[發明專利]一種運動軸熱誤差動態補償方法

在審

• 申請號: 202211093728.4
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115629572A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 王敕;卜佳俊;趙亞利;尚明偉;王東旭;陳柏;王旦
• 申請（專利權）人: 浙江大學;蘇州艾科瑞思智能裝備股份有限公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 蘇州瑞光知識產權代理事務所(普通合伙) 32359
• 代理人: 殷瑜

本發明公開了一種運動軸熱誤差動態補償方法，包括以下步驟：S1、建立模型：建立運動軸的三維模型并導入仿真軟件中；S2、邊界條件計算：定義運動副的運動參數、冷卻液的入口速度和出口壓力、運動副粘性阻尼和環境溫度，根據上述定義計算邊界條件；S3、模型仿真：根據計算得到的邊界條件，在仿真軟件中對運動軸三維模型對進行熱力學和靜力學有限元仿真分析，得到仿真結果；S4、熱誤差模型建立；S5、熱誤差補償：將熱誤差預測模型嵌入運動軸數控系統中，實現運動軸的熱誤差補償。本發明相較于現有技術，有效消除芯片加工過程中運動軸熱誤差導致的定位精度問題。

技術領域

本發明屬于運動軸誤差補償領域，尤其涉及一種運動軸熱誤差動態補償方法。

背景技術

芯片加工過程中，通常需要通過運動軸實現芯片的位置移動。如中國專利CN1988121B中公開了一種用于在基板上安裝倒裝芯片的方法，并具體公開了為了位置準確地將半導體芯片2上的凸點1安置到基板位置3上的焊盤10，由此凸點1和焊盤10以必要的準確性相互重疊，須使三個自由度達成一致，即半導體芯片2相對于基板位置3的位置和取向(旋轉位置)的平移位置(其特征由兩個坐標描述)和取向(旋轉位置)(其特征由旋轉角度描述)。每個自由度被指派給至少一個運動軸。每個運動軸被指派給驅動器，由此可以執行對應的移動。

運動軸在高加速運動時會不可避免的產生熱量，運動軸發熱嚴重處的工件由于溫度變化，出現熱脹冷縮，導致運動軸出現熱誤差(熱量造成的定位誤差)，影響定位精度。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種運動軸熱誤差動態補償方法，有效消除芯片加工過程中運動軸熱誤差導致的定位精度問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：一種運動軸熱誤差動態補償方法，包括以下步驟：

S1、建立模型：建立運動軸的三維模型并導入仿真軟件中；

S2、邊界條件計算：定義運動副的運動參數、冷卻液的入口速度和出口壓力、運動副粘性阻尼和環境溫度，根據上述定義計算邊界條件；

S3、模型仿真：根據計算得到的邊界條件，在仿真軟件中對運動軸三維模型對進行熱力學和靜力學有限元仿真分析，得到仿真結果；

S4、熱誤差模型建立：改變運動副的運動參數，重復進行上述步驟S2-S3，根據仿真結果，通過“參數掃描”方式得到一系列運動副的運動參數和末端姿態輸出的數據點，建立熱誤差預測模型；

S5、熱誤差補償：將熱誤差預測模型嵌入運動軸數控系統中，實現運動軸的熱誤差補償。

作為上述技術方案的進一步描述：

在步驟S2中，利用仿真軟件的多體動力學模塊、傳熱模塊、固體力學模塊、CFD模塊進行多物理場耦合，實現運動軸三維模型的有限元仿真。

作為上述技術方案的進一步描述：

在步驟S2中，運動參數包括運動副的扭矩。

作為上述技術方案的進一步描述：

在步驟S2中，在步驟S2中，仿真結果包括用于顯示運動軸溫度分布的溫度云圖、用于顯示運動軸熱變形量變化的變形圖和用于顯示運動軸機械末端姿態變化的時間-位移探針曲線。

作為上述技術方案的進一步描述：

在步驟S4中，構建以運動副的運動參數作為輸入、熱誤差數據作為輸出的灰色神經網絡熱誤差預測模型。

作為上述技術方案的進一步描述：

在步驟S5中，熱誤差預測模型根據輸入的運動副運動參數，輸出熱誤差數據，運動軸數控系統根據熱誤差數據進行熱誤差補償。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：