[發(fā)明專利]一種工件臺微動部分機械參數(shù)估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310295948.X
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103366063A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 陳興林;王一光;李曉杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種工件臺微動部分機械參數(shù)估計方法，其特征在于工件臺微動部分機械參數(shù)估計方法按以下步驟實現(xiàn)：

一、根據(jù)音圈電機的安裝位置和角度建立工件臺微動部分質(zhì)心驅(qū)動力及轉矩與音圈電機驅(qū)動力之間的轉換關系；

二、建立曝光中心與工件臺微動部分質(zhì)心之間的位置關系；

三、將步驟二得到的位置關系二次求導并忽略一次微分項，得到工件臺微動部分質(zhì)心與曝光中心的加速度關系；

四、根據(jù)牛頓第二定律得出作用在工件臺微動部分質(zhì)心上的驅(qū)動力及轉矩與曝光區(qū)域中心加速度的關系式

Fcog=Mcog·Q·x..y..r..zz..r..xr..y]]>其中Mcog=m000000m000000Jz000000m000000Jx000000Jy]]>

m為工件臺微動部分質(zhì)量，J_x，J_y，J_z為工件臺微動部分相對于x，y，z軸的轉動慣量；

五、利用步驟一和步驟四所得結果列寫關于質(zhì)心驅(qū)動力及轉矩的等式，得到曝光中心位置和音圈電機驅(qū)動力之間的關系式；

六、計算實際含有測量誤差的工件臺微動部分質(zhì)心位置和水平方向音圈電機安裝角度為

x‾0=x0+Δx0y‾0=y0+Δy0z‾0=z0+Δz0θ‾1=θ1+Δθ1θ‾2=θ2+Δθ2θ‾3=θ3+Δθ3,]]>其中Δx₀，Δy₀，Δz₀為工件臺微動部分質(zhì)心位置誤差，Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃為工件臺微動部分水平方向音圈電機安裝角度誤差，為實際含有測量位置誤差的工件臺微動部分質(zhì)心位置，為實際含有測量角度誤差的工件臺微動部分水平方向音圈電機安裝角度；

七、在工件臺微動部分包含質(zhì)心位置誤差Δx₀，Δy₀，Δz₀，并且包含水平方向音圈電機安裝角度誤差Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃的情況下，由平面幾何計算出含有測量誤差的L₁-L₁₀的實際值；

L‾1=L1-Δx02+Δy02·cos[arctanΔy0Δx0-(π2-θ1-Δθ1)]L‾2=L2+Δx02+Δy02·sin(θ2+Δθ2-arctanΔy0Δx0)L‾3=(L3+Δy0)cos(θ3+Δθ3)L‾4=L4+Δz0L‾5=L5-Δy0L‾6=L6+Δy0L‾7=L7+Δz0L‾8=L8+Δx0L‾9=L9+Δx0L‾10=L10-Δx0]]>其中為含有位置誤差的質(zhì)心到f₁-f₃方向上的距離；為含有位置誤差的質(zhì)心到f₁-f₃所在平面的豎直距離；為含有位置誤差的質(zhì)心到f₄，f₅(f₆)方向上的距離；為含有位置誤差的質(zhì)心到f₄-f₆方向上的距離；

八、在工件臺微動部分包含質(zhì)心位置誤差Δx₀，Δy₀，Δz₀的情況下，利用步驟三中的方法計算含有測量誤差的Q可得

QΔ=10-(y+y‾0)00z+z‾001x+x‾00-(z+z‾0)00010000001y+y‾0-(x+x‾0)000010000001]]>

其中Q_Δ為工件臺微動部分含有質(zhì)心位置誤差Δx₀，Δy₀，Δz₀條件下的轉換矩陣Q；

九、在工件臺微動部分包含質(zhì)心位置誤差Δx₀，Δy₀，Δz₀，并且包含水平方向音圈電機安裝角度誤差Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃的情況下，利用步驟一中的方法計算對應的含有測量誤差的轉換關系矩陣L可得

LΔ=-cosθ‾1-cosθ‾2cosθ‾3000sinθ‾1-sinθ‾2sinθ‾3000L‾1L‾2L‾3000000111-L‾4sinθ‾1L‾4sinθ‾2L‾4sinθ‾3-L‾5L‾6L‾6-L‾7cosθ‾1-L‾7cosθ‾2L‾7cosθ‾3-L‾8-L‾9L‾10]]>

其中L_Δ為工件臺微動部分包含質(zhì)心位置誤差Δx₀，Δy₀，Δz₀、水平方向音圈電機安裝角度誤差Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃條件下的轉換矩陣；

十、利用步驟八和步驟九所得結果建立誤差模型，列寫在工件臺微動部分包含質(zhì)心位置誤差Δx₀，Δy₀，Δz₀，并且包含水平方向音圈電機安裝角度誤差Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃的情況下，曝光中心位置和音圈電機驅(qū)動力之間的關系式：

S′=D′·f1f2f3f4f5f6]]>

其中D′=1s2·QΔ-1·M-1·LΔ=QΔ-1·1ms20000001ms20000001Jzs20000001ms20000001Jxs20000001Jys2·LΔ]]>

S′為在工件臺微動部分包含質(zhì)心位置誤差Δx₀，Δy₀，Δz₀，并且包含水平方向音圈電機安裝角度誤差Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃的情況下，工件臺微動部分的六自由度輸出；

十一、列寫位移差方程：

S′-S=1s2·(QΔ-1·M-1·LΔ-Q-1·M-1·L)·f1f2f3f4f5f6]]>

十二、對工件臺微動部分六個音圈電機施加常值恒定力f₁-f₆，施力時間t，通過試驗測得[x′_t?y′_t?r′_zt?z′_t?r′_xt?r′_yt]^T，其中x′_t，y′_t，r′_zt，z′_t，r′_xt，r′_yt為工件臺微動部分六個自由度在時刻t的實際輸出；

十三、利用步驟五的結果，用計算機仿真在給定常值恒力f₁-f₆作用下，施力時間t，仿真得[x_t?y_t?r_zt?z_t?r_xt?r_yt]^T，其中x_t，y_t，r_zt，z_t，r_xt，r_yt為工件臺在無質(zhì)心位置誤差和音圈電機安裝角度誤差的情況下微動部分六個自由度的仿真輸出；

十四、將步驟十二和步驟十三的結果代入步驟十一中的位移差方程，令S′＝[x′_t?y′_tr′_zt?z′_t?r′_xt?r′_yt]^T，S＝[x_t?y_t?r_zt?z_t?r_xt?r_yt]^T，通過解方程組得Δx₀，Δy₀，Δz₀，Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃。