一種快速補償運動機構到位誤差的精密定位方法及其裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及定位誤差補償的技術領域，尤其涉及一種快速補償運動機構到位誤差的精密定位方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]微電子元器件的精度要求不斷提高，對精密機械及電子制造裝備和工業制造機器人等數字化裝備的制造精度要求也不斷提高，而制造裝備運動機構的定位誤差問題越發的重要與突顯。在運動機構快速定位與高精度定位的要求下，快速準確地實現定位誤差的補償是一個值得研究和探索的方向。當今對運動機構定位誤差補償的研究還存在著很多不足，特別是還沒有出現一種對定位誤差迅速準確補償的定位裝置及方法。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于解決補償定位裝置的定位誤差緩慢、且準確度低等問題提出一種面向精密機械及電子制造裝備高速運動機構快速精密定位的運動誤差動態可調定位方法及其裝置，利用可伸縮的精密進給智能元件的往復運動，不斷快速地對運動機構的到位誤差進行動態可調的準確補償，提高運動機構的定位精度。
[0004]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0005]—種快速補償運動機構到位誤差的精密定位裝置，包括用于進行補償定位精度的補償元件、用于放置運動機構的基座、用于檢測定位精度的位置檢測裝置和用于控制整個定位補償控制運作的控制系統；
[0006]所述補償元件安裝于所述運動機構。
[0007]優選的，所述補償元件為可輸出快速往復精密運動的精密致動元件。
[0008]優選的，所述精密致動元件為壓電材料或磁致伸縮材料。
[0009]優選的，所述補償元件通過螺釘安裝于所述運動機構。
[0010]優選的，所述運動機構的重復定位誤差在所述補償元件所能補償的作用區間內。
[0011]優選的，所述區間滿足以下條件:補償元件的有效動作距離范圍Λ與所述運動機構的重復定位誤差ε間的關系滿足ε ^ΞΔ ;所述Λ由所述補償元件的型號選型確定，所述ε由所述需要進行定位誤差補償的運動機構性能確定。
[0012]優選的，補償元件的啟動條件滿足以下條件:所述運動機構定位階段的到位振動一個振動周期內的波峰波谷振動幅值Α與開始動作條件的設定觸發值α的關系滿足A <
α ο
[0013]優選的，補償元件進行定位誤差補償的輸出位移滿足以下條件:補償元件進行相應的位移輸出Λ = 1,2,3...)與所述運動機構當前的定位誤差dji = 1，2，3...)，滿足關系Δ ;= d ; (i = 1, 2, 3...) ο
[0014]優選的，所述位置檢測元件由兩個相互配合的位置檢測子元件組成，所述位置檢測子元件組成分別安裝于所述基座和所述補償元件上。
[0015]優選的，如上述所述的一種快速補償運動機構到位誤差的精密定位裝置的定位方法，其包括以下步驟:
[0016]A)、補償元件1的型號選型，所選補償元件1的有效動作距離范圍Λ與所述運動機構的重復定位誤差ε間的關系滿足ε ^ΞΔ;
[0017]Β)、所述位置檢測裝置2測定所述運動機構5的位置信息和運動信息；
[0018]C)、所述控制系統3通過位置檢測裝置2獲得所述運動機構5的到位振動信息，當所述運動機構5的到位振動一個振動周期內的波峰波谷幅值Α滿足預設值α，即滿足啟動條件Α〈 α時，所述控制系統3發送啟動信號給所述補償元件1 ;
[0019]D)、所述位置檢測裝置2獲得所述運動機構5當前的定位誤差山(i = 1，2，3...)，即山為所述運動機構5當前位置與目標定位位置的差值，所述補償元件1依據誤差信息輸出快速往復致動運動，實時地針對每一次運動機構距離目標位置的差值進行動作輸出與補償，補償元件1輸出響應的位移輸出Λ = 1,2, 3...)，滿足關系厶1= (1,(1 =1,2,3...)；
[0020]E)、所述位置檢測裝置2不斷地對運動機構位置進行檢測，所述補償元件1不斷地對定位誤差進行補償，對運動機構超出的誤差山+，補償元件1進行收縮動作，收縮距離Δ i= I di+|，同樣地，對運動機構低于的誤差di，補償元件1進行伸長動作，伸長距離Λ i =
d； I，直到定位誤差山小于理想定位精度δ，即滿足條件(1;〈5時，定位方法結束。
[0021]本發明的有益效果:1、機械結構簡單便捷；2、利用精密致動元件的快速往復進給運動對運動機構的到位誤差進行補償，能夠很好地解決運動機構到位誤差問題，減小運動機構的定位誤差，縮短運動機構的定位時間；3、定位補償方法可實現動態可調且具有針對性的定位誤差補償；4、定位補償方法可快速穩定實現運動機構定位的高精度性能，并對自然波動誤差具有確定的補償作用；5、定位補償方法可對運動機構不同情況的到位誤差(如到位振幅、到位速度、到位加速度等參數不同的情況)產生有效的定位補償作用；6、適于各類運動機構的到位誤差補償。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的一個實施例的結構示意圖；
[0023]圖2是本發明的一個實施例的原理效果圖；
[0024]圖3是本發明的一個實施例的控制流程圖。
[0025]其中:補償元件1、位置檢測裝置2、控制系統3、基座4、運動機構5 ;
[0026]Α-運動機構到位振動波峰波谷幅值；α-開始動作條件的設定觸發值^(i=1，2，3...運動機構在定位階段的定位誤差；Λ -補償元件的動作范圍；Λ i (i =1，2，3...)_補償元件針對運動機構具體定位誤差大小進行的補償動作距離；ε -運動機構的定位精度；S -理想定位精度。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0028]這里需要說明，附圖僅為說明本方案而用的示意圖，并未嚴格按照比例繪制，并未構成對本方案的實質限制。
[0029]—種快速補償運動機構到位誤差的精密定位裝置，包括用于對運動機構5進行補償定位精度的補償元件1、用于放置運動機構的基座4、用于檢測機構定位精度的位置檢測裝置2和用于控制整個運動機構5與定位補償的控制系統3 ;
[0030]所述補償元件1安裝于所述運動機構5上，所述位置檢測裝置2安裝于所述基座4和所述補償元件1，所述位置檢測裝置2用于所述運動機構5的位置檢測與反饋。
[0031]如圖1和圖2所示，快速補償運動機構到位誤差的精密定位裝置包括所述運動機構5、補償元件1、位置檢測裝置2、控制系統3和基座4，所述補償元件1安裝于所述運動機構5上，所述位置檢測裝置2安裝于所述補償元件1和所述基座4上，可通過所述位置檢測裝置2檢測所述運動機構5的位置，獲得到位振動幅度A和定位誤差d。利用所述補償元件1的精密往復進給運動，對所述運動機構5在定位階段的誤差進行動態可調的補償，從而不間斷地將所述運動機構5推向目標位置的定位補償方法。所述運動機構5的位置信息和定位誤差信息由所述位置測量裝置2檢測并傳送信號到所述控制系統3，如所述補償元件1的動作距離或所述運動機構5的移動控制等整個控制運作由所述控制系統3來控制。
[0032]優選的，所述補償元件1為可輸出快速往復精密運動的精密致動元件。通過所述精密致動元件輸出高頻進給運動，所輸出的距離依據所述運動機構5在定位階段當前的位置與目標位置間的距離差值，通過所述精密致動元件輸出相應的位移，有效補償所述運動機構5的定位誤差，并且精密致動元件補償動作的實施開始于所述運動機構5到達目標位置附近進行到位振動的定位階段時期，盡可能地使定位誤差補償與定位過程的時間縮小，快速準確地完成定位誤差補償。
[0033]優選的，所述精密致動元件為壓電材料或磁致伸縮材料。壓電材料具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能，并具有精密位移快速輸出的功能；磁致伸縮材料在磁場作用下，其長度發生變化，可發生位移而做功或在交變磁場作用可發生反復伸張與縮短，從而產生致動動作。
[0034]優選的，