[發明專利]運動平臺系統的平面定位補償方法

有效

• 申請號: 201410150200.5
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN105094051B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 黨江濤;黃建華;李賓
• 申請（專利權）人: 睿勵科學儀器（上海）有限公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明總的涉及工裝技術領域，尤其涉及一種在精密測量等領域中使用的運動平臺系統的平面定位補償方法。

背景技術

運動平臺廣泛使用在精密測量等領域。需要測量或者操作的物體放在運動平臺的卡盤上，運動平臺在氣體壓力或者精密電機的牽引下移動物體到指定位置。由于運動平臺的原理、機械、氣浮等原因，運動平臺最終位置和操作者期望的位置有微小的差別。這種微小的差別將會給后繼的測量和操作帶進誤差。

運動平臺系統本身具有平面位置的二維補償，但是一般在離線(即，沒有安裝到測量機臺中)情況下定標完成，與在線(即，已安裝到測量機臺中)情況相比，運行環境(主要是溫度、濕度的變化)相差較大，沒有反映出運動平臺的軸正交性和安裝帶入的誤差，這就導致離線得到的二維補償一般無法滿足在線測量時的定位精度需求。另外，長期使用運動平臺系統后，補償量會發生變化，此時尤其需要重新確定補償量。

發明內容

運動平臺系統運動不準確的原因主要有兩方面：一是運動平臺坐標系的x，y軸不正交，二是x，y軸的讀數本身不均勻。本發明的目的在于改進上述現有技術中的不足，提出一種運動平臺系統的平面定位補償方法，可以從圖案識別獲取的各個圖案的坐標來同時補償運動平臺這兩方面的偏差。

所述運動平臺系統包括運動平臺以及對所述運動平臺上的物體進行測量的測量機臺，根據本發明，運動平臺系統的平面定位補償方法包括：a、選定標準量具，使其隨運動平臺一起運動，所述標準量具上具有多個精密等間距圖案；b、使用測量機臺的圖案識別系統識別所述標準量具上的各個圖案在運動平臺中的識別坐標值；c、由所述識別坐標值擬合出圖案間距和各個圖案的修正坐標值；d、由所述修正坐標值與所述識別坐標值的差值，得出各個圖案位置處需要的補償量。

在一些情形下，使用的標準量具可以為標準硅片，其表面刻蝕尺寸精密的容易識別的圖案，圖案在水平和垂直方向等間距重復出現，每個單元稱為一個Die。測量時，標準硅片吸附在運動平臺的卡盤上，隨著運動平臺一起運動。

在本發明的方法中，利用測量機臺附帶的圖案識別系統識別出標準硅片上各個圖案的坐標，即運動平臺中的識別坐標值。獲取的標準硅片上各個圖案的識別坐標值包含兩方面的偏差，即x，y軸不正交以及x，y軸的讀數不均勻。由這些識別坐標值可以擬合出圖案間距(Die尺寸)和各個圖案的修正坐標值。通過測量機臺的正交坐標系與運動平臺坐標系之間的換算關系來換算識別坐標值和修正坐標值，各個圖案的修正坐標值與識別坐標值之差就是各個圖案位置處需要的補償量。標準硅片上其余位置的補償量可以通過插值的辦法給出。為了以后使用的方便，保證插值的精度，所述圖案識別系統的掃描隊列中包括所有的相同圖案。

從上述描述可以看出，本發明提供了一種運動平臺系統誤差補償的二維表方法。該方法借助圖像識別和標準硅片，對運動平臺系統的軸正交性和刻度均勻性同時做出補償。標準硅片作為運動平臺的標準量具，標準長度就是標準硅片上的精密等間距圖案，圖案識別系統輔助識別出圖案的坐標，由此給出當前運動平臺的長度與標準長度的換算關系。所得到的運動平臺系統的平面補償表能在線進行，并且在補償量發生變化時，可以在原有補償表的基礎上對進一步運行的狀況進行更新。由于本方法中使用數學擬合的方法，而不絕對依賴于某一點的識別，提高了x，y軸不正交和讀數不均勻的補償結果的可信度。

具體實施方式

下面詳細討論應用本發明運動平臺系統的平面定位補償方法的具體實施例的實施和使用。然而，應當理解，所討論的具體實施例僅僅示范性地說明實施和使用本發明的特定方式，而非限制本發明的范圍。

掃描標準硅片表面得到的原始數據包括運動平臺實際運行至的位置、識別出的圖案像素位置等信息。由運動平臺實際運行至的位置、識別出的圖案像素位置以及每個像素等效的距離可以計算出每個圖案被識別出的位置在運動平臺中的坐標數值。

假設運動平臺坐標系為x，y軸，它與測量機臺的正交坐標系的X，Y軸的關系是：Y軸和y軸平行，X軸與x軸的角度是θ₁，因此兩個坐標系的坐標可以建立數量關系如下：

(式1)

上式可換算出各個圖案在運動平臺中的識別坐標值(x，y)。

更一般的情況下，正交坐標系旋轉了一個角度θ₂，因此最終二者轉換關系為：

(式2)