GSFD系列低壓伺服驅(qū)動器在納米光耦合設(shè)備中的應(yīng)用

硅基光子技術(shù)在成本方面相對于傳統(tǒng)InP材料光子集成具有較大優(yōu)勢，是光通信技術(shù)主要發(fā)展的方向之一，也是下一代計算機技術(shù)的關(guān)鍵組成之一。光模塊市場前景廣闊，當前處于高成長賽道，硅光技術(shù)有望憑借其成本、傳輸速率優(yōu)勢在光模塊領(lǐng)形成極大規(guī)模應(yīng)用。

回首過去，硅光模塊領(lǐng)域還是以Intel、Luxtera為代表的歐美企業(yè)為主導(dǎo)，國產(chǎn)化率極低。隨著大數(shù)據(jù)與人工智能行業(yè)的高速發(fā)展，大批數(shù)據(jù)中心/算力中心的建立帶來了光模塊需求的爆發(fā)式增長。為了滿足國內(nèi)硅光模塊產(chǎn)業(yè)快速增長的需求，近年來國內(nèi)硅光設(shè)備的效率和精度日益提升。目前，國內(nèi)光模塊耦合設(shè)備也逐漸形成標準化平臺，可以滿足400G、800G和1T以上的光模塊耦合量產(chǎn)需求，這得益于控制方案精度的突破性提升和國產(chǎn)運動部件的快速模塊化。

No.1 解決方案

目前國內(nèi)大部分光模塊耦合設(shè)備主要采用精密直線滑臺進行運動控制，并結(jié)合圖像識別和傳感器技術(shù)精確控制耦合間隙，在確保光纖不受損傷的同時提升耦合效率。固高科技為客戶量身定制的解決方案中采用GSN系列運動控制卡+GSFD低壓伺服驅(qū)動器+GTM網(wǎng)絡(luò)型模塊+直線電機，通過gLink-II千兆等環(huán)網(wǎng)通訊協(xié)議將GSN控制卡和GSFD低壓驅(qū)動器和GTM網(wǎng)絡(luò)型模塊相連，實現(xiàn)光模塊耦合設(shè)備運動距離極短且精度極高的應(yīng)用需求。

1. 高速度

400G/800G光模塊雙LENS耦合效率在9分鐘/顆，雙FA耦合效率在8分鐘/顆。

2. 高精度

重復(fù)定位精度±20nm，最小步進距離50nm，靜止抖動±20nm，穩(wěn)態(tài)誤差≤±15nm。

3. 高穩(wěn)定性

全行程往返進行50nm微步運行均在30ms以內(nèi)。

4. 高效率

10K/100K多路高速鎖存模擬量采樣，耦合效率高。

No.2 架構(gòu)圖

光模塊耦合設(shè)備最大的難點在于耦合過程的微步運動需要納米級的高精度，因為耦合過程最小運動距離只有100nm，有時甚至只運動50nm，而到位精度要求指令到位之后20ms內(nèi)需要整定到25nm誤差。GSFD低壓伺服驅(qū)動器具有良好的速度跟隨性，能夠在微步運動的狀態(tài)下，快速整定到位，跟隨誤差達到納米級。

No.3 GSFD系列低壓伺服驅(qū)動器

GSFD系列低壓伺服驅(qū)動器是固高科技采用前沿的硬件及結(jié)構(gòu)設(shè)計方式開發(fā)的一款高性能緊湊型低壓伺服驅(qū)動器，額定電流涵蓋5A-20A，電壓范圍覆蓋12V-110V，特別適合半導(dǎo)體高速高精及高加速度場景應(yīng)用。它支持標準的EtherCAT/模擬量/差分脈沖方向控制，可實現(xiàn)直流電機、無刷直流電機、永磁同步電機等旋轉(zhuǎn)/直線執(zhí)行部件的高精度控制，把伺服系統(tǒng)響應(yīng)帶寬推到了更高的層次。

1. 高速高精

基于gLink-II總線高性能伺服驅(qū)動技術(shù)，先進的FFD算法和非線性算法，運行帶寬高，電流環(huán)采樣分辨率16 bit，運算周期31.25us，支持永磁同步電機、直線電機、DDR等多種電機，支持多種編碼器類型，使用高精度的模擬量編碼器，精度可調(diào)到納米級，精度極高。

GSFD低壓伺服驅(qū)動器的電流輸出分辨率高使驅(qū)動器輸出紋波小，穩(wěn)態(tài)波動小。同時，它還支持正余弦編碼器65536即16位細分，20um柵距的光柵尺，細分分辨率可達0.3nm，并自帶正余弦幅值和相位矯正補償，使編碼器精度極大提高。

2. 調(diào)試便捷

GSFD低壓伺服驅(qū)動器使用固高自主研發(fā)的Driverstudio驅(qū)動器調(diào)試軟件，調(diào)試便捷，功能強大，搭配上固高GSN插卡式運動控制器實現(xiàn)自動分配站號，驅(qū)動器聯(lián)調(diào)。多軸曲線可以同時顯示，方便檢查問題，分析曲線?？蛻艨梢酝ㄟ^分析曲線來調(diào)整性能，在線修改增益，高效完成調(diào)試。

固高伺創(chuàng)自帶的自動霍爾尋相及二分法微動尋相，可以使超小行程的耦合滑臺快速找到電機初始相位，極大提升調(diào)試便捷度。

No.4 應(yīng)用效果

下圖是耦合軸其中一個電機以6um/s的速度、100nm運動距離的運行到位曲線。指令到位之后10ms即可整定在4個編碼器脈沖以內(nèi)，編碼器分辨率為5nm，也就是指令到位后10ms整定到20nm以內(nèi)。

No.5 加工實物展示

掃二維碼｜關(guān)注我們

固高科技于1999年由香港科技大學的李澤湘、高秉強、吳宏三位機器人、微電子和運動控制領(lǐng)域的國際知名學者和專家所創(chuàng)辦，是亞太地區(qū)首家擁有自主知識產(chǎn)權(quán), 專業(yè)從事運動控制及智能制造核心技術(shù)研究與開發(fā)的高科技企業(yè)，是國內(nèi)外全互聯(lián)智能制造綜合解決方案提供商之一。固高科技專注于運動控制、伺服驅(qū)動、多維感知、工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)軟件五個方向的核心技術(shù)研究，通過深入的國內(nèi)外合作、產(chǎn)學研相結(jié)合、積極培育系統(tǒng)集成商等創(chuàng)新的商業(yè)模式，將固高科技的運控技術(shù)及產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于微電子、機器人、數(shù)控機床、電子加工、檢測、印刷、包裝及生產(chǎn)自動化等工業(yè)控制領(lǐng)域。