MỸ – Công ty Aerotech đã giới thiệu các kiến trúc điều khiển chuyển động đồng bộ và quét galvo (*) nhằm loại bỏ lỗi ghép ảnh (stitching errors) trong quy trình sản xuất chính xác trên diện tích lớn và lắp ráp màn hình siêu nhỏ.
(*) Quét galvo (hay galvanometer scanner): là một hệ thống định vị chùm tia laser bằng cách sử dụng các gương phản xạ siêu nhẹ gắn vào các mô-tơ quay có độ chính xác cao (gọi là động cơ galvanometer). Thay vì phải di chuyển cả một đầu phát laser nặng nề, hệ thống này chỉ cần quay các gương nhỏ để đổi hướng và “lái” tia laser đến đúng vị trí cần gia công trên bề mặt vật liệu.

Phòng thí nghiệm laser tại thành phố Fürth (ở miền nam CHLB Đức) cung cấp các cơ sở thử nghiệm công nghiệp cho độ chính xác, định vị và các quy trình laser trong điều kiện sản xuất thực tế

Công ty Aerotech có các thuật toán quét laser tiên tiến cùng hệ thống điều khiển chuyển động đa trục được thiết kế riêng cho các ngành sản xuất vi mô. Các hệ thống định vị đồng bộ này tích hợp bộ quét galvo với các bàn trượt servo, hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như chế tạo cảm biến siêu nhỏ và màn hình Oled (diode phát quang hữu cơ).

Đồng bộ hóa trục servo và bộ quét quang học
Tại hội chợ Micronora 2026 diễn ra ở Pháp vào tháng 10/2026, các kỹ sư có thể đánh giá những giải pháp kiến trúc thay thế cho quá trình xử lý laser. Một hạn chế lớn trong gia công vi mô bằng laser truyền thống là giới hạn vật lý từ trường quét (field of view) của bộ quét. Để xử lý các bề mặt nền lớn hơn giới hạn quang học này, các hệ thống thường áp dụng phương pháp bước và quét (step-and-scan) (*) truyền thống. Tuy nhiên, phương pháp này thường để lại các lỗi chồng mí (ghép vết) và sai lệch do ứng suất nhiệt tại các cạnh tiếp giáp.
(*) Step-and-scan: Là cách làm truyền thống. Máy sẽ di chuyển bàn trượt cơ học đưa vật liệu đến vị trí 1, dừng lại hẳn (step), rồi đầu galvo quét laser để cắt/ khắc hết vùng đó (scan). Sau đó, bàn trượt lại dịch chuyển sang vị trí 2, dừng lại, và đầu galvo tiếp tục quét vùng tiếp theo.

Công nghệ trường quét vô hạn (infinite field of view – IFOV) giải quyết triệt để vấn đề này bằng cách đồng bộ hóa liên tục các trục servo cơ học (tuyến tính hoặc quay) với bộ quét laser quang học. Nhờ phối hợp khả năng định vị động học cao của bộ quét galvo với hành trình di chuyển mở rộng của bàn servo cơ học, hệ thống có thể xử lý các vùng diện tích lớn mà không cần dừng lại để định vị lại vị trí. Từ đó, công nghệ này loại bỏ hoàn toàn các lỗi chồng mí và nâng cao hiệu suất của tổng thể.

Loại bỏ lỗi chồng mí trong sản xuất màn hình siêu nhỏ
Khả năng xử lý liên tục nhờ hệ thống điều khiển chuyển động đồng bộ đặc biệt phù hợp cho việc sản xuất các bộ truyền động nhỏ, cảm biến siêu nhỏ và màn hình Oled. Bên cạnh việc mở rộng trường quét, các giải pháp điều khiển cho quá trình gia công vi mô bằng laser 5 trục linh hoạt cũng được triển khai bằng cách sử dụng bộ quét galvo Agv5d. Sự kết hợp phần cứng này cho phép định vị chính xác ở phạm vi nanomét, yếu tố quyết định đối với các cụm linh kiện điện tử mật độ cao.

Ông Simon Smith, Giám đốc công ty Aerotech tại châu Âu, nhận định rằng các hệ thống đa bộ quét được trang bị bộ điều khiển trường quét vô hạn sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các quy trình xử lý laser phức tạp, trên diện tích lớn và có tính động học cao giữa nhiều trục mà không bị ràng buộc bởi các lỗi chồng mí truyền thống.

Tích hợp bộ truyền động và khả năng xác thực quy trình
Việc vận hành các hệ thống đa trục liên tục và có tính động học cao yêu cầu sự tích hợp chặt chẽ giữa phần cứng và phần mềm. Nền tảng điều khiển chuyển động Automation1 chính là hạ tầng chính cho các chuyển động đồng bộ này. Các bản cập nhật gần đây của nền tảng cho phép tích hợp trực tiếp các bộ truyền động (pulse-width modulation drive) (*) XA4. Các bộ điều khiển động cơ servo đơn trục và đa trục nhỏ gọn này được thiết kế để lắp đặt tối ưu trong các tủ điều khiển mật độ cao, giúp giảm độ phức tạp của phần cứng trong khi mở rộng khả năng lập trình của nền tảng.
(*) Pulse-width modulation drive – PWM (còn được gọi là bộ điều khiển băm xung): trong ngành điện tử – tự động hóa, PWM là công nghệ điều biến độ rộng xung. Bộ truyền động PWM (PWM drive) là thiết bị đóng cắt dòng điện điện áp cao với tần số nhanh để điều khiển tốc độ, vị trí và mô-men xoắn của động cơ servo một cách chính xác và tiết kiệm năng lượng.

Để hỗ trợ triển khai các hệ thống gia công vi mô bằng laser tiên tiến này, một phòng thí nghiệm laser chuyên dụng tại thành phố Fürth (miền nam nước Đức) đã chính thức đi vào hoạt động từ đầu năm 2026. Nhà máy này đóng vai trò là trung tâm tại châu Âu để thử nghiệm, xác thực các quy trình sản xuất bằng laser, cũng như thực hiện lắp ráp các linh kiện truyền động chính xác.

Thông tin bổ sung
Trong thị trường điều khiển chuyển động chính xác và gia công vi mô bằng laser tiên tiến, việc đồng bộ hóa bộ quét galvo và các bàn trượt cơ học là tiêu chuẩn chính cho quá trình xử lý theo quỹ đạo liên tục. Công nghệ trường quét vô hạn (IFOV) cạnh tranh trực tiếp với các kiến trúc đồng bộ khác như hệ thống XL Scan (được phát triển chung bởi công ty ACS Motion Control và công ty Scanlab). Cả hai công nghệ đều hướng tới mục tiêu loại bỏ các vấn đề về hiệu suất và sai số lỗi chồng mí vốn là nhược điểm của các thiết bị step-and-scan truyền thống.

Khi đánh giá các nền tảng quét liên tục này, giới kỹ sư thường dựa vào các tiêu chí: sai số bám động học (dynamic following error), độ trễ định vị (tracking latency) và độ chính xác không gian tuyệt đối. Các hệ thống step-and-scan thông thường yêu cầu bàn trượt cơ học phải giảm tốc cho đến khi dừng hẳn trước khi laser phát xung, điều này gây ra hiện tượng cộng hưởng cơ học và giới hạn sản lượng sản xuất. Ngược lại, các hệ thống đồng bộ duy trì vận tốc bàn trượt cơ học không đổi, trong khi các gương galvo quang học sẽ bù trừ động học theo vị trí của bàn trượt trong thời gian thực. Các nền tảng điều khiển chuyển động cao cấp quản lý các hoạt động này thường đạt độ trễ định vị ở mức dưới micro giây, duy trì độ chính xác định vị không gian tuyệt đối dưới 1 micromét, tùy thuộc vào độ phân giải của thước đo tuyến tính (linear encoder) và tần số cập nhật servo vòng kín.

Để xem các tin bài khác về “Gia công vi mô”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Metalworking Mag