精密量测技术搭配运动控制提升设备精度

Aerotech运用自身开发的三维量测技术，对HexGen 系统进行精度补偿至3 µm内。

在自动化设备开发过程中，精度与产能一直都是所有业者最重视的两个议题．在新制程设备开发时，若是遇到精度议题，许多厂商难以厘清究竟精度问题是出在功能机械(如加工头)，精密运动轴(如移动平台)，来料精度，与环境条件等，导致许多专案在开发成功率低，就算真的可以成功开发，其设备规格的设定可能有超规格(Overspec) 的现象，导致设备建构成本过高，不利于量产．若可用精密量测技术搭配运动控制，有效提升设备精度，则可以有效解决这些问题。

为什麽精密量测技术在自动化设备开发需要被重视？

精密量测技术在许多产业界都已经行之有年，从巨观到微观，从天文学(光年尺度)，到量子力学(纳米以下尺度)，从传统产业到先进自动化产业，都需要精密量测技术．而精密量测技术在自动化产业，尤其是精密机械开发上，通常讨论的是精密移动轴的量测，例如，量测线性滑轨的平行度与真直度，量测移动平台定位精度等。

但在传统自动化产业中，通常组装完XY平台后，量测其光学尺回馈，或者用千分表检查真直度与平行度后，即认为其效能可行，但其实这两种方法都有其先天限制，若是前者，阿贝误差(Abbe Error)将无法被检查出来，若是后者，则量测分辨率受限于千分表的分辨率。这两种方法，对于机台组装后是否可达微米等级精度是有难度的。

相对而言，较为近代的精密量测技术，是使用雷射干涉仪(Laser Interferometer)对于精密移动轴的工作位置(Work point)进行量测，通常在XY移动平台组装后，依照最后治具设计的厚度或者真空吸盘厚度特性，模拟雷射干涉仪的反射镜与干涉镜架设高度，量测其全行程的定位精度，重复精度，真直度，平面度等，这个方法可以有效的量测到阿贝误差在工作位置的一维误差贡献度，对于产业机械设备的精度评估可以有效提升。

先进运动控制器，通常具备可以将雷射干涉仪量测值，补偿至运动控制器的能力，若是重复定位精度为 ±1 µm内，在绝对定位精度补偿前为±10 µm以上的系统，通常可以补偿至~±2 µm左右的水准，而更高精度的机构系统，可补偿至 sub-micron 的程度。

二维补偿与三维补偿技术是下一阶段移动轴精度提升的最重要技术

机械系统除了移动轴方向外，在先进制程设备开发中，许多制程需要考虑到二维或甚至三维的误差，例如雷射微细加工，光学量测，甚至半导体制程等，二维量测定位精度技术需要搭配能够「同时」量测X与Y方向误差的量测设备，Aerotech已经使用二维雷射干涉仪量测移动平台有多年经验，甚至也是领先业界将二维定位精度列为许多产品标准规格的厂商，使用二维量测与补偿技术后的移动平台，除了二维精度高达达次微米等级外，其真直度由于二维补偿的先天优势，可从±2~3 µm直接补偿到+/- 0.6 µm的真直度。协助先进制程设备开发具有更高的先天精度优势。

在部分光学量测与镜头组装专案中，除了二维量测与精度补偿是必须的，甚至系统误差需要考虑到三度空间，也就是「三维补偿技术」。Aerotech于六自由度HexGen系列产品中，开发了独家的三维量测与补偿技术，将六自由度移动平台的三维误差，使用三维的雷射干涉仪进行补偿，补偿后高达 3 µm内，将精密量测技术更进一步推进一步。

Aerotech的精密量测与补偿技术，可以搭配许多平台系统使用，除了线性马达平台，气浮轴承平台，压电平台，甚至六自由度移动平台等，均可以用精密量测技术提升移动轴精度，进而协助自动化设备开发商提升其制程精度，达到快、稳、准的目标。(本文由Aerotech提供，刘中兴整理报导)