門外漢的筆記

最近剛好接觸到電動滑台，記錄一些接觸到的資料，純粹個人觀點，若有錯誤請告知。

電動滑台的三部件

1.馬達

由轉子與定子構成，有內外轉子或內外定子，由電流形成磁場的磁場繞組也有可能在轉子或定子上，像無刷馬達就是磁場繞組在定子上。

線性馬達:  如同一條磁浮軌道，由N極與S極構成定子軌道，透過電流驅動上方轉子的磁場繞組，直線運動跑的快，搭配光學尺使用精準度高，但成本高。

伺服馬達: 大部分都是AC伺服馬達，簡單說就是具有定位與速度控制的馬達，因為內部有編碼器，可以很精準判斷馬達移動量，且運轉速度快，成本算中間。

步進馬達: 顧名思義就是一步一步走，一個指令只能轉動一步，一步可能為1.8度或更小，因此頻率響應慢，好比跑車喜歡比的0-100加速速度，另外一個致命傷是，轉速越高轉矩越差，也就是後繼無力。不過在低速情況下，定位速度很快。(現在有些步進馬達有內建編碼器，所以一樣具有伺服馬達定位與速度控制能力，也比較不會發生失步問題。)

所以想要又快又精準且有錢就是首選線性馬達，想要快又精準就是選伺服馬達，沒有長距離移動及速度上的需求就選步進馬達。

2.螺桿

螺桿連接馬達轉子，與螺帽轉動之間塞滿鋼珠，螺帽形式可為滑塊形狀，當馬達驅動螺桿轉動時，滑塊會向前或向後移動呈線性運動。

螺桿的關鍵參數是導程，導程10就是當馬達與螺桿轉動為1:1時，馬達轉動一圈的移動量為10mm。當導程越小轉動量越小，可以提高行程解析度，相對會造成移動速度變慢。例如1.8度步進馬達要移動100mm的距離，轉動一圈需200步，使用導程10需要運轉10圈(100mm/10mm)，那麼步進馬達就要執行2000步。如果改成導程2的螺桿，那麼步進馬達就要執行10000步才能移動100mm(100mm/2mm=50; 200步*50圈=10000步)。

最小移動量就是螺桿導程/編碼器最大值，若使用步進馬達編碼器最大值為10000，那搭配導程10的螺桿最小移動量為1um(10mm/10000=0.001m)。

另外若需由人員手動下移動座標，還需考慮螺桿的導程是否為10的因數。想看看，如果導程6搭配編碼器最大值10000，最小移動量為0.6um，之後移動量就需為0.6um的倍數，而不是很直覺的給定1.6um或2.6um。

導程就是轉動一圈滑塊的位移量，導程越小的滑塊最小移動量越小，相對轉動圈數要更多才能達到一樣距離。

螺桿精密度會影響誤差量，以C開頭為代碼，數值越小越精密。

3.光學尺

光學尺就是玻璃刻度尺，透過光學元件讀取玻璃尺上的刻度回饋給上位機，上位機可從光學尺的讀值判斷目前位置再與目標位置進行控制移動量。

光學尺解析度可達0.1um

以上是大概的說明，那評估電動滑台需提供那些參數。

1.行程:規劃的移動距離

2.最小移動量:希望每次最小可移動的距離

3.水平或垂直安裝: 垂直安裝會比水平安裝的可推動負載重量小

4.負載重量:滑台上方載物的重量

5.滑塊透過轉接座連接至承載物的距離

6.螺桿導程

7.移動速度: 100mm/sec

A廠商提供採用步進馬達的電動滑台，解析度為10000，使用螺桿導程6，因此最小移動量為0.6um。A廠商沒有提供滑台可以測試，也沒有辦法對規格進行變更，因此另外找了B廠商，不能測試步進滑台的效果真的很可惜。
B廠商完全配合門外漢的需求進行評估，另外還提供一組伺服馬達的電動滑台進行測試，確認規格符合需求才進行下一階段任務。
伺服馬達的解析度超過10萬，使用導程8都能達到0.08um的最小移動量，馬達最高轉速為3000轉，也就是1秒鐘可以移動400mm。經過進行最小移動量與重複性測試，都能精準定位，完全符合需求。
不過目前有另一個問題，就是在到達目標位置時會有飄移狀況，也就是會緩慢移動到目標位置，但到定位就固定了。不過控制器有很多參數可設定，也許能從設定改善定位偏慢的狀況。
另外，兩者馬達都是日本製的，價錢也差異不大，因此可以考慮採用伺服馬達。