Connaissance de l’automatisation : technique de positionnement

Description générale

L’une des techniques de positionnement consiste à agrandir une pièce au microscope pour la positionner. Pour ce faire, les lignes de référence de la pièce sont alignées sur celles d’un instrument optique, dans ce cas sur les lignes de curseur de l’oculaire du microscope. Une application typique est le réglage de l’entrefer d’un capteur magnétique. Dans ce cas, la position reste toutefois difficile à identifier quand les lignes de curseur du microscope et les lignes de référence de la pièce se superposent. Les améliorations de la conception des lignes de curseur peuvent rendre plus facilement identifiable la position actuelle, même à des grossissements élevés.

Explication

Si les lignes de curseur du microscope ([fig. 1]) et les lignes de référence des pièces qui doivent être placées dans la bonne position ont été superposées, les lignes de référence des pièces sont recouvertes par les lignes de curseur. Elles ne sont donc pas visibles, ce qui rend le positionnement actuel encore plus difficile à identifier ([fig. 2]).

Typiquement, on vérifie l’exactitude en positionnant les lignes de curseur du microscope avec un petit écart par rapport aux lignes de référence de la pièce parallèle ([fig. 3]).

En pratique, cette méthode rend le positionnement actuel plus difficile à identifier dans les cas exigeant un ajustement angulaire exact, par exemple pour le positionnement d’un capteur magnétique. ([Fig. 4]).

Pour résoudre le cas illustré à la [fig. 4], une amélioration de la conception des lignes de curseur est recommandée ([fig. 5]).

La conception des lignes de curseur comme dans la [fig. 5] facile l’identification de l’orientation linéaire et de l’ajustement de l’angle. Elle contribue aussi à réduire la fatigue oculaire lors du positionnement manuel à l’aide d’un microscope haute puissance ou sur un écran.

Mesures préparatoires

Pour le positionnement à l’aide des lignes de curseur, l’orientation des lignes de curseur et des axes X et Y du dispositif d'entraînement de réglage est cruciale. En plus des autres opérations, il est nécessaire de régler le point zéro de l’échelle à l’aide d’une jauge. Pour que les éventuels écarts entre les différents opérateurs restent les plus minimes possible, la standardisation de ces opérations est essentielle.

Dans un écran à cristaux liquides (LCD), chaque élément ne mesure pas plus de quelques µm. Étant donné les grandes dimensions totales, beaucoup de ces éléments sont cependant disposés. Dans l’écran LCD de la fig. 1, de fines structures avec une largeur de trame de quelques µm sont créées sur toute la surface.

Pour la technique utilisée pour une telle fabrication, le positionnement de la table de microscope XY avec une précision de l’ordre du µm est essentiel pour disposer plusieurs centaines de milliers d’éléments sur une trame horizontale.

Une table XY typique est configurée avec des robots qui se déplacent en ligne droite le long des deux axes des X et des Y.

Cependant, en pratique, les générateurs d'impulsions sur les axes des X et des Y diffèrent des données figurant dans les spécifications produit. Les écarts temporels dans la génération d'impulsions se manifestent sous la forme d’erreurs cumulées de l’ordre du µm pour la répétabilité du positionnement (fig. 2, 3).

Même si les erreurs sont individuellement de l’ordre du nm (nanomètre), les écarts forment une anomalie visible à l'œil nu et les produits peuvent être refusés.

La solution consiste à concevoir un circuit basé sur un générateur d’impulsions commun pour la commande temporelle des impulsions pour tous les robots qui se déplacent en ligne droite pour le positionnement (fig. 4)

Mesures préparatoires

Pour une configuration efficace de la solution utilisée, il est essentiel de commander la précision du mouvement rectiligne des robots linéaires et la précision des échelles d’orientation de la position à un niveau correspondant à la précision de positionnement souhaitée.

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