当面临多轴对准和定位应用时，运动工程师通常会从一堆单独的线性和旋转阶段组装一个系统。这种方法适用于只涉及几个自由度的应用程序(例如XYZ)。gydF4y2Ba
六足六自由度对准系统与传统的级堆有什么区别?gydF4y2Ba
b|贡献gydF4y2Ba物理学InstrumentegydF4y2Ba
当面临多轴对准和定位应用时，运动工程师通常会从一堆单独的线性和旋转阶段组装一个系统。这种方法适用于只涉及几个自由度的应用程序(例如XYZ)。但是，随着应用程序变得越来越复杂，相应的阶段堆栈也变得越来越复杂，因此需要考虑非常真实和实际的问题。gydF4y2Ba
- 刚度gydF4y2Ba．一些压裂段制造商根据单位力的轴向偏差发布了刚度规格，但这在估计压裂段或压裂堆的动态性能方面几乎没有什么用处。一个更合适的度量是共振频率，因为它集成了机构的有效刚度系数和其结构的总质量。(因此，知道Fres意味着你可以很容易地估计一个调整好的闭环阶段可能的步长/稳定时间:大约[3 Fres]-1)。根据我们的经验，大多数高质量的传统线性级在卸载时将显示75-120Hz的谐振频率。将它们叠加在一起，得到的结构的响应能力可能会受到严重限制，并且稳定时间很长。gydF4y2Ba
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如上图所示，具有基数z偏移关节的六足体结合了高刚度和高精度。在这里，用激光干涉仪测量了H-811六足架的y轴运动，以确定线性和可重复性。对于全行程移动，RMS重复性为±71nm，对于2mm行程为±55nm。X和Z性能处于同一水平。(图片:π)gydF4y2Ba了解更多gydF4y2Ba
- 不一致的动力学。堆栈的底层承载整个堆栈的质量，依此类推，一直到顶层，顶层只承载应用程序负载。因此，调整是一个费力的、逐轴的过程，每个轴都有不同的设置，因此响应性也不同。gydF4y2Ba
观看“用于微制造/光纤对准操作的六足六轴系统”视频gydF4y2Ba
- 不灵活的旋转中心点放置。gydF4y2Ba堆叠级将其尖端/倾斜和旋转运动的中心放置在每个旋转级和测角仪轴承的几何中心。这些有时可以通过定制的适配器板和固定装置安排在空间中所需的点上重合(例如，在透镜的焦点上)，但这需要时间和精力，并且如果应用需求发生变化，则不灵活。重大的变化会改变堆栈的动态，需要重新调整每个轴……再次。gydF4y2Ba
- 布线。gydF4y2Ba在运动控制中，电缆是不可缺少的一部分，对它们的管理应该得到更多的关注。首先，电缆可能是振动的管道，可能以不明显的方式影响整个应用程序的设置。即使是选择将电缆从隔离平台上悬垂下来，也会对应用程序的整体稳定性和性能产生深远的影响。随着舞台的移动，任何被拖拽的电缆都可能导致寄生运动和其他错误。刚性电缆即使以非拖拽方式布置也能做到这一点。电缆可能会断裂、卡住或松动，导致难以诊断的过早故障。一般来说，这些问题随着用户堆叠系统中轴的数量而扩大。(制造的堆栈有时受益于集成电缆管理。)gydF4y2Ba
- 中心孔gydF4y2Ba．许多应用，尤其是光学应用，都受益于运动堆叠的传输构造。这是很难或不可能实现的多轴堆叠结构。gydF4y2Ba
- 尺寸，重量和脆弱性gydF4y2Ba．简单地说，堆栈在高度和质量上都很可观。由于底部阶段承担整个高烟囱的负担，它们的轴承很容易受到意外力的磨损和其他损坏。除了在安装时容易受到肘部撞击造成的损坏外，这通常需要拆卸运输，增加了成本和麻烦，并且在重新组装时引入了变化性。gydF4y2Ba
- 正交性和寄生误差gydF4y2Ba．堆叠轴以复杂的方式相互作用;例如，X轴上的跳动被视为Y和Z轴上的不必要运动;一个轴的角偏差同样在其他轴的运动方向上产生运动，其大小与到运动轴的距离成正比。在堆栈中，乘法杠杆臂可能很大。gydF4y2Ba
由PI与Tirelli合作设计的新型贴标机的原型-观看视频gydF4y2Ba
解决方案:攻击堆栈gydF4y2Ba
这听起来可能有点夸张，但是gydF4y2Ba所有gydF4y2Ba这些问题可以通过使用的原则来避免gydF4y2Ba平行gydF4y2Ba运动学gydF4y2Ba．这样的系统不是将所有必要的轴堆叠在一起，工件位于顶部，而是通过三脚架或六脚架结构平行支撑单个工件，形成比堆叠更坚固但重量更轻的结构。该品种的最好的例子利用非或最小移动的内部电缆，方便地集成电缆到控制器。可以消除用户调优需求，同时提供可以超过某些最佳可用性能的精度和准确性gydF4y2Ba单gydF4y2Ba设在阶段。gydF4y2Ba
今天的易于使用的控制gydF4y2Ba
在前几年，选择这类机构的主要障碍是以一种用户友好的方式控制工件的挑战，使用熟悉的笛卡尔坐标(X, Y, Z， θX， θY， θZ)。二十年前，随着PI的第一款六足机的推出，这种情况发生了变化。该仪器使用了一个完全集成的基于工业pc的数字控制器，运行智能固件，透明地管理坐标转换过程，在所有六个自由度上提供前所未有的灵活控制gydF4y2Ba可编程旋转中心点gydF4y2Ba，可通过单个软件命令进行设置。现在有多种软件工具可用于6自由度的运动仿真和动态模式运动生成，例如用于车辆仿真和机载平台仿真与测试。gydF4y2Ba阅读更多:模式运动生成:精度在时域gydF4y2Ba
仿真工具允许轻松计算工作空间和负载限制，当六足架在不同的方向上使用时，或者当负载是悬臂式的。避碰软件导入外部物体，确保关键位置被控制器排除。gydF4y2Ba
一站式，多种解决方案gydF4y2Ba
这些创新为PI miCos广泛的并行运动机制奠定了基调:创新的解决方案实际上可以比同等性能的六个阶段的堆栈成本更低。今天的产品受益于多年来在机械设计和控制工程方面的不断进步。我们最新的控制器集成了超现代的工业级实时操作系统，并提供TTL运动触发器，模拟位置波形定义，带可选模拟输入的标准内部数据记录仪以及用于集成到工厂自动化系统和远程访问的高速网络接口等功能和选项。其复杂的软件支持包括全面的LabVIEW库，MATLAB支持，方便的GUI设置和测试，以及Windows, Linux和OS X文档齐全的动态库。gydF4y2Ba
两类平行运动学gydF4y2Ba
PI为六自由度机构提供了两种基本架构:六足六足机器人和三足平面并联机器人。gydF4y2Ba
昆虫gydF4y2Ba
六脚利用各种运动技术的执行器腿，从有刷或无刷直流伺服电机到高强度的PiezoWalk™非磁性执行器。根据应用需要，可以使用固定和可扩展的支柱设计。gydF4y2Ba
平面并联机械手gydF4y2Ba
这些创新的并联机构在三脚架配置中使用三个固定长度的腿，由三个XY驱动模块驱动，为组件提供扩展的横向行程。运动技术可以包括压电电机，旋转和线性直流伺服电机，以及步进电机。gydF4y2Bax射线衍射成像的应用故事gydF4y2Ba
六足系统概述gydF4y2Ba
栈的许多角色gydF4y2Ba
序列运动学并没有错。它们适用于许多应用，PI提供各种标准和定制设计，包括步进电机，压电电机和直线电机/空气轴承。然而，当需要4+自由度时，六足或混合三脚架的优越性能值得密切比较。gydF4y2BaPI运动控制工程师可以帮助你gydF4y2Ba为您的应用程序评估这两种设计的优点和缺点。更深入的工具箱和具有众多学科经验的全球团队的好处有助于他们在与客户协商，选择(或定制开发)最佳解决方案以及从其他领域的相关应用中进行交叉授粉时吸取经验。gydF4y2Ba
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(左)小型XY-Rot舞台(Ø20mm)gydF4y2BaQ-motiongydF4y2Ba压电电机(右)基于gydF4y2Ba步进电机gydF4y2Ba
仔细看看“不可能”的请求!gydF4y2Ba
也许它们是不可能的，也许它们只是需要一种新的方法，或者来自另一个应用领域的技巧。关键任务PI技术是当今许多尖端技术的核心，包括半导体制造和计量、光子封装和测试、基因组学、单分子生物物理学和超分辨率显微镜。gydF4y2Ba用我们的经验来解决你的问题!gydF4y2Ba
经验gydF4y2Ba
当我们在20世纪80年代末和90年代初开始研究并联运动系统时，它们对运动控制领域的许多人来说是新奇的。我们的工程师坚持不懈的工作，导致易于使用，高度可靠的系统。PI对六足机技术的首次国际认可可以追溯到1995年的M-800六足机系统。gydF4y2Ba
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1995年由Photonics Spectra杂志颁发的光子学卓越奖，用于PI的M-800商用六足六轴微定位系统，带有控制器和软件。gydF4y2Ba
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PI USA(物理仪器)gydF4y2Ba
PI是一家私人控股公司，在北美，欧洲和亚洲设计和制造世界级的精密运动和自动化系统，包括空气轴承，六脚架和压电驱动器。该公司成立于50年前，目前在全球拥有1300多名员工。PI的客户是高科技行业和研究机构的领导者，如光子学、生命科学、半导体和航空航天等领域。gydF4y2Ba
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