精密對(duì)位技術(shù)在微型機(jī)械、超精密加工、半導(dǎo)體以及光學(xué)等領(lǐng)域具有重要的地位并有著十分廣泛的應(yīng)用前景。就像人看到帽子戴歪了并伸手調(diào)整一樣，精密對(duì)位技術(shù)也需要檢測(cè)與調(diào)整兩個(gè)步驟。近些年，得益于超高分辨率攝像機(jī)等檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與普及，我們已經(jīng)可以以較低的價(jià)格獲取到我們需要的偏差檢測(cè)能力，完成了看的動(dòng)作，而調(diào)的動(dòng)作則需要交給本文的主角-高精度對(duì)位平臺(tái)來解決。
對(duì)位平臺(tái)最早是源自于德國(guó)，采用的方式是用pin針撥動(dòng)有著磁力推桿的frame，讓上方不動(dòng)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(tái)，然后以此為藍(lán)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(duì)位平臺(tái)。原始的磁力推桿也進(jìn)化到以線性導(dǎo)軌甚或交叉滾柱組裝的單體模組，以及由三軸電機(jī)甚或四軸電機(jī)帶動(dòng)的高精度對(duì)位平臺(tái)。
目前對(duì)位平臺(tái)的應(yīng)用，主要在高速、高精度需求的產(chǎn)業(yè)，例如半導(dǎo)體業(yè)的晶圓切割、封裝檢測(cè)、PCB制造業(yè)的曝光機(jī)、網(wǎng)印機(jī)、貼合機(jī)、壓合機(jī)、PCB板裁切、絲印、手機(jī)制造業(yè)、LCD/LED面板制造業(yè)，光學(xué)檢測(cè)等。
對(duì)位平臺(tái)目前主流有如下三種結(jié)構(gòu)：
- XYθ對(duì)位平臺(tái)：就是以一組X向，一組Y向的模組，疊加起來，在上方安置一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，成為一個(gè)XYθz對(duì)位平臺(tái)，一般精度比較低
- XYR對(duì)位平臺(tái)：又稱XXY、UVW對(duì)位平臺(tái)，屬于三軸并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。就是以兩組X電動(dòng)模組，一組Y向的電動(dòng)模組，疊加起來，通過3個(gè)線性移動(dòng)軸的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)XY 兩軸線性運(yùn)動(dòng)和θz 軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，精度比前者要高得多，當(dāng)然，成本也要高一些。
- XXYY對(duì)位平臺(tái)：顧名思義就是二個(gè)X軸向電動(dòng)模組，以及二個(gè)Y軸向電動(dòng)模組組成的XXYY對(duì)位平臺(tái)，精度，對(duì)位速度，機(jī)體的剛性都是相對(duì)上項(xiàng)各種產(chǎn)品中較高，制造難度也較大的，成本也是最高的。
基于成本和實(shí)現(xiàn)的雙重考慮，XYR對(duì)位平臺(tái)占據(jù)著極高的市場(chǎng)地位，也是本文的介紹對(duì)象。
工作原理：
結(jié)構(gòu)介紹；以我司主流型號(hào)XYR300400為例，XYR對(duì)位平臺(tái)由上臺(tái)面、下底面及中間的四套模組構(gòu)成，每套模組均采用交叉滾柱導(dǎo)軌和交叉滾子軸承導(dǎo)向，帶驅(qū)動(dòng)模組（3套）采用小導(dǎo)程滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，標(biāo)配步進(jìn)電機(jī)，也可換裝五相步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。
XYR300400結(jié)構(gòu)示意圖
XYR對(duì)位平臺(tái)通常由上臺(tái)面、下底面和中間的四個(gè)模組構(gòu)成，從模組分布的結(jié)構(gòu)上分為：對(duì)稱結(jié)構(gòu)和非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，而對(duì)稱結(jié)構(gòu)，又可分為“十字形對(duì)稱結(jié)構(gòu)”和“四角形對(duì)稱結(jié)構(gòu)”等。非對(duì)稱結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)通孔，所以在一些特定情況下使用。而對(duì)稱結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)算法方面比較通用，而且對(duì)位平臺(tái)中心位置可以設(shè)計(jì)通孔，一定程度上可以滿足透射式和反射式的對(duì)位需求，故被廣泛采用。對(duì)稱結(jié)構(gòu)中的四角形分布，其剛性和可擴(kuò)展能力更強(qiáng)，所以我司的對(duì)位平臺(tái)更多地采用四角對(duì)稱平臺(tái)。
算法簡(jiǎn)述：
影響到對(duì)位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)算法的因素主要有兩個(gè)：一個(gè)是對(duì)位平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)（四角形對(duì)稱結(jié)構(gòu)、十字形對(duì)稱結(jié)構(gòu)、非對(duì)稱結(jié)構(gòu)），另一個(gè)是模組中X軸、Y軸、θz 軸的組合方式。
對(duì)位平臺(tái)整理結(jié)構(gòu)
我司對(duì)位平臺(tái)一般采用四角對(duì)稱結(jié)構(gòu)、模組為側(cè)面驅(qū)動(dòng)、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(duì)位平臺(tái)的算法，其他模式的對(duì)位平臺(tái)亦可參考其算法思想。
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