複雜運動，簡單控制

Aerotech Automation1 運動控制平台，讓最複雜的運動系統也能簡單控制；從 Machine Setup（機台設置）配置工具、EasyTune™（簡易調諧）馬達調諧，到設置清單與其他輔助模組，Aerotech 確保即使是運動控制的新手，也能正確完成設置；平台的整合開發環境（IDE）具備智慧自動完成、程式碼片段和即時語法錯誤報告等功能，充分滿足當代工程師的需求。

解決最嚴苛的機台控制挑戰

Automation1-iSMC 智慧軟體運動控制器，專為解決您最棘手的精密運動與自動化挑戰而生，控制器核心可以部署在工業電腦（PC）或整合至運動驅動器中，提供靈活的架構選擇。

功能分類	Automation1 平台	舊有平台
開發	Automation1 MDK (運動控制開發套件), Automation1 MachineApps	Motion Composer Suite
控制	Automation1 iSMC (智慧軟體式機台與運動控制器)	A3200 Software-Based Machine Controller
驅動	伺服馬達, Hexapod, 振鏡掃描頭	伺服馬達 – A3200, Ensemble, Soloist, 振鏡掃描頭 – A3200, 壓電 – A3200, Ensemble, Hexapod – A3200
連接	HyperWire®, Sockets Interface	IEEE-1394/FireWire – A3200, AeroNet – Ensemble

*Hexapod 可由伺服馬達驅動器控制。

機台整合與控制的痛點

您是否正遭遇以下問題：

整合困難：
「我們為了兜一個系統，用了A家的控制器、B家的驅動器、C家的振鏡卡，光是讓它們彼此溝通就搞瘋了。」
精度不足：
「我們的機械結構已經做到最好了，但產品良率就是上不去，誤差到底從哪來？」
產能瓶頸：
「我們的加工時間都浪費在運動的啟動、停止和整定延遲上，設備的稼動率很低。」
開發緩慢：
「每開發一台新機台，軟體都要耗費大量人力重寫，上市時程一再拖延。」

Automation1 平台

Automation1 平台不只是一個運動控制器，而是一套完整的生態系統，目的在解決高階精密製造的核心挑戰，重點可以歸納為四大項：

高度整合，極致簡化：
將過去需要多個品牌、多套軟體才能實現的功能（伺服、振鏡、壓電、六軸平台），全部統一在一個軟體平台、一套開發工具下，這大幅降低了開發的複雜度和時間成本。
頂尖性能，追求完美：
它不是在做「會動」的控制，而是在做「完美運動」，透過3D誤差補償、雙迴路控制、S曲線加減速等演算法，修正機械本身無法避免的誤差，將精度和穩定性推向物理極限。
製程導向，深度融合：
功能設計緊扣實際加工應用，例如 PSO (位置同步輸出) 讓雷射觸發與運動路徑完美同步，類比功率控制 則讓雷射能量隨速度動態變化。它想的不只是「走到位」，而是「在完美的運動中，完成完美的加工」。
強大彈性，支援客製：
無論是標準的龍門，還是複雜的六軸或客製化機械手臂，平台的運動學轉換 (Kinematics) 核心都能應對，讓客戶的創新想法得以實現。

Automation1 賦能

賦予強大的能力，同時從繁瑣、重複性的工作中解放出來。

開發體驗極佳：
- 統一的開發環境 (IDE)：一個軟體搞定所有事，不用再切換不同品牌的工具。
- 智慧程式碼輔助： 自動完成、語法檢查等功能，寫起程式來更爽快、更不容易出錯。
- 豐富的函式庫： 大量成熟的功能模組（如刀具補償、電子凸輪）可以直接調用，不用自己造輪子。
解決棘手問題的能力：
- 除錯與調校變簡單： 「EasyTune」和各種分析工具，讓馬達調校不再是「玄學」。
- 機械誤差不再是惡夢： 「雙迴路控制」能讓工程師清楚看到馬達端與負載端的誤差，精準定位問題，「誤差補償」功能則能讓軟體修正硬體缺陷。
- 演算法深度足夠： PIDFF 控制迴路提供了前饋 (Feedforward) 功能，讓伺服響應更快、循跡誤差更小，這是控制內行人都懂的硬核技術。
高度的靈活性與掌控力：
- 硬體選擇自由： 不綁定特定馬達或感測器，支援從一般編碼器到雷射干涉儀等各種回授裝置。
- 安全防護到位： 「安全區」和「軟硬體極限」設定，讓他們在測試和開發時更有信心，不怕撞機。

標準控制器功能

Automation1 平台內建一系列強大的標準功能，重點在提供無與倫比的運動精度、流暢度與加工效率。這些功能從根本上簡化了複雜運動輪廓的程式設計與執行。

控制器內建豐富的標準功能，涵蓋從高精度同步觸發(PSO)、多軸協調運動到智慧路徑規劃。

平台亦包含針對特定應用的進階功能，如確保加工速率恆定的速度剖面控制、刀具補償與虛擬主軸點等。

基礎運動與路徑優化

定義運動的基本要素，並透過智慧演算法確保路徑的平順與高效。

左上至右下依序為：點對點運動、加速度限制、協調運動，這些是實現任何運動任務的基礎

協調運動 (Coordinated Motion):
完美協調多個軸向，執行平滑的直線與圓弧運動，是複雜輪廓加工的基礎。
點對點運動 (Point-to-Point Motion):
基礎的獨立軸定位，可程式化設定加減速與進給率。
加速度限制 (Acceleration Limiting):
控制器能預判尖角與小圓弧，並自動減速，以確保運動平穩、避免機械應力。

進階路徑產生與即時控制

提供更高的路徑自訂彈性，並能在運動中即時調整與同步。

左至右為：任意路徑產生 (PVT)、電子齒輪、運動中終點修改。這些功能實現了高度自訂化與即時反應能力。

任意路徑產生 (Arbitrary Path Generation - PVT):
僅需指定一系列的位置、速度和時間點，控制器即可內插產生平滑、連續的複雜運動軌跡。
電子齒輪 (Electronic Gearing):
讓一個軸（從動軸）的運動與另一軸（主動軸）建立函數關係，實現精密的同步應用，如輸送帶上的「飛剪」作業。
運動中終點修改 (On the Fly End-Point Modification):
無需停止當前運動，即可動態更新終點目標，控制器將自動重新規劃平滑路徑。

加工輔助與向量速度控制

針對精密加工應用提供專用優化，確保加工品質的一致性。

左至右為：刀具補償、零件旋轉、速度剖面控制。專為提升加工精度與簡化編程而設計。

刀具補償 (Cutter Compensation):
自動調整刀具中心路徑，以補償刀具的實際半徑，確保加工輪廓的準確性。
零件旋轉 (Parts Rotation):
在不同角度與位置重複加工同一圖案時，無需重複編程，大幅提升效率。
速度剖面控制 (Velocity Profiling):
在整個運動路徑（含曲線）上維持恆定的向量速度，對於雷射功率控制或塗膠等速率敏感的製程至關重要。

S型加減速與高速事件捕捉

進一步優化運動的平順性，並實現與外部事件的奈秒級同步。

左至右為：七段式S曲線加減速、速度混合、高速位置捕捉。這些功能旨在實現更平順的運動與精確的事件同步。

七段式加減速 (Seven Segment Acceleration):
採用S曲線（S-Curve）進行加減速規劃，可大幅減少衝擊（Jerk），實現更平穩的啟動與停止，保護精密機械結構。
速度混合 (Velocity Blending):
在連續的運動指令之間，控制器會自動規劃平滑的速度過渡，避免不必要的停頓，最大化運動效率。
高速位置捕捉 (Fast Position Capture):
根據外部數位訊號（如感測器）觸發的瞬間，以極高精度鎖存當前軸向位置，是高精度檢測與觸發應用的關鍵。

路徑控制與高速同步應用

提供靈活的路徑執行選項，並支援高速視覺標定。

左至右為：路徑重跑、塊內路徑重跑、高速同步標定，提供靈活的路徑回溯與高速觸發功能。

路徑重跑 (Retrace):
可讓運動系統沿著已執行的路徑原路返回，適用於重複加工或檢測。
高速同步標定 (High-Speed Registration):
常用於包裝與標籤行業，系統利用感測器捕捉連續移動材料上的標記，並同步觸發後續加工動作。

特殊結構控制與製程功率調節

支援複雜的機械結構，並將運動與製程參數緊密結合。

左至右為：龍門模式、運動學轉換、類比功率控制，簡化複雜機械結構的控制，並與製程深度整合。

龍門模式 (Gantry Mode):
將驅動大型龍門橫樑的兩個獨立馬達，作為單一虛擬軸進行精確同步控制，防止結構歪斜。
運動學轉換 (Kinematics):
即時執行逆運動學轉換，將使用者在笛卡爾座標系下的簡單指令，轉換為非線性結構（如Hexapod或機械手臂）各關節所需的運動。
類比功率控制 (Analog Power Control):
根據即時的向量速度來自動調節雷射功率或膠閥開度，確保在變速運動中也能獲得一致的加工品質。

協調控制 (Coordinated Control)

Aerotech 的控制技術可以協調和同步多達32個運動軸，無論其採用何種運動技術，都能達到次微秒級的伺服迴路同步和次毫秒級的路徑軌跡規劃。這種所有運動軸之間的緊密同步，帶來了更高精度的加工和更快的製程產出。

Figure 1. 複雜的3D運動路徑範例

以下是 Aerotech 控制器中實現協調與同步功能的特色範例：

系統校準與誤差補償

沒有完美的機械系統，但透過 Aerotech先進的演算法，可以使其達到近乎完美的精度。

左至右為：多樣化的馬達控制、正交性補償、軸向校準。這些功能可修正機械上存在的系統性誤差。

左至右為：正弦波換相、3D誤差補償曲面圖、雙迴路控制。實現極致平順的運動與最高等級的定位精度。

正交性補償 (Orthogonality Correction):
對於非理想垂直的X-Y平台，只需輸入測量出的角度誤差，控制器即可自動補償，確保畫出完美的正方形。
軸向校準 (Axis Calibration):
透過建立一維或二維的誤差查找表（Look-up Table），補償因導軌不直或機械公差所引起的可重複定位誤差。
3D誤差補償 (3D Error Correction):
將誤差校準擴展至整個三維工作空間，確保在任何位置都能達到最高的絕對精度。

雙迴路控制 (Dual-Loop Control): 同時使用馬達端的旋轉編碼器和負載端的線性光學尺進行回授控制，能有效消除來自傳動機構（如導螺桿、齒輪）的背隙與彈性變形誤差。

高解析度回授與先進控制演算法

支援業界所有主流的回授裝置，並透過頂尖的控制演算法，發揮其最大效能。

左至右為：標準正交編碼器、用於奈米定位的類比回授、堅固耐用的旋轉變壓器/感應同步尺。

左至右為：奈米級精度的雷射干涉儀、高解析度類比編碼器訊號、用於速度回授的速度感應器。

PIDFF 控制迴路: 除了傳統的PID回授控制外，增加了速度與加速度前饋（Feedforward），能預測並補償系統的動態行為，大幅減少循跡誤差，提升動態性能。
安全區 (Safe Zones): 可在多軸系統中設定虛擬的活動禁區，以保護設備、工件或操作人員，避免發生碰撞。
極限與主軸控制 (Limits & Spindle Control): 支援軟體與硬體極限設定，並可透過標準M碼控制主軸轉速與方向。
電子凸輪 (CAM Profiling): 可讓一個軸的位置精確地跟隨主軸的位置，形成複雜的電子凸輪曲線，是高度同步自動化應用的關鍵。

左至右為：PIDFF控制迴路圖、安全區定義、切片掃描運動。實現更佳的動態性能與更高的掃描效率。

左至右為：極限設定、主軸控制、電子凸輪曲線。提供完整的機台整合控制能力。

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