[發明專利]一種重心位置測量方法及系統

有效

• 申請號: 201910068383.9
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109738119B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 李小清;陳鵬;陳學東
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明屬于超精密主動減振相關技術領域，其公開了一種重心位置的測量方法。所述方法采用重心測量系統實現，該重心測量系統包括控制器和兩個以上的主動減振器，每個所述主動減振器配合有執行器及傳感器，所述主動減振器用于支撐負載，并在各主動減振器處形成支撐點，該測量方法包括：S1啟動重心測量系統，控制器調整各執行器的出力幅值，使得負載只存在重力方向的響應；S2根據各執行器出力幅值及相鄰支撐點間的距離計算獲得所述負載的重心位置。本發明還公開了一種對應的測量系統。本發明的測量方法，實現了精密主動減振器負載重心的快速識別，并且不借助額外傳感器，過程對設備影響小，測量精度高。

技術領域

本發明屬于精密減振技術領域，更具體地，涉及一種重心位置測量方法及系統，該測量方法可用于光刻機、掃描電鏡、精密加工設備、精密儀器、光學實驗設備、精密醫療設備等精密加工裝備重心的測量。

背景技術

隨著科技的發展，以光刻機、掃描電鏡等為代表的超精密設備的應用越來越廣泛，其制造和測量的精度也越來越接近物理極限。在微/納米加工或測量的過程中，環境振動成為了制約其精度的瓶頸問題。光刻機、掃描電鏡等精密加工裝備、設備不僅需要放置在精密主動減振器上進行工作，必要時，也需要精密主動減振器為其提供激勵源，方便檢測設備故障，分析動力學特性等。由于精密裝備、設備結構復雜，且含有運動部件，其重心位置難以理論計算確定，需要通過一定的方法進行現場檢測。

現有重心測量方案普遍通過吊裝實驗或力傳感器等方法，但是此類方法不適用于設備不便移動或系統不便額外加裝力傳感器的場合，尤其不適用于如光刻機、掃描電鏡的設備不方便大幅移動的精密設備或儀器，其支撐部件主動減振器也不便于額外加裝力傳感器。其次，在某些精密設備的重心測量過程中，負載的重心位置是隨時變化的，如光刻機在工作過程中，掩摸臺和硅片沿Y方向以一定的速比反向運動，完成一場曝光后，硅片臺沿X方向步進到下一場并繼續曝光，傳統的重心測量方法，難以適應這種動態變化負載的重心測量。此外，傳統的吊裝實驗或力傳感器等方法，尤其是吊裝實驗法，其測量的重心精度難以滿足精密儀器或設備的精度要求。因此，研究適用于光刻機、掃描電鏡、精密加工設備、精密儀器、光學實驗設備、精密醫療設備等精密加工裝備重心的測量方法及設備具有十分重要的意義。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種重心位置測量方法，其目的在于，使主動減振器的執行機構以一定的方法對系統施加激勵力，通過振動傳感器測量系統響應進行反饋，不斷迭代各執行機構的激勵力大小，最終達到各個傳感器響應相同或響應之差小于目標值，最終通過各執行機構激勵力幅值比計算出負載的重心位置，實現了精密主動減振器負載重心的快速識別，并且不借助額外傳感器，識別迅速，過程對設備影響小，易于實現。

為了實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供一種重心位置的測量方法，其特征在于，采用重心測量系統實現，該重心測量系統包括控制器和兩個以上的主動減振器，每個所述主動減振器配合有執行器及傳感器，所述主動減振器用于支撐負載，并在各主動減振器處形成支撐點，該重心位置的測量方法包括如下步驟：

S1啟動重心測量系統，控制器調整各執行器的出力幅值，使得負載只存在重力方向的響應；

S2根據各執行器出力幅值及相鄰支撐點間的距離計算獲得所述負載的重心位置。

進一步的，所述S1包括以下步驟：

S11所述控制器控制其中一個執行器的激勵幅值正弦出力不變，其他各執行器與所述其中一個執行器以同相位、同頻率ω、不同激勵幅值正弦出力，以對所述負載進行持續激勵；

S12所述傳感器持續采集所述主動減振器的響應信號；

S13對所述響應信號進行處理，提取各所述主動減振器在頻率ω處的響應幅值；