固晶机的介绍
固晶机是专为芯片高精度贴装工艺设计的设备,主要应用于CB、BX等器件的生产流程中,采用双驱直线电机龙门式结构结合视觉算法软件和运动控制软件,实现贴片精度正负5微米的高性能标准。
其对运动控制方面的需求主要包括以下几点:
高速高精准运动控制:要求轴系重复定位精度达到正负两微米级别,以支持新式双臂同步运行技术,确保设备在高速运作中保持稳定性。3
振动控制算法:需集成V型抑振控制、末端振动控制及自适应陷波滤波器,实现全频段振动抑制,保证取晶固晶过程无震动,提升效率和一致性。2
实时控制性能:依赖超高速EtherCAT和PC-Based运动控制卡(如MotionRT750),实现极致指令周期低至62.5微秒,缩短单指令耗时并优化银胶点胶等操作的响应速度。4
MotionRT750运动控制内核是正运动技术自主研发的基于x86架构的强实时控制方案,其核心特点及与普通运动控制卡的区别如下:
一、MotionRT750的核心特性
独占CPU内核架构
通过专用1-2个CPU核独立处理实时任务(如运动控制、机器视觉、CNC),其余CPU核运行非实时系统任务,实现任务隔离与资源独占12。超低实时响应
采用高速共享内存通信,指令周期低至62.5微秒,比传统控制卡快50-100倍,适用于微秒级同步场景(如点胶阀触发)117。全频振动抑制
集成V型抑振、自适应陷波滤波等算法,确保高速运动下的稳定性,满足半导体固晶±2μm精度需求217。跨平台兼容性
支持Windows/Linux系统,提供C#等开发接口,便于高速交互与二次开发116。
二、与普通运动控制卡的区别
三、关键差异技术详解
PSO位置同步输出
MotionRT750通过HW_PSWITCH2
指令实现轨迹全段(加速/匀速/减速)空间同步触发,确保点胶脉冲能量均匀分布;普通控制卡因延迟难以保证动态精度216。振动控制
普通卡依赖机械抑振设计,而MotionRT750采用自适应陷波滤波器,实时抵消全频段振动217。成本与复杂度
普通卡单价较低但需搭配工控机,综合成本适中;MotionRT750硬件成本高但减少外设依赖,长期维护更优817。
应用场景示例:半导体固晶机中,MotionRT750通过超高速EtherCAT同步12轴运动,UPH(单位小时产能)提升20%17。
普通运动卡是不是做不到+-2u的重复定位精度?这个空竟是对运动卡的要求,还是对伺服系统的要求?
要实现±2μm的重复定位精度,既非普通运动控制卡独立可达成,也非仅依赖伺服系统,而是需要整个运动控制系统的高性能协同,具体分析如下:
一、普通运动控制卡的精度局限
实时性不足
普通脉冲型运动控制卡通过PCI/PCle通讯存在μs级延迟,指令周期多在毫秒级(如1ms)11。±2μm精度需微秒级响应(如62.5μs)以同步多轴动态补偿,普通卡难以满足13。功能缺失
普通卡缺乏自适应振动抑制(如陷波滤波)、PSO位置同步输出等算法,无法抵消高速运动中的机械谐振和轨迹偏差312。架构限制
基于DSP/FPGA的架构耦合逻辑与运动控制,实时任务易受非实时任务干扰,而±2μm精度需独占CPU核资源隔离处理112。
结论:普通脉冲卡仅适用于±10μm以上精度场景(如包装机械),无法独立支持±2μm需求1112。
二、±2μm精度的系统性要求
±2μm重复定位精度需运动控制卡+伺服系统+机械结构三重优化:
(1)运动控制卡的核心作用
超低延时控制:需EtherCAT总线架构(如MotionRT750)实现≤100μs指令周期,确保高速下的多轴同步112。
动态补偿算法:集成V型抑振、自适应陷波滤波,抑制全频段机械振动13。
精密轨迹规划:支持PSO空间同步输出,保证点胶/固晶的轨迹一致性1。
(2)伺服系统的关键支撑
高分辨率反馈:需23位以上编码器(理论分辨率0.015角秒)及高速信号处理技术10。
电机电磁优化:永磁电机需斜槽设计抑制齿槽转矩,磁链温度补偿减少热漂移10。
控制算法升级:自适应模糊PID+前馈补偿,降低加减速阶段的位置超调10。
(3)机械精度的基础约束
传动刚性:反向间隙需≤±2μm(预紧滚珠丝杠/直线电机)59。
结构稳定性:热变形需控制(钢铁材料1℃温差致10μm/m形变)10。
测量反馈:闭环系统需负载端光栅尺(分辨率≤0.1μm)直接检测末端位置9。
三、典型实现方案对比
四、总结:系统协同是核心
±2μm重复定位精度是运动控制卡、伺服系统、机械结构共同作用的结果:
运动控制卡提供算法基础和实时控制能力(必要非充分条件)112;
伺服系统需高分辨率反馈与动态补偿(消除电磁/温度扰动)10;
机械精度是底层天花板(传动间隙、刚性不足无法通过控制弥补)59。
脱离精密机械和伺服的高端运动控制卡,或脱离高速控制卡的精密伺服,均无法独立实现±2μm精度910。
引用资料:

