A12_晶圆搬运振动与输入整形.pdf - 第3页
非贴片机精密装备 • 技术综述 • 2026-11-13 • 第 3 页 4 输入整形与轨迹平滑的取舍 两脉冲 ZV 模型 对已识别的单模态，定义 K=exp(−ζπ/√(1−ζ²)) 。一组归一化脉冲权重为 A1=1/(1+K) 、 A2=K/(1+K) ，时间为 t1=0 、 t2=π/ωd 。与原轨迹卷积可减少该模型的残余振动；该数学构造不保证实际多模态系统完全无振动。 用前页假设 ζ=0.0221 、 fd=50 Hz ，得到 …
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3 振动参数与计算边界
对单一欠阻尼模态，停止后残差可近似写为 x(t)=A exp(−ζωn t) sin(ωd t+φ)，其中 ωd=ωn√(1−ζ²)。该模型只
在幅值较小、结构近似线性且单模态占优时适用。
对数减量 δ=(1/n) ln(Ak/Ak+n)
阻尼比 ζ=δ/√(4π²+δ²)
固有频率 fn=fd/√(1−ζ²)
假设测到相隔五个同向峰值由 20 μm 衰减至 10 μm，δ=ln2/5=0.1386，ζ≈0.0221。若假设峰间周期为 20
ms，fd=50 Hz，则 fn≈50.01 Hz。以上为说明性合成数据，并非实测某设备。
若取包络初值20 μm，期望衰减到2 μm，近似 t=ln(20/2)/(ζωn)=0.332 s。该式不包括多模态拍振、刚体定位偏
差和噪声底；因此不能直接据此设置超时。
信号形态 模型风险 处理
频率随姿态变 模态非固定 按姿态分组，不合并一套参数
两个接近峰频 单指数拟合失真 频谱与时域同时核查
振幅越大衰减越快 摩擦/接触非线性 不同幅值分别辨识
静止也有同频振动 环境或邻轴耦合 测空载/待机及邻轴开停
只有电机误差波动 可能是控制环因素 对比末端传感器与电流
拟合前先去除已知趋势与固定偏差，但保留原始信号。选择峰值不可只挑最平滑的一段；记录数据窗、采样
率、滤波器和异常剔除规则，让结果可复算。
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4 输入整形与轨迹平滑的取舍
两脉冲 ZV 模型
对已识别的单模态，定义 K=exp(−ζπ/√(1−ζ²))。一组归一化脉冲权重为 A1=1/(1+K)、A2=K/(1+K)，时间为
t1=0、t2=π/ωd。与原轨迹卷积可减少该模型的残余振动；该数学构造不保证实际多模态系统完全无振动。
用前页假设 ζ=0.0221、fd=50 Hz，得到 K≈0.933，A1≈0.517、A2≈0.483，第二脉冲延迟10 ms。整形器将轨
迹延长约10 ms；若稳定时间减少超过新增轨迹时间，才可能改善总节拍。末端最大位置与中途路径仍需重新
验证。
ZV 对频率偏移敏感。实际装夹、线缆姿态和吸附载荷变化会移动模态。更鲁棒的整形器通常需要更多脉冲和
更长延迟。Zaber 的公开实现资料也将整形时长和鲁棒性作为取舍。[2]
方法 优势 不可忽略的代价
降低加速度 实现简单、可作基线 周期增加，未解决结构问题
限制加加速度 降低宽带激励 短行程可能达不到目标速度
输入整形 针对已识别模态 增加延迟，依赖模态稳定性
机械增刚/减质量 减少结构根因 改结构与重新校正成本
伺服调参 改善可观测跟随 增益受稳定裕度与噪声限制
不要同时调滤波器、位置增益和轨迹再宣称某一项有效。先固定硬件与反馈参数，比较同一路径的基线、平滑
轨迹和整形轨迹；之后再探索控制器可用的安全调参空间。
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5 验证矩阵与实施清单
步骤 记录 判定方式
静态检查 松动、线缆牵引、吸附状态 先排故障，再做补偿
小幅辨识 空载与代表载荷、多个姿态 确认主频与阻尼可重复
轨迹对照 相同行程、负载、限流和速度约束 比较轨迹+稳定总时长
边界验证 短/长行程，双方向，邻轴并行 无电流饱和或路径越界
工艺复验 放片、检测曝光、重复定位 工艺结果不劣于基线
建议每个条件至少30次重复，报告中位数和尾部样本，而不是仅选最佳周期。该次数是开发筛选建议，不足以
宣称高置信度的极低失效率。对非平稳工况，按冷启动、热稳态和长暂停后分别记录。
验收示例如何使用
如项目自定 E=2 μm、Th=20 ms，应先证明传感器噪声和带宽足以支持该判据。这里的值仅为示例，实际需由
工艺、测量不确定度与产品要求共同制定。软件“运动完成”只能是一个状态信号，不能替代物理验收。
结论
优化目标应是完成有效工艺所需的总时间，而非单纯缩短指令轨迹。输入整形值得试验，但前提是模态可识
别、测量与工艺相关、控制器接口支持精确时序，并已覆盖载荷和姿态变化。
参考来源（2026-11-13核读）
[1] Graham Kerr / Zaber，Input Shaping for Motion Control Vibration Reduction，2022-09-09。
https://www.zaber.com/articles/input-shaping-for-vibration-reduction
[2] Zaber 官方示例，Input shaper types，ZV/ZVD与轨迹时长说明。
https://github.com/zabertech/zaber-examples/blob/main/examples/motion_input_shaping/input_shaper_types.md
状态判据、试验矩阵、算例及风险分解为本文自主分析；未复制原厂图纸或使用非公开控制参数。