لقد حدثت التطورات الرئيسية في مجال الحركة خلال العقد الماضي في أنظمة التحكم والإلكترونيات.

تستطيع منصات تحديد المواقع اليوم تلبية متطلبات الإنتاج الدقيقة والمعقدة. ويعود ذلك إلى التكامل المخصص وأحدث تقنيات برمجة الحركة التي تُمكّن هذه المنصات من تحقيق دقة وتزامن فائقين. علاوة على ذلك، تُسهم التطورات في الأجزاء الميكانيكية والمحركات في مساعدة الشركات المصنعة للمعدات الأصلية على التخطيط لتكامل أفضل لمنصات تحديد المواقع متعددة المحاور.

التطورات الميكانيكية للمراحل

لنتأمل كيف تجمع منصات العرض التقليدية بين المحاور الخطية في تركيبات محركات XYZ. في بعض الحالات (وإن لم يكن كلها)، قد تكون هذه التصاميم الحركية التسلسلية ضخمة وتُظهر أخطاء متراكمة في تحديد المواقع. في المقابل، تُنتج التجهيزات المتكاملة (سواء كانت بنفس تنسيق المنصة الكارتيزية أو بترتيبات أخرى مثل المنصات السداسية الأرجل ومنصات ستيوارت) حركة أكثر دقة تُمليها خوارزميات التحكم دون تراكم أخطاء الحركة.

تُعدّ المنصات التقليدية ذات المحرك اللولبي (المزودة بمحرك وتروس في أحد طرفيها) سهلة التنفيذ عندما لا يحتاج الحمل إلى مصدر طاقة خاص به، ولا يُمثّل الطول الإجمالي مشكلة. وإلا، يُمكن وضع التروس داخل المنصة عند طرف المحرك، وبالتالي فإن طول المحرك فقط هو ما يُضاف إلى المساحة الإجمالية لمنصة تحديد المواقع.

عند الحاجة، يمكن لأنظمة الإحداثيات الديكارتية تقليل الخطأ إلى أدنى حد عند دمجها مسبقًا مع مكونات متخصصة، مثل المحركات الخطية. وتشهد هذه الأنظمة حاليًا انتشارًا واسعًا في آلات الإنتاج المستخدمة في التعبئة والتغليف عالية السرعة.

تأتي بعض هذه المكونات الفرعية بأشكال تتحدى المفاهيم التقليدية حول شكل المسرح. "تتيح أقسام المحرك الخطي المنحنية حلقات بيضاوية كاملة لنقل الطاقة. هنا، تحافظ عجلات التوجيه على العنصر المتحرك على مسافات دقيقة من المغناطيسات لتحقيق نقل مثالي للقوة. وتُعد مواد العجلات الخاصة وتصاميم المحامل ضرورية لمعدلات التسارع العالية - وهي أنظمة حركة كانت مستحيلة قبل بضع سنوات فقط."

في مراحل تحديد المواقع الأصغر حجماً، تعمل أجهزة التغذية الراجعة الأكثر دقة والمحركات وأنظمة القيادة الفعالة والمحامل ذات الأداء العالي على تعزيز الأداء - خاصة في مراحل تحديد المواقع النانوية المزودة بمحركات قيادة مباشرة مدمجة، على سبيل المثال.

في أماكن أخرى، تُسهم النسخ المُخصصة من المكونات التقليدية لتحويل الحركة الدورانية إلى خطية في خفض التكاليف. ويمكن في التطبيقات ذات التنسيق الكبير دمج مراحل السيرفوبيل معًا دون قيود على الطول. وقد يكون تشغيل هذه المراحل ذات الشوط الطويل باستخدام المحركات الخطية مكلفًا للغاية، كما أن تشغيلها باستخدام البراغي أو السيور التقليدية قد يكون صعبًا.

عند الاختيار بين حل مُصمم خصيصًا أو تصميم جاهز، يعتمد الأمر بشكل أساسي على متطلبات التطبيق. إذا كان الحل الجاهز متوفرًا ويلبي جميع متطلبات التطبيق، فهو الخيار الأمثل. عادةً ما تكون الحلول المُصممة خصيصًا أغلى ثمنًا، ولكنها مُصممة بدقة لتناسب التطبيق المطلوب.

تطورات في إلكترونيات مراحل تحديد المواقع

تساهم الإلكترونيات المزودة بتغذية راجعة منخفضة الضوضاء ومضخمات طاقة محسّنة في تعزيز أداء منصة تحديد المواقع، كما تعمل خوارزميات التحكم على تحسين دقة تحديد المواقع والإنتاجية. باختصار، توفر أنظمة التحكم للمهندسين خيارات أكثر من أي وقت مضى لربط وتصحيح حركة محاور منصة تحديد المواقع.

تخيّل كيف أن مُكاملِي خطوط التعبئة والتغليف اليوم لا يملكون الوقت الكافي لبناء وظائف متعددة المحاور من الصفر. هؤلاء المهندسون ببساطة يريدون روبوتات تتواصل فيما بينها، وتدفقًا سلسًا للمنتجات عبر سلسلة من محطات العمل. في عدد متزايد من الحالات، يكمن الحل في أنظمة تحكم مُخصصة، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن أنظمة التحكم أصبحت أكثر اقتصادية بكثير مما كانت عليه قبل عشر سنوات.

التطبيقات تحفز الابتكار في مرحلة تحديد المواقع

تُحفز العديد من الصناعات - أشباه الموصلات والإلكترونيات، والطبية، والفضاء والدفاع، والسيارات، وتصنيع الآلات - التغييرات في منصات الرفع والجسور الحالية.

على الرغم من أن الشركات المصنعة تقدم تصاميم مخصصة لجميع القطاعات، إلا أن قطاعات التكنولوجيا المتقدمة (مثل القطاع الطبي، وأشباه الموصلات، وتخزين البيانات) هي التي تسعى إلى تطوير مراحل أكثر تخصصًا. ويعود ذلك بشكل رئيسي إلى رغبة العملاء في الحصول على ميزة تنافسية.

يرى آخرون الأمر بشكل مختلف قليلاً. ثمة حاجة متزايدة لمكونات حركة صغيرة وعالية الدقة لتطبيقات في البحوث المتقدمة وعلوم الحياة والفيزياء. وتتوفر الآن من شركة FUYU منصات حركة صغيرة الحجم وعالية الدقة، مثل سلسلة Miniature Precision (MP)، لتطبيقات علمية دقيقة.

لا شك أن توجهات الصناعة واسعة النطاق نحو التصغير قد دفعت بعض مراحل تصميم المنتجات نحو التخصيص. ويُعد سوق الإلكترونيات الاستهلاكية محركًا رئيسيًا للتصغير، لا سيما فيما يتعلق بالتغليف، كالهواتف وأجهزة التلفاز الأقل سمكًا على سبيل المثال. ومع ذلك، فإن هذه الأجهزة الأصغر حجمًا تأتي مع أداء مُحسّن، مثل سعة تخزين أكبر ومعالجات أسرع. ويتطلب تحقيق أداء أفضل مراحل أتمتة أسرع وأكثر دقة.

مع ذلك، فإن متطلبات تغليف الأجهزة والربط البصري أقل بكثير من الميكرومتر. ويُشكّل الجمع بين هذه التفاوتات ومتطلبات الإنتاجية العالية في الإنتاج بكميات كبيرة تحديًا كبيرًا في مجال الأتمتة. في كثير من هذه الحالات، يجب تصميم المرحلة أو المراحل - أو الأهم من ذلك، حل الأتمتة الكامل - خصيصًا لتلبية الاحتياجات الدقيقة للعميل النهائي.