倍福kl2732端子模塊kl2809 BECKHOFF原裝PLC 機械設(shè)計是確保精度的前提 機架由一個手動放置（精度為 2 µm）的防振花崗巖基體、 一個懸空的花崗巖架及兩個懸空的滑塊構(gòu)成。激光和一個自 動對焦系統(tǒng)安裝在滑塊上，它以 1 m/s 的速度和 10 m/s2 的 加速度將激光二極管縱向移動到基底的上方。三噸重的花崗 巖架將裝置橫向移動，定位精度為 2.5 μm。壓力系統(tǒng)控制對 焦和激光束的橫向偏移。為了制作出所需的結(jié)構(gòu)，在運動過 程中不定地對激光束進行脈沖。

第 2 頁 共 2 頁 通過 EtherCAT 實現(xiàn)極速加工 控制系統(tǒng)的核心部分是一臺 Beckhoff 控制柜式工控機 C6140（操作系統(tǒng)為 Windows XP 專業(yè)版）和 TwinCAT 自動 化軟件。“高速數(shù)據(jù)傳輸和處理是精確激光定位的前提條件倍福kl2732端子模塊kl2809 BECKHOFF原裝PLC 因此，我們只使用高性能組件，如工控機 C6140、EtherCAT 總 線系統(tǒng)和 EtherCAT 端子模塊。”Tobias Reiter 如是說。Stefan Scharl 補充道：“這讓我們能夠獲得高采樣率、短周期時間（約 50 µs）和穩(wěn)定的實時能力，它們都是激光束高精度定位的基 礎(chǔ)。 光刻系統(tǒng)的每根軸都有一個現(xiàn)場總線端子盒，用一根單獨的 電纜連接至控制柜。

“這樣可減少布線工作量和拖纜數(shù)量， 這一點對我們來說特別關(guān)鍵。”Stefan Scharl 高興地說道。“我 們想要減少拖纜的使用量，用玻璃光纖來代替，以減少機械 故障發(fā)生幾率。” “我們使用 PROFIBUS 連接現(xiàn)場總線端子盒 和控制裝置，包括 PC 和手持裝置。由于 EtherCAT 具有開 放性，其它協(xié)議，如 PROFIBUS也可通過總線端子模塊系統(tǒng) 輕松集成。” Tobias Reiter 解釋道。 借助 Beckhoff 驅(qū)動技術(shù)實現(xiàn)高精度定位 “直線電機用于移動龍門架和滑塊，而自動對焦系統(tǒng)的部件 則由伺服電機驅(qū)動。電機由 Beckhoff AX2xxx 系列數(shù)字式伺 服驅(qū)動器驅(qū)動。

結(jié)合 TwinCAT 自動化軟件，我們能夠精確 定位激光，且重復(fù)精度高。”Tobias Reiter 如此說道。“盡管 滑塊運動具有高動態(tài)性，我們?nèi)阅軌驅(qū)崿F(xiàn)勻速運動，在短暫 的加速階段后，速度公差小于 0.01 m/s。” 直線電機為反向 旋轉(zhuǎn)。“這樣一來，我們就能夠避免高扭矩并可實現(xiàn)脈沖推 力補償。為了避免受到干擾，龍門架中兩根電氣獨立的直線 電機借助 TwinCAT NC PTP 通過耦合實現(xiàn)同步，精度可達 5 µm。” 龍門架與滑塊的每次移動都需要激活和取消激活空氣軸承。 “這一過程必須快速、精確，位置上無任何變動。”Stefan AX2xxx 系列伺服驅(qū)動器， 用于控制高動態(tài)直線電機 Scharl 闡釋道。“Beckhoff 控制器完*夠應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

它 們堅固耐用，甚至在從無摩擦到摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中也足以 避免出現(xiàn)峰谷。” 長度測量傳感器可監(jiān)視當前的龍門架和滑塊位置，并且，測 得的數(shù)據(jù)直接通過伺服驅(qū)動器處理。*測量激光束的當 前位置倍福kL2732端子模塊kL2809 BECKHOFF原裝PLC。位置數(shù)據(jù)在測量數(shù)值補償單元中加以分析，并作為 控制激光束定位用壓力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。“甚至可通過 Beckhoff 組件將外部驅(qū)動系統(tǒng)，如壓力系統(tǒng)，集成入自動化解決方案 中，不會影響整個系統(tǒng)的性能。”Stefan Scharl 說道。 “由于外形小巧，并集成有 EMC 過濾器和可插拔式連接器， 我們能夠輕松地在控制柜中安裝伺服驅(qū)動器。”Tobias Reiter 如是說。由于位置測量裝置具有熱敏性，功率電子元件安裝 在清潔室外的控制柜內(nèi)。

“為了確保能充分曝光，光纖電纜 不能太長。第二個控制柜內(nèi)包含有激光光纖耦合器，測量裝 置安裝在系統(tǒng)附近的清潔室內(nèi)，并在曝光過程中以與龍門架 平行的方向移動。”Stefan Scharl 說道。用于龍門架的直線電 機和用于控制柜的驅(qū)動器通過 PLC 控制器作為主站和從站 軸耦合。 具有高度靈活性，適用于批量生產(chǎn) 串統(tǒng)一個重要的成功要素就是靈活性。

“由于 Beckhoff I/O 系統(tǒng)后續(xù)擴展的模塊性，修改和重新配置都簡單易行。 這使得我們能夠根據(jù)客戶要求進行修改，倍福kL2732端子模塊kL2809 BECKHOFF原裝PLC如可以毫不費力地 更改光源數(shù)量。”Stefan Scharl 解釋說。Tobias Reiter 補充道： “此外，我們用軟件而不是硬件創(chuàng)建了多個功能，如安全功 能：通過引用總線端子模塊系統(tǒng)中的安全端子模塊，我們能 夠便捷地實施安全功能，如急停和安全門電路或通過調(diào)整或 更換軟件進行其它修改