控制器的空間誤差補償

B0  2019年 04月30日 9:41


Stage機台幾何精度誤差來源,主要包含每軸3個線性位移誤差與3個微小角位移誤差,加上3個軸的正交度誤差,共有21項誤差源。
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而因應Stage高精度需求,常會有雖通過機械結構與電控的調試,但仍難以達到其精度規格需求;而空間誤差補償技術的應用,能有效的提升Stage的定位精度,並廣泛被應用於業界之中,許多控制器廠,包含工具機控制器,Siemens和Fanuc等,均在其高端數控系統中提供空間精度補償的方法(三維誤差補償/校正);使用空間精度補償的方式,對Stage運動時所產生的誤差進行修正,並在許多三維測量機與工具機行業上,被證實是減小定位誤差的有效方式之一。

因Stage的誤差原因多為多種誤差的疊加結合而成,單一誤差的補正無法有效的提高stage機台的幾何精度,使用者需使用更高維度的空間量測技術
如renishaw 6d雷射干涉儀、與ballbar量測系統
https://www.renishaw.com/en/volumetric- ... ion--24159
或 API 6D laser
https://www.atechauthority.com/pdf/6d_prod.pdf
來得到空間中上述21項誤差源的量測誤差結果,透過計算建立補償需要的Error Map。

幾個Stage常見的控制器廠牌,包含ACS、Aerotech、Elmo、Trio、HIWIN等,其控制器亦提供2D/3D的誤差補償功能,使用者利用產生的Error Map補償表,設定各軸上的位置誤差進行疊加;而Error Map表中量測位置間的補償命令,會依控制器功能,提供線性或高階曲線來插補需補償的位置誤差值,使運動過程中的補償值能夠保持連續,而不會產生命令跳躍的情形。

以大銀的HIMC控制器為例,
https://www.hiwinmikro.tw/en/product/co ... 7b6ae37a2b

HIMC提供動態2維誤差補償的功能,若使用者欲依量測計算結果,補償x與y方向的位置,需先建立在對應的座標上,對x軸向與y軸向需補償的位置量(即建立Error Map);並提供控制器此Error Map相關的設定值,包含距離間距(interval)與補償起始位置(base value)。
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開啟補償功能後,控制器的軸控制命令中,輸出的位置命令會疊加上欲補償的位移量以消除量測已知的誤差量。
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其他參考資料
1. Improving Stage Accuracy with ACS Dynamic Error Compensation
https://www.physikinstrumente.co.uk/en/ ... pensation/

2. Elmo: 2D and 3D Error Correction Support
https://www.elmomc.com/capabilities/mot ... n-support/
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