مرحلة خطية

المنصة الخطية أو منصة الإزاحة هي عنصر من عناصر نظام الحركة الدقيقة ، تُستخدم لتقييد حركة جسم ما على محور واحد. يُستخدم مصطلح " المنزلق الخطي " غالبًا كمرادف لمصطلح "المنصة الخطية"، مع أن "المنزلق الخطي" يشير تقنيًا إلى محمل الحركة الخطية ، وهو مجرد عنصر من عناصر المنصة الخطية. تتكون جميع المنصات الخطية من منصة وقاعدة، متصلتين بواسطة نوع من أنواع الموجهات أو المحامل الخطية، بحيث تُقيد حركة المنصة بالحركة الخطية بالنسبة للقاعدة. في الاستخدام الشائع، قد يشمل مصطلح "المنصة الخطية" آلية التحكم في موضع المنصة بالنسبة للقاعدة، أو قد لا يشملها.
مبدأ التشغيل
في الفضاء ثلاثي الأبعاد، يمكن للجسم أن يدور حول أي من محاوره الثلاثة أو ينتقل على طولها. ولذلك، يُقال إن للجسم ست درجات حرية (ثلاث دورانية وثلاث انتقالية). أما المنصة الخطية، فتُظهر درجة حرية واحدة فقط (الانتقال على طول محور واحد). بعبارة أخرى، تعمل المنصات الخطية بتقييد ثلاثة محاور دوران ومحورين انتقاليين، مما يسمح بالحركة على محور انتقالي واحد فقط.
أنواع الأدلة
تتكون المنصات الخطية من منصة تتحرك بالنسبة لقاعدة. وترتبط المنصة والقاعدة بنوع من أنواع الموجهات التي تحد من حركة المنصة في بُعد واحد فقط. وتُستخدم أنواع مختلفة من الموجهات، لكل منها مزاياها وعيوبها، مما يجعل كل نوع منها أكثر ملاءمة لبعض التطبيقات من غيرها.
بكرات
- فوائد
- غير مكلف.
- العيوب
- قدرة تحميل منخفضة، ودقة ضعيفة، وعمر افتراضي قصير.
- التطبيقات
- منصات مختبر البصريات، وأدراج منزلقة.
محمل كروي دوار
- فوائد
- سفر غير محدود، بتكلفة منخفضة نسبياً.
- العيوب
- قدرة تحمل منخفضة، وسرعة في التآكل، وحمل تحديد المواقع المتذبذب مع إعادة تدوير المحامل.
- التطبيقات
- التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)، الطباعة ثلاثية الأبعاد.
الانثناء
- فوائد
- دقة ممتازة، بدون ارتداد، بدون تآكل (عمر افتراضي غير محدود).
- العيوب
- مسافة حركة قصيرة (محدودة بنطاق الانحناء)، قدرة تحميل منخفضة، مكلفة.
- التطبيقات
- محاذاة الألياف الضوئية.
غلاف أسطواني
- فوائد
- قدرة تحميل عالية، سفر غير محدود، غير مكلف.
- العيوب
- عرضة للانحشار في حالة وجود عزم انحناء.
- التطبيقات
- مناشير ذراع شعاعية، ماسحات ضوئية، طابعات.
وصلة متداخلة
- فوائد
- أعلى قدرة تحميل، سفر غير محدود، عمر طويل، غير مكلف.
- العيوب
- تتطلب قوة تحديد موضع عالية، وعرضة للانحشار في حالة وجود عزم انحناء، وارتداد عالي.
- التطبيقات
- معدات ورشة الآلات (مثل طاولات المخرطة والطحن).
أساليب التحكم في الموقع
يتم التحكم في موضع المنصة المتحركة بالنسبة للقاعدة الثابتة عادةً بواسطة مشغل خطي من نوع ما، سواء كان يدويًا أو آليًا أو هيدروليكيًا/هوائيًا. وتتمثل الطريقة الأكثر شيوعًا في دمج لولب قيادة يمر عبر صامولة قيادة في المنصة. ويمكن التحكم في دوران لولب القيادة هذا إما يدويًا أو بواسطة محرك.
يدوي
في المنصات الخطية اليدوية، يُستخدم عادةً مقبض تحكم مُثبّت على لولب قيادة. يُمكن ترقيم المقبض لتحديد موضعه الزاوي. يرتبط الإزاحة الخطية للمنصة بالإزاحة الزاوية للمقبض من خلال خطوة لولب القيادة. على سبيل المثال، إذا كانت خطوة لولب القيادة 0.5 مم، فإن دورة كاملة للمقبض تُحرّك منصة المنصة 0.5 مم بالنسبة لقاعدة المنصة. إذا كان المقبض يحتوي على 50 علامة ترقيم حول محيطه، فإن كل قسم من أقسام الترقيم يُعادل 0.01 مم من الحركة الخطية لمنصة المنصة.
لا تستخدم المنصات الدقيقة، كتلك المستخدمة في البصريات، برغيًا لولبيًا، بل تستخدم برغيًا دقيق الخطوة أو ميكرومترًا يضغط على وسادة معدنية صلبة على منصة المنصة. يؤدي تدوير البرغي أو الميكرومتر إلى دفع المنصة للأمام. يوفر نابض قوة استعادة للحفاظ على تلامس المنصة مع المشغل، مما يوفر حركة أكثر دقة للمنصة. أما المنصات المصممة للتركيب الرأسي فتستخدم ترتيبًا مختلفًا قليلًا، حيث يُثبَّت المشغل على المنصة المتحركة، وتستقر طرفه على وسادة معدنية على القاعدة الثابتة. يسمح هذا للمشغل بدعم وزن المنصة وحمولتها بدلًا من النابض.
محرك متدرج
في بعض المراحل الآلية، يُمكن استخدام محرك خطوي بدلاً من المقبض اليدوي أو بالإضافة إليه. يتحرك المحرك الخطوي بزيادات ثابتة تُسمى خطوات. وبهذا المعنى، فهو يُشبه إلى حد كبير المقبض المُفهرس. إذا كانت خطوة لولب القيادة 0.5 مم، وكان للمحرك الخطوي 200 خطوة لكل دورة (كما هو شائع)، فإن كل دورة للمحرك ستُنتج حركة خطية مقدارها 0.5 مم لمنصة المسرح، وستُنتج كل خطوة حركة خطية مقدارها 0.0025 مم.
محرك تيار مستمر مزود بمشفر
في مراحل التشغيل الآلي الأخرى، يُمكن استخدام محرك تيار مستمر بدلاً من مقبض التحكم اليدوي. لا يتحرك محرك التيار المستمر بزيادات ثابتة، لذا يلزم وجود وسيلة بديلة لتحديد موضع المنصة. يُمكن تثبيت مقياس داخلي على المنصة، واستخدام مُشفِّر لقياس موضع المنصة بالنسبة للمقياس، وإرسال هذه البيانات إلى وحدة التحكم في المحرك ، مما يسمح لوحدة التحكم في الحركة بتحريك المنصة بدقة وتكرار إلى المواضع المطلوبة.
تكوينات منصة متعددة المحاور
للتحكم في الموضع في أكثر من اتجاه، يمكن استخدام عدة منصات خطية معًا. تتكون المنصة ثنائية المحاور (XY) من منصتين خطيتين، تُثبّت إحداهما على منصة الأخرى بحيث يكون محور حركة المنصة الثانية عموديًا على محور حركة المنصة الأولى. ومن المنصات ثنائية المحاور الشائعة منصة المجهر، المستخدمة لوضع شريحة تحت العدسة. أما المنصة ثلاثية المحاور (XYZ) فتتكون من ثلاث منصات خطية مثبتة معًا (غالبًا باستخدام دعامة زاوية إضافية) بحيث تكون محاور حركة جميع المنصات متعامدة. بعض المنصات ثنائية وثلاثية المحاور مصممة بشكل متكامل بدلًا من تجميعها من منصات أحادية المحور منفصلة. كما تتضمن بعض المنصات متعددة المحاور عناصر دورانية أو مائلة، مثل المنصات الدورانية أو مقاييس الزوايا لتحديد الموضع . ومن خلال دمج العناصر الخطية والدورانية بطرق مختلفة، يمكن أيضًا الحصول على منصات رباعية وخماسية وسداسية المحاور. تتخذ المراحل الخطية شكلاً متطوراً من أنظمة تحديد المواقع عالية الأداء في التطبيقات التي تتطلب مزيجاً من السرعة العالية والدقة العالية والقوة العالية.
طلب
تصنيع أشباه الموصلات
تُستخدم المراحل الخطية في عملية تصنيع أجهزة أشباه الموصلات لتحديد المواقع الخطية الدقيقة للرقاقات لأغراض رسم خرائط العازل الكهربائي للرقاقة، وتوصيفها، ومراقبة الطبقة المترسبة، حيث تُعد سرعة ودقة تحديد المواقع أمراً بالغ الأهمية. [ 1 ]
الاختلافات
- انزلاق خطي
- منصة نانو خطية
- منصة تحديد المواقع النانوية الخطية
- مرحلة تشغيل خطية فائقة الدقة
مراجع
- ↑ مجموعة، SAE Media. "المرحلة الخطية تُضفي السرعة والدقة على فحص أشباه الموصلات" . www.techbriefs.com . تاريخ الاسترجاع: 27 مايو 2022 .
{{cite web}}له|last=اسم عام ( مساعدة )
- أدوات تحديد المواقع
- هندسة النظم
- البصريات الميكانيكية
