由于直线电机的高速，高精度，低速度波动，几乎免维护的特点，使其非常适合在精密激光加工领域的大规模应用。而这些应用中，以十字型、龙门型最为常见。

图1 十字型直线电机平台

接下来介绍一下清能德创CoolDrive S7L高性能伺服系统在精密激光加工领域的方案。

一．精密十字型直线电机平台

表1 精密十字平台主要参数

常见的精密十字平台主要技术指标包括（见表1）：

● 设备采用稳定大理石结构；

● X，Y采用高端无铁芯直线电机；

● 高精度光栅尺反馈，分辨率0.1μm。

清能德创CoolDrive S7L系列高性能驱动器，有如下特点：

● 在硬件上均采用多核DSP，计算性能得到大幅提升；

● 电流环更新周期2.5μs，速度环、位置环控制周期可达62.5μs，可以保证各环路的高速响应；

● 加入了自己独特的算法可以有效的抑制直线电机的推力波动，并可以对摩擦力引起的波动进行补偿。可在300mm/s-800mm/s的范围内实现小于±0.1%的速度波动控制，以及更低的跟随误差；

● 拥有振动抑制、模型追踪振动抑制、象限突起抑制等丰富的功能，可以有效解决圆和圆弧切割过程中出现的尖角、波浪线以及椭圆的问题。

二．在高精密龙门结构直线电机平台

众所周知，龙门结构是非常常见的机械结构，同时也在激光加工领域有着广泛的应用。传统的结构（滚珠丝杠+伺服电机）由于可以允许的误差较大，以及其固有特点相对容易控制。由于直线电机直驱系统对负载和外力格外敏感，而龙门结构经常会出现左右轴的负载不一致，再加上更高的加速度，速度，使其成为龙门控制的一大难点。高精密龙门结构平台主要参数如表2所示。

表2 高精密龙门结构平台主要参数

CoolDrive S7L有两种方式可以提供高精密的龙门控制：

1.驱动采用模拟量的控制方式，可以有更短的控制周期（在龙门的控制中，更短的控制周期至关重要）。由控制器来进行位置环与速度环的控制，可以提供快至2.5us的电流环更新周期和高达16位的电流采样精度，提供高带宽和高精度的电流环控制，可以实现非常高的龙门控制精度。

2.CoolDrive S7L还针对控制器成本有要求的客户，推出了基于驱动器的高精度龙门同步功能，可通过驱动器高速同步通讯接口最大以62.5μs的更新周期，在两个龙门轴之间进行转矩、速度以及位置信息的交互，使得龙门轴之间的同步周期大大缩短（目前主流的总线通信最大为250μs），并采用先进的交叉解耦控制算法，显著减小龙门主从轴间的同步误差，可以实现更加优异的龙门同步效果。

3.此外，通过运用误差补偿功能，对光栅尺反馈的误差进行补偿，可以进一步提高龙门精度。

图2 十字型直线电机平台结构图

图3 高精密龙门结构直线电机平台

图4 高精密龙门平台结构图

图5 基于驱动器的高精度龙门同步功能

表3 CoolDrive S7L主要性能参数

图6 CoolDrive S7L产品图

三．CoolDriveS7L产品介绍

为了满足功能日益复杂的设备对性能的要求，CoolDrive S7L选择了更高性能的硬件平台，将伺服性能提升到一个全新的水准。目前直驱型有两个版本：CoolDrive S7LE(Ether CAT总线型)；CoolDrive S7L-U(模拟量&脉冲型)，性能优势包括：

● 支持自整定；

● 电流环更新时间快至2.5μs，速度环、位置环控制周期62.5μs；

● 支持误差补偿；

● 支持高精度龙门同步功能（可选）；

● 支持多种反馈模式：A,B,Z信号，BISS-C,1Vpp等(部分在开发中)；

● 支持1~300Hz段的低频滤波；

● 5个谐振抑制陷波滤波器，频率范围50~4000Hz；支持高速位置比较输出等。