測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精度測量領(lǐng)域，特別是涉及測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些自動化設(shè)備中，產(chǎn)品加工精度的要求越來越高，設(shè)備中運動平臺的定位精度將決定產(chǎn)品品質(zhì)是否合格，定位精度不足將導(dǎo)致不良率上升。運動平臺的定位精度對自動化設(shè)備的整體性能起到?jīng)Q定性的作用。如在激光切割設(shè)備中的運動平臺在對工件進行切割加工過程中，需要精確定位工件的位置才能實現(xiàn)高精度的切割，運動平臺的定位精度直接影響了對工件的加工精度。
[0003]目前，一般采用激光干涉儀來測量與校準(zhǔn)運動平臺的定位精度，但是激光干涉儀價格昂貴、操作復(fù)雜、不易攜帶，不適合用于設(shè)備的批量生產(chǎn)與檢驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度的方法與裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)測量儀器價格昂貴、操作復(fù)雜、不易攜帶的問題。
[0005]—種測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度的裝置，包括運動平臺、固定于所述運動平臺上的標(biāo)定尺、設(shè)于所述標(biāo)定尺上方的測量相機、及用于控制所述運動平臺的運動控制模塊，所述標(biāo)定尺的定位精度高于所述運動平臺的定位精度;所述運動平臺依照所述運動控制模塊預(yù)設(shè)的步距運轉(zhuǎn)，所述測量相機攝取預(yù)設(shè)步距期間內(nèi)所述標(biāo)定尺的刻度線變化信息，所述運動控制模塊通過所述標(biāo)定尺的刻度線變化信息計算出在一定預(yù)設(shè)步距期間內(nèi)的實際行進距離并依據(jù)所述實際行進距離與預(yù)設(shè)步距之間的偏差值調(diào)整預(yù)設(shè)步距。
[0006]優(yōu)選地，所述標(biāo)定尺的刻度線包括一個中心點、及自該中心點延伸出來的邊線。
[0007]優(yōu)選地，所述標(biāo)定尺上的刻度線圖形設(shè)計為“X”形狀。
[0008]優(yōu)選地，若所述標(biāo)定尺與所述運動平臺的運動方向不一致時:先測量所述“X”形刻度線延伸出的邊線的長度與運動方向?qū)?yīng)的長度值，再通過勾股定理計算出運動方向與所述“X”形刻度線之間的夾角Θ;則，所述標(biāo)定尺的運行距離乘以夾角Θ的余弦值即為運動平臺的實際運行距離。
[0009]優(yōu)選地，所述測量相機采用全局曝光C⑶相機，所述測量相機的像素為1600x1200，每個像元的尺寸為4.4um，配置放大倍率為10倍的顯微鏡頭。
[0010]—種測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度的方法，包括:
[0011 ]發(fā)送啟動指令給運動平臺使運動平臺以設(shè)定步距運轉(zhuǎn)；
[0012]獲取固定于運動平臺上的標(biāo)定尺在一定預(yù)設(shè)步距期間的刻度線變化信息；
[0013]依據(jù)所述獲取的標(biāo)定尺的刻度線信息計算出在一定預(yù)設(shè)步距內(nèi)運動平臺的實際行進距離，所述標(biāo)定尺的定位精度高于所述運動平臺的定位精度；
[0014]將所述實際行進距離與所述預(yù)設(shè)步距進行比較獲得偏差值；
[0015]利用獲得的偏差值校準(zhǔn)調(diào)整所述運動平臺的步距。
[0016]優(yōu)選地，所述運動平臺設(shè)有驅(qū)動電機并通過運動控制模塊進行控制，所述運動控制模塊用于啟動、關(guān)閉所述運動平臺、及為所述運動平臺設(shè)定步距。
[0017]優(yōu)選地，所述標(biāo)定尺上的刻度線圖形設(shè)計為“X”形狀。
[0018]優(yōu)選地，依據(jù)所述獲取的標(biāo)定尺的刻度線信息計算出在一定預(yù)設(shè)步距內(nèi)的實際行進距離，包括:
[0019]測量所述“X”形刻度線延伸出的邊線的長度與運動方向?qū)?yīng)的長度值；
[0020]利用測量得到的兩個長度值依據(jù)勾股定理計算出運動方向與所述“X”形刻度線之間的夾角Θ;
[0021]將所述標(biāo)定尺的實際行進距離乘以夾角Θ的余弦值獲得運動平臺的實際運行距離。
[0022]優(yōu)選地，利用獲得的偏差值校準(zhǔn)調(diào)整所述運動平臺的步距，包括:
[0023]通過所述偏差值調(diào)整所述運動平臺設(shè)定的步距值；
[0024]將所述調(diào)整后的步距值指令傳送給所述運動平臺的電機執(zhí)行。
[0025]本申請實施例采用的上述至少一個技術(shù)方案能夠達到以下有益效果:在運動平臺上固定一個高精度標(biāo)定尺，通過計算在一定預(yù)設(shè)步距內(nèi)所述高精度標(biāo)定尺的實際移動距離計算出在預(yù)設(shè)步距內(nèi)所述運動平臺的實際移動距離，從而得出所述實際移動距離與預(yù)設(shè)步距之間的偏差值，并以此偏差值來校準(zhǔn)所述運動平臺的精度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中激光干涉儀價格昂貴、操作復(fù)雜、不易攜帶，不適合用于設(shè)備的批量生產(chǎn)與檢驗的問題。
【附圖說明】
[0026]圖1為本申請測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度裝置的布局示意圖；
[0027]圖2為本申請測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度的標(biāo)定尺的平面視圖；
[0028]圖3為本申請測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0030]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”、“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
[0031]實施例1
[0032]如圖1所示，本申請實施例1的測量及校準(zhǔn)運動平臺定位精度的裝置包括運動平臺301、固定于所述運動平臺301上的高精度標(biāo)定尺101、設(shè)于所述高精度標(biāo)定尺101上方的測量相機201、及用于控制所述運動平臺301的運動控制模塊Cl。所述運動控制模塊Cl具有運算與控制功能，所述運動平臺301由電機驅(qū)動做直線運動，所述運動控制模塊Cl接收來自測量相機201的測量數(shù)據(jù)并計算運動平臺的運動誤差值，再將誤差值傳送給運動平臺301的電機以校準(zhǔn)運動平臺301的移動精度。
[0033]所述高精度標(biāo)定尺101固定于所述運動平臺301上后，所述運動平臺301的移動量即是高精度標(biāo)定尺101的移動量。所述高精度標(biāo)定尺101的精度等級高于所述運動平臺301的定位精度，最佳實施例是所述高精度標(biāo)定尺101的定位精度是運動平臺301的十倍，本實施例中采用顯微鏡標(biāo)定用的量塊，其他實施例中也可采用其它類型的標(biāo)定塊。
[0034]請參閱圖2所示，所述高精度標(biāo)定尺101上的定位圖形設(shè)計為“X”形狀，當(dāng)所述高精度標(biāo)定尺101在安裝時與運動平臺301運動方向不平行導(dǎo)致存在測量誤差時:首先通過測量所述“X”形刻度線的邊線與運動方向之間的夾角Θ，即測量所述“X”形刻度線延伸出的邊線的長度與運動方向?qū)?yīng)的長度值，而后通過勾股定理計算出運動方向與所述“X”形刻度線之間的夾角Θ;此時，所述高精度標(biāo)定尺101的運行距離L*COS0即為運動平臺301的實際運行距離。
[0035]在其他實施方式中，所述高精度標(biāo)定尺101上的刻度線不限于“X”形，刻度線具備一個中心點、及自該中心點向外延伸出來的邊線即可。
[0036]當(dāng)需要測量其它方向的運動平臺301的定位精度時只需要將高精度標(biāo)定尺101旋轉(zhuǎn)角度后重新固定即可。
[0037]所述測量相機201采用全局曝光的CCD相機，可以抓拍高速運動的物體，運動平臺301可以連續(xù)運動而不需要每步進一個步距停一下，提高了測量與校準(zhǔn)運動平臺定位精度的效率。所述測量相機201的像素為1600x1200，每個像元的尺寸為4.4um，且配置放大倍率為1倍的顯微鏡頭，如此，每個像元對應(yīng)到高精度標(biāo)定尺101上的尺寸為4.4um/10 =
0.44Um，即系統(tǒng)的像素級分辨率為0.44Um。所以，所述測量相機的測量視場為:1600X4.4um= 7040um，1200x4.4um = 5280um。
[0038]當(dāng)所述運動控制模塊Cl啟動所述運動平臺301的電機驅(qū)動運動平臺301運轉(zhuǎn)后，所述運動平臺301按照運動控制模塊Cl設(shè)定的步距運轉(zhuǎn);所述測量相機201拍攝所述高精度標(biāo)定尺101的刻度線變化信息，并發(fā)送給運動控制模塊Cl;所述運動控制模塊Cl依據(jù)所述刻度線變化信息計算出高精度標(biāo)定尺101在所述運動平臺301預(yù)設(shè)步距動作后的實際行進距離，并將該實際行進距離與所述運動控制模塊Cl設(shè)定的步距進行比較得到偏差值Σδ(1;所述運動控制模塊Cl利用該偏差值Σ Sd補償所述運動平臺301，即將偏差值取反后補償?shù)剿鲞\動控制模塊Cl中，如運動控制模塊Cl的設(shè)定步距值是10mm，測量后獲得的實際行進距離是10.05mm，則偏差值Σ