工業(yè)連接器和卡銷實(shí)現(xiàn)更高穩(wěn)健性。由于特殊成形邊緣與軸承導(dǎo)向或運(yùn)動方向的平行度(//)優(yōu)于50微米,因此線性平臺在安裝過程中 可輕松對準(zhǔn)。

激光加工

改進(jìn)后的 V-528 線性平臺帶重力補(bǔ)償,用于垂直使用

激光加工

高性能穩(wěn)健型 V-417/V-817 線性平臺的 XY 配置

  采用平面掃描器進(jìn)行晶圓切片

  分離晶圓模具也取決于高精度。切割寬度必須保持不變,且垂直交叉不可避免。此外,為了在切割過程中不損壞單個模具,絕對精度也十分重要。行程范圍內(nèi)的允許公差僅為每米幾微米。

  PI A-322空氣軸承平臺由線性電機(jī)直接驅(qū)動進(jìn)行移動,是非常適用于此類應(yīng)用的定位系統(tǒng)。此類系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)較高的速度,加速度為20米/平方秒。 同時,正弦換向控制可以實(shí)現(xiàn)平滑運(yùn)動和幾納米的定位。控制和機(jī)械部件相結(jié)合的方式可確保最大的吞吐量和最高的精度。

激光加工

A-322 空氣軸承平臺

  采用龍門系統(tǒng)制造模版和印刷電路板

  模版和印刷電路板的生產(chǎn)加工要求是相似的。工件大小和特征密度可能相對較高。這其中的挑戰(zhàn)是要在提供長行程的同時保持微米精度。龍門系統(tǒng)可以針對這些要求提供很好的解決方案。電纜管理和操作均進(jìn)行了優(yōu)化,以適合于垂直運(yùn)動軸、自動聚焦傳感器和用于激光的光纖路由系統(tǒng)。這種設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)激光從上空移動時零件保持不動。由PI實(shí)現(xiàn)的絕對測量系統(tǒng)使得啟動后無需再找參考位,從而簡化了系統(tǒng)初始化。

  采用包含振鏡掃描器的多軸裝置進(jìn)行激光

激光加工

V-731 系列定位平臺

  打標(biāo)

  在激光成型中,配備振鏡掃描器的多軸定位系統(tǒng)通常會被用于偏轉(zhuǎn)激光束。這就能實(shí)現(xiàn)很好的動態(tài)和精度,例如對于在功能部件上刻寫刻度等。這么一來,XY向運(yùn)動就由 V-731系列定位平臺接管,該平臺被設(shè)置為XY向滾動平臺。它的線性電機(jī)無需其他附加機(jī)械部件,可直接驅(qū)動平臺,使得高速度成為可能。

  高性能運(yùn)動控制系統(tǒng)

  在上述激光加工流程中,激光可通過特殊的激光模塊直接從運(yùn)動平臺上進(jìn)行便捷控制。該模塊可實(shí)現(xiàn)對激光源的直接控制,以提高流程的精度和吞吐量。

  ACS的LCM(激光控制模塊)系列的EtherCAT?從站 模塊提供多種功能,包括用于動態(tài)功率控制、輸出脈沖或選通信號(開關(guān)信號)的數(shù)字脈沖調(diào)制,其中后兩者與沿二維至六維運(yùn)動路徑的位置或可編程操作區(qū)保持同步。控制模塊可以通過通用接口控制幾乎任何激光。

  EtherCAT?是一種基于以太網(wǎng)的開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng),最初是由倍福自動化公司開發(fā)的。現(xiàn)如今,作為一款用于機(jī)器控制解決方案的穩(wěn)健型高速實(shí)時網(wǎng)絡(luò),EtherCAT越來越受到控制和系統(tǒng)工程師的歡迎,現(xiàn)場總線系統(tǒng)的靈活性是一大原因。

  無拼接的大區(qū)域打標(biāo)

  通常,采用振鏡掃描器的運(yùn)動系統(tǒng)的操作是在掃描器下移動待加工的零件、將控制交給掃描器控制器來執(zhí)行其單獨(dú)操作。如果待加工區(qū)域大于掃描器的視場,則以被稱為“耕耘”的方式執(zhí)行上述方法。如果大面積內(nèi)有很多小細(xì)節(jié),則這種方式無法實(shí)現(xiàn)有效打標(biāo)。小細(xì)節(jié)可能需要較高的加速度,而大細(xì)節(jié)則需要更長的行程。采用快速靈活的振鏡用于分離軌跡的小特征,而相對較慢的大型運(yùn)動系統(tǒng)平臺用于處理大特征,這樣可能更有利。這么一來,兩種系統(tǒng)需為同步的控制器架構(gòu),以將合適的輸出供給正確的運(yùn)動平臺。

  XLSCAN 由ACS運(yùn)動控制和SCANLAB提供技術(shù)支持,XLSCAN運(yùn)動和龍門控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)大面積打標(biāo)和加工。通過同步控制和移動二維掃描頭以及配備高動態(tài)磁性線性驅(qū)動的二維掃描平臺,XL掃描解決方案擴(kuò)展了激光掃描系統(tǒng)的工作區(qū)域,組合系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)大面積有效打標(biāo),且吞吐量和精度都很高。

中傳動網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:

凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動網(wǎng)(www.hysjfh.com)獨(dú)家所有。如需轉(zhuǎn)載請與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個人轉(zhuǎn)載使用時須注明來源“中國傳動網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。

本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負(fù)版權(quán)法律責(zé)任。

如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

伺服與運(yùn)動控制

關(guān)注伺服與運(yùn)動控制公眾號獲取更多資訊

直驅(qū)與傳動

關(guān)注直驅(qū)與傳動公眾號獲取更多資訊

中國傳動網(wǎng)

關(guān)注中國傳動網(wǎng)公眾號獲取更多資訊

熱搜詞
  • 運(yùn)動控制
  • 伺服系統(tǒng)
  • 機(jī)器視覺
  • 機(jī)械傳動
  • 編碼器
  • 直驅(qū)系統(tǒng)
  • 工業(yè)電源
  • 電力電子
  • 工業(yè)互聯(lián)
  • 高壓變頻器
  • 中低壓變頻器
  • 傳感器
  • 人機(jī)界面
  • PLC
  • 電氣聯(lián)接
  • 工業(yè)機(jī)器人
  • 低壓電器
  • 機(jī)柜
回頂部
點(diǎn)贊 0
取消 0
往期雜志
  • 2025年第一期

    2025年第一期

    伺服與運(yùn)動控制

    2025年第一期

  • 2024年第六期

    2024年第六期

    伺服與運(yùn)動控制

    2024年第六期

  • 2024年第五期

    2024年第五期

    伺服與運(yùn)動控制

    2024年第五期

  • 2024年第四期

    2024年第四期

    伺服與運(yùn)動控制

    2024年第四期

  • 2024年第三期

    2024年第三期

    伺服與運(yùn)動控制

    2024年第三期