작년말경 스캔랩(SCANLAB)에서 고성능의 스캐너와 제어기를 개발발표한바 있습니다. 제품명은 excelliSCAN 으로 주요한 기능으로는 트래킹 에러(Tracking error)가 0 이라는 시간값에 근접한다는 강력한 성능을 가지고 있습니다.
결국 가감속 부분의 균일하지 못한 위치 차이도 있는데다가, 만약 가공대상 물체가 이동중이라면 가공 위치 오차 (= tracking error * 이동중인 물체의 속도) 만큼의 가공편차가 발생합니다.
이 때문에 RTC 제어기와 스캐너의 조합으로 2차원 on the fly 를 개발하게 되면 치명적으로 위치 오차가 발생됩니다. RTC의 경우 이 오차에 대한 보상으로 tracking error 값을 지정하여 완화시킬수는 있지만 이 또한 등속 구간에서 유효한 값이라 하겠습니다.
이같은 문제를 해결하기 위해 나온것이 바로 tracking error 0 이라는 스펙을 가지는 excelliSCAN 제품이고, 이를 효과적으로 제어하기 위해서는 반드시 RTC6 라는 최신 제어기를 사용해야 합니다.
이 핵심 기술을 "scan-ahead" 라고 부르고 있는데 마치 모션 제어기들이 제공하는 "look-ahead" 라 유사한 명칭입니다. 말그대로 스캐너의 예상 운동경로를 사전에 분석/예측하여 이동 명령을 사전 계산하여 내보내는 것이라 할수있겠습니다.
위 도표와 같이 전통적인 방식의 스캐너의 운동과 달리 명령된 것과 거의 동일한 운동이 발생하는것을 알 수 있습니다. 이를 위해서 Tp (Preview time) 이라는 지연 시간이 발생하는데 이는 결국 사전 계산에 드는 비용으로 볼 수 있습니다.
scan-ahead를 사용하면 해당 시간만큼 명령이 지연되는 손실이 발생하나 (대략 1ms 로 예상됩니다) 스캐너의 실제 운동이 매우 정확해 지고 이에 따른 다양한 동기적 처리 (IO 및 레이저 출사등) 가 가능해 집니다. 결국 좀더 고성능의 2D on the fly 와 같은 제어가 가능해 지는 것입니다.
이 제품을 사용해 on the fly 테스트를 진행한 평가 문서를 보면, 최대 41%의 성능향상이 있으며 위치 정밀도 평균 3.4um, 표준편차 2.9um 로 정밀한 제어가 가능하다고 합니다.
광학 환경은,
- excelliSCAN14
- 100 mm telecentric 렌즈
- 필드 크기 : 54x54 mm
- 최대 마킹 속도 : 2. 5m/s
- 최대 점프 속도 : 20 m/s
- 최대 가속도 : 28*10^3 m/s^2
XY 스테이지의 테스트 환경은,
- 스테이지 크기 : 300x300mm
- 반복정밀도 : 0.1um
- 정밀도 : +- 2um
- 엔코더 분해능 : +- 0.5um
- 최대 속도 : 1 m/s
- 최대 가속도 : 10 m/s^2
모션 제어기 환경은,
- ACS 모션 (NPM 이더켓 드라이버)
- 스캐너 서보 업데이트 : 100KHz
- 스테이지 서보 업데이트 : 20KHz
레이저 환경은,
- JDSU PicoBlade (pico second 레이저)
