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精密對位技術在微型機械、超精密加工、半導體以及光學等領域具有重要的地位并有著十分廣泛的應用前景。就像人看到帽子戴歪了并伸手調(diào)整一樣,精密對位技術也需要檢測與調(diào)整兩個步驟。近些年,得益于超高分辨率攝像機等檢測技術的發(fā)展與普及,我們已經(jīng)可以以較低的價格獲取到我們需要的偏差檢測能力,完成了看的動作,而調(diào)的動作則需要交給本文的主角-高精度對位平臺來解決。
對位平臺最早是源自于德國,采用的方式是用pin針撥動有著磁力推桿的frame,讓上方不動的玻璃得以和下方的框架結(jié)合,到了日本則被改為以電的三向UVW來命名的UVW平臺,然后以此為藍本,工程師再將其縮小,并大大地降低了高度,組合出了現(xiàn)在??吹降腦XY形式的對位平臺。原始的磁力推桿也進化到以線性導軌甚或交叉滾柱組裝的單體模組,以及由三軸電機甚或四軸電機帶動的高精度對位平臺。
目前對位平臺的應用,主要在高速、高精度需求的產(chǎn)業(yè),例如半導體業(yè)的晶圓切割、封裝檢測、PCB制造業(yè)的曝光機、網(wǎng)印機、貼合機、壓合機、PCB板裁切、絲印、手機制造業(yè)、LCD/LED面板制造業(yè),光學檢測等。
對位平臺目前主流有如下三種結(jié)構:
基于成本和實現(xiàn)的雙重考慮,XYR對位平臺占據(jù)著極高的市場地位,也是本文的介紹對象。
工作原理:
結(jié)構介紹;以我司主流型號XYR300400為例,XYR對位平臺由上臺面、下底面及中間的四套模組構成,每套模組均采用交叉滾柱導軌和交叉滾子軸承導向,帶驅(qū)動模組(3套)采用小導程滾珠絲杠驅(qū)動,標配步進電機,也可換裝五相步進電機或伺服電機。
XYR300400結(jié)構示意圖
XYR對位平臺通常由上臺面、下底面和中間的四個模組構成,從模組分布的結(jié)構上分為:對稱結(jié)構和非對稱結(jié)構,而對稱結(jié)構,又可分為“十字形對稱結(jié)構”和“四角形對稱結(jié)構”等。非對稱結(jié)構通常用在超薄型或者客戶定制的需求中,而且通常中間不能設計通孔,所以在一些特定情況下使用。而對稱結(jié)構在運動算法方面比較通用,而且對位平臺中心位置可以設計通孔,一定程度上可以滿足透射式和反射式的對位需求,故被廣泛采用。對稱結(jié)構中的四角形分布,其剛性和可擴展能力更強,所以我司的對位平臺更多地采用四角對稱平臺。
算法簡述:
影響到對位平臺運動算法的因素主要有兩個:一個是對位平臺的整體結(jié)構(四角形對稱結(jié)構、十字形對稱結(jié)構、非對稱結(jié)構),另一個是模組中X軸、Y軸、θz 軸的組合方式。
對位平臺整理結(jié)構
我司對位平臺一般采用四角對稱結(jié)構、模組為側(cè)面驅(qū)動、模組內(nèi)部組成方式為X+Y+θz。
下一章,我們將采用由淺入深的方式講解對位平臺的算法,其他模式的對位平臺亦可參考其算法思想。
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