CN101260967A - Xyy精密定位平台的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种XYY精密定位平台的校准方法，用于在单一流程中全部解决执行器校准、解耦和伸缩传感器校准的问题。所述方法通过在XYY精密定位平台外设置一独立的位置传感器，并依次完成执行器校准、伸缩传感器校准和解耦矩阵校准来实现。该方法充分利用了独立于平台的位置传感器，不但用它来做解耦，还用它来做执行器校准和伸缩传感器校准，此外，利用矩阵运算的叠加性质，还可简化解耦过程。本发明的校准方法校准精度高，速度快，可实现全自动校准，对光刻机而言，不额外增加专用设备，完全利用光刻机中的现有设备就可实现。

Description

XYY精密定位平台的校准方法

技术领域

本发明涉及一种平台的校准方法，特别涉及用于芯片制造行业的XYY精密定位平台的校准方法。

背景技术

精密定位平台是精密加工领域的重要工具。例如，光刻机在制造芯片的时候，就是把硅片和掩模分别固定在两个精密定位平台上，以便把掩模上的图形复制到硅片上。

公开号为CN2777335Y的中国专利“一种三自由度精密定位平台”公开了一种精密定位平台，该平台在X方向有一个伸缩机构(该专利中用凸轮和弹性柔性件实现)，Y方向有两个伸缩机构，其原理示意图可参阅图1，图中画出了坐标系，其中，Rz向表示绕Z轴旋转的方向。平台1边缘上的三个点x、y1和y2分别用于表示该一个X向伸缩机构和两个Y向伸缩机构的位置，当伸缩机构在这三个点上伸长或缩短时，平台1便开始运动。通过控制x、y1、y2三个伸缩机构的力的大小和方向，便可实现平台1在X、Y和Rz方向上的运动。

如果把伸缩机构改为其他形式，例如直线电机、丝杠、压电致动器、超声电机等等，或者将整个平台改为X方向具有两个伸缩机构、Y方向具有一个伸缩机构的结构，并不会改变其实质，故将这一类型的平台统称为“XYY平台”。

XYY平台虽然具备结构简单、体积小、没有叠加运动等优点，但在工程实践中，还要解决以下三个问题：

1.执行器的校准问题。

受到电气特性的限制，控制器不能直接带动伸缩机构，而必须通过功率放大部件带动电机，再由电机带动伸缩机构。功率放大部件、电机和伸缩机构共同组成“执行器”。这又进一步带来三个问题：(1)由于功率放大部件有漏电流(用Leak表示)，所以即使控制器的控制值为0(不希望电机运动)，功率放大部件仍然会有微弱的电流送给电机，于是电机不能完全静止；(2)由于功率放大部件的放大倍率(用β表示)有误差，所以电机的实际输出和控制值不同；(3)由于机械误差，最终传递到平台的伸缩量和电机的实际输出又不同。

上述问题的最终后果是：无法把控制器的控制值准确地传递给平台，从而破坏了整个控制系统的伺服性能。如果希望把控制器的控制值准确地传递给平台，就必须做执行器校准。

2.运动的耦合问题。

参见图2，并配合参照图1，设平台1的旋转中心为O，X方向的伸缩机构和平台1边缘的点x相接触。现在要让平台1做旋转运动，则Y方向的两个伸缩机构应一个伸长、一个缩短。但是随着旋转，X方向的伸缩机构会运动到和点x’相接触的位置。因为O到x和O到x’的距离不同，因此平台1在X方向上也会产生移动，即本来只想做Rz运动，却在X方向产生了副作用。这就是“运动的耦合问题”，必须经过解耦才能消除这种耦合。由于加工和装配误差，任何两个平台的耦合关系都不一样，因此必须找到通用、高效的解耦方法。

3.伸缩传感器的校准问题。

为了能迅速确定平台位置，在伸缩机构旁装有伸缩传感器，以便根据各个伸缩机构的伸缩量算出平台的X、Y和Rz坐标。如果伸缩传感器自身有误差，那么算出的平台坐标必然有误差。而伸缩传感器的误差是不可避免的，而且随着长时间运行后的老化，还可能越来越大，因此必须有办法校准伸缩传感器。

以上三个问题，在要求不高的场合影响不大。但是，如果对效率或精度的要求较高(例如光刻机中)，就必须解决这些问题。否则，第一和第二个问题会导致平台经多次调整之后才能到达目标位置(影响效率)，第二和第三个问题会导致平台移动到错误的位置(影响精度)。

上述中国专利“一种三自由度精密定位平台”中，仅根据动力学方程分析了XYY平台的受力关系，没有考虑上述三个问题，因此技术效果不够理想。

美国第6747431号专利(公开日：2004年6月8日)提出了一种执行器校准的方法，但是该方法仅针对电机本身，忽视了功率放大部件的电路误差。

美国第6948254号专利(公开日：2003年9月27日)提出了一种消除定位平台水平位置误差的方法，该方法亦可用于解决运动耦合问题。其缺点是计算量较大，而且需要大量读取标记的位置。在某些设备(例如光刻机)中，读取标记位置需要花费一定的时间，因此大量读取标记位置的后果就是效率低下。

美国第6614617号专利(公开日：2005年9月2日)提出了另一种基于速度误差的执行器校准方法。该方法的优点是对功率放大部件和电机的总误差进行校准，但是在很多设备(例如光刻机)中，缺乏直接测平台运动速度的传感器，通常只能测电机的速度。因此，如果运用上述6948254号专利的方法，则不能对机械误差进行校准。

美国第7256411号专利(公开日：2007年8月14日)提出了一种对线性阵列传感器进行校准的方法，而这种传感器是可以用做伸缩传感器的。但是，如果采用其他类型的传感器做伸缩传感器，就不能使用这钟方法了。此外，该方法还要求额外增加测试样板(test pattern)和鼓轮(drum)，不便于应用。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种在一个流程中全部解决执行器校准、解耦和伸缩传感器校准问题的XYY精密定位平台的校准方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段实现：一种XYY精密定位平台的校准方法，所述平台具有一控制器，所述控制器连接至三个执行器，每个执行器进一步包括一个功率放大部件、一个电机、一个伸缩机构和一个校正部件，所述的三个伸缩机构分别为一个X方向的伸缩机构，记为x伸缩机构，以及两个Y方向的伸缩机构，记为y1、y2伸缩机构，所述控制器还连接至三个伸缩传感器，分别记为x伸缩传感器和y1、y2伸缩传感器，所述的三个伸缩传感器分别用来探测x伸缩机构、y1伸缩机构和y2伸缩机构的伸缩量，所述校准方法包括下列步骤：

(1)执行器校准，用于对来自控制器的控制值F进行校正，以得到校正后的控制值F′，将F′送入功率放大部件，转换成电流值I′后再送入电机；

(2)伸缩传感器校准，使所述平台分别沿X方向和Y方向移动一段距离，通过对平台的坐标及伸缩传感器的探测和计算，分别得到x伸缩传感器和y1、y2伸缩传感器各自的误差比例；

(3)校准解耦矩阵，分别使三个伸缩机构中的两个保持静止，另一个伸长或者缩短一段距离，并通过位置传感器读取平台坐标，以计算出解耦矩阵。

进一步地，步骤(1)中控制值F经所述校正部件变换为F ′，其变换公式为：F′＝F*MC+offset；其中，参数MC和offset按如下方法确定：

任意取一个值of1，作为临时的offset存入校正部件；

关闭控制器，使控制值F变为0；

检测功率放大部件输出的电流，假设其大小为I1，并用参数β表示功率放大部件的放大倍率，用Leak表示功率放大部件的漏电流，则得到一个方程：

I1＝β*of1+Leak；

任意取不同于of1的值of2，并作为新的临时offset存入校正部件；

检测功率放大部件输出的电流，假设其大小为I2，则得到一个方程：

I2＝β*of2+Leak；

解上述两方程，得到β和Leak，则合理的offset和MC分别为：

$\mathrm{offset}=-\frac{\mathrm{Leak}}{\mathrm{\β}};$ $\mathrm{MC}=\frac{1}{\mathrm{\β}*K_f}.$

进一步地，步骤(2)中校准x伸缩传感器的具体步骤是：

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₁，y₁，Rz₁)，读取此时x伸缩传感器的输出，记为bitX₁；

令平台沿X轴移动一段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，检查其Rz是否接近Rz₁，如相差较大则令平台做旋转运动，直到其Rz与Rz₁一致或足够接近；

再次用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₂，Y₂，Rz₂)，读取此时x伸缩传感器的输出，记为bitX₂；

此时，平台在X坐标轴上的实际位移为X₂-X₁，而x伸缩传感器的变化量为bitX₂-bitX₁，因此x伸缩传感器的误差比例为： ${\mathrm{factor}}_x=\frac{X_2-X_1}{{\mathrm{bitX}}_2-{\mathrm{bitX}}_1}.$

进一步地，步骤(2)中校准y1和y2伸缩传感器的具体步骤是：

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₃，Y₃，Rz₃)，读取此时y1伸缩传感器和y2伸缩传感器的输出，分别记为bitY1₃和bitY2₃；

令平台沿Y轴移动一段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，检查其Rz是否接近Rz₃，如相差较大则令平台做旋转运动，直到其Rz与Rz₃一致或足够接近；

再次用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₄，Y₄，Rz₄)，读取此时y1伸缩传感器和y2伸缩传感器的输出，分别记为bitY1₄和bitY2₄；

计算得出y1和y2伸缩传感器的误差比例分别为： ${\mathrm{factor}}_{y1}=\frac{Y_4-Y_3}{{\mathrm{bitY}1}_4-{\mathrm{bitY}1}_3},$ ${\mathrm{factor}}_{y2}=\frac{Y_4-Y_3}{{\mathrm{bitY}2}_4-{\mathrm{bitY}2}_3}.$

进一步地，令解耦矩阵是一个3×3的矩阵，用B表示，则步骤(3)中解耦矩阵的具体计算方法为：

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₁，Y₁，Rz₁)；

令y1伸缩机构和y2伸缩机构保持静止，x伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δx表示这段距离；

用伸缩传感器读取平台的坐标，记为(X₂，Y₂，Rz₂)；

列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_1\\ {\mathrm{\ΔY}}_1\\ {\mathrm{\ΔRz}}_1\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Δx}\\ 0\\ 0\end{array}\right),$ 其中， $\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_1=X_2-X_1\\ {\mathrm{\ΔY}}_1=Y_2-Y_1\\ {\mathrm{\ΔRz}}_1={\mathrm{Rz}}_2-{\mathrm{Rz}}_1\end{array};$

由此方程可以解得解耦矩阵B的第一列的值；

令x伸缩机构和y2伸缩机构保持静止，y1伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δy1表示这段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₃，Y₃，Rz₃)；

列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_2\\ {\mathrm{\ΔY}}_2\\ {\mathrm{\ΔRz}}_2\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}0\\ \mathrm{\Δy}1\\ 0\end{array}\right),$ 其中， $\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_2=X_3-X_2\\ {\mathrm{\ΔY}}_2=Y_3-Y_2\\ {\mathrm{\ΔRz}}_2={\mathrm{Rz}}_3-{\mathrm{Rz}}_2\end{array};$

由此方程可以解得解耦矩阵B的第二列的值；

令x伸缩机构和y1伸缩机构保持静止，y2伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δy2表示这段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₄，Y₄，Rz₄)；

列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_3\\ {\mathrm{\ΔY}}_3\\ {\mathrm{\ΔRz}}_3\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}0\\ 0\\ \mathrm{\Δy}2\end{array}\right),$ 其中， $\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_3=X_4-X_3\\ {\mathrm{\ΔY}}_3=Y_4-Y_3\\ {\mathrm{\ΔRz}}_3={\mathrm{Rz}}_4-{\mathrm{Rz}}_3\end{array};$

由此方程可以解得解耦矩阵B的第三列的值。

本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、执行器的电路误差和机械误差均得到校准；

2、允许使用任何类型的传感器作为伸缩传感器；

3、充分利用独立于XYY精密定位平台的位置传感器，不但用它来做解耦，还用它来做执行器校准和伸缩传感器校准。对光刻机而言，这意味着不额外增加专用设备，完全利用光刻机中的现有设备；

4、利用矩阵运算的叠加性质，简化解耦过程，不再大量读取标记位置，校准精度高，速度快，实现全自动校准。

附图说明

图1为XYY精密定位平台原理图；

图2为XYY精密定位平台运动耦合问题的示意图；

图3为XYY精密定位平台在光刻机中的布置方式示意图；

图4为本发明的执行器校准原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的XYY精密定位平台的校准方法进行详细描述。

图3是XYY平台在光刻机中的一种布置方式。在平台1的上方，有一个位置传感器2，位置传感器2可以探测平台1的位置。由于位置传感器2是独立于平台1的，所以它可以精确地探测到平台1的位置，和平台1是否经过校准无关。于本发明的其它实施例中，位置传感器2也可以装在平台1的侧面或者下面，只要独立于平台1即可。

校准分为三步，次序不可颠倒。详述如下：

第一步：执行器校准

参见图4，其中F为来自控制器的控制值。为了对执行器进行校准，F不是直接进入功率放大部件4，而是先进入校正部件3。校正部件3其实就是一个用硬件或者软件实现的数值运算器，它按如下规则对F进行变换：

F′＝F*MC+offset

接着，F′被送入功率放大部件4，变成电流I′，再送入电机5。电机5在收到I′大的电流时，输出I′*K_f牛顿的力，其中，K_f是电机的推力比，单位是牛顿/安培。

上式中参数MC和offset按如下方法确定：

(1)任意取一个值of1，作为临时的offset存入校正部件3；

(2)关闭控制器，使控制值F变为0；

(3)检测功率放大部件4输出的电流，假设其大小为I1，则得到一个方程：

I1＝β*of1+Leak

(4)任意取不同于of1的值of2，并作为新的临时offset存入校正部件3；

(5)检测功率放大部件4输出的电流，假设其大小为I2，则得到一个方程：

I2＝β*of2+Leak

(6)解上述两方程，得到功率放大部件4的β和Leak，则合理的offset和MC分别为：

$\mathrm{offset}=-\frac{\mathrm{Leak}}{\mathrm{\β}};$ $\mathrm{MC}=\frac{1}{\mathrm{\β}*K_f}$

把这两个合理的值存入校正部件3即可。

第二步：伸缩传感器校准

伸缩传感器校准的基本原理是：若平台1在运动前后，其沿Z轴的旋转量Rz没有变化，则位置传感器2所探测到的平台1的运动距离，等同于伸缩机构的实际伸缩量。

校准x伸缩传感器的步骤是：

(1)用位置传感器2读取平台1的坐标，记为(X₁，Y₁，Rz₁)，读取此时x伸缩传感器的输出，记为bitX₁；

(2)令平台1沿X轴移动一段距离；

(3)用位置传感器2读取平台1的坐标，检查其Rz是否接近Rz₁，如相差较大则令平台1做旋转运动，直到其Rz与Rz₁一致或足够接近；

(4)再次用位置伸缩传感器2读取平台1坐标，记为(X₂，Y₂，Rz₂)。读取此时x伸缩传感器的输出，记为bitX₂；

(5)此时，平台1在X坐标轴上的实际位移为X₂-X₁，而x伸缩传感器的变化量为bitX₂-bitX₁。因此x伸缩传感器的误差比例为：

${\mathrm{factor}}_x=\frac{X_2-X_1}{{\mathrm{bitX}}_2-{\mathrm{bitX}}_1};$

校准y1和y2伸缩传感器的步骤是：

(1)用位置传感器2读取平台1的坐标，记为(X₃，Y₃，Rz₃)，读取此时y1伸缩传感器和y2伸缩传感器的输出，分别记为bitY1₃和bitY2₃；

(2)令平台1沿Y轴移动一段距离；

(3)用位置传感器2读取平台1的坐标，检查其Rz是否接近Rz₃，如相差较大则令平台1做旋转运动，直到其Rz与Rz₃一致或足够接近；

(4)再次用位置传感器2读取平台1的坐标，记为(X₄，Y₄，Rz₄)。读取此时y1伸缩传感器和y2伸缩传感器的输出，分别记为bitY1₄和bitY2₄；

(5)和校准x伸缩传感器相类似，可以分别确定y1和y2伸缩传感器的误差比例：

${\mathrm{factor}}_{y1}=\frac{Y_4-Y_3}{{\mathrm{bitY}1}_4-{\mathrm{bitY}1}_3},$ ${\mathrm{factor}}_{y2}=\frac{Y_4-Y_3}{{\mathrm{bitY}2}_4-{\mathrm{bitY}2}_3}.$

确定了三个伸缩传感器的误差比例之后，只要在伸缩传感器的输出基础上乘以它的误差比例，即可得到实际的伸缩量。

第三步：校准解耦矩阵

解耦矩阵是一个3×3的矩阵，用B表示，校准解耦矩阵的具体步骤是：

(1)用位置传感器2读取平台1的坐标，记为(X₁，Y₁，Rz₁)；

(2)令y1伸缩机构和y2伸缩机构保持静止，x伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δx表示这段距离；

(3)用位置传感器2读取平台1的坐标，记为(X₂，Y₂，Rz₂)；

(4)列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_1\\ {\mathrm{\ΔY}}_1\\ {\mathrm{\ΔRz}}_1\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Δx}\\ 0\\ 0\end{array}\right)$

其中：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_1=X_2-X_1\\ {\mathrm{\ΔY}}_1=Y_2-Y_1\\ {\mathrm{\ΔRz}}_1={\mathrm{Rz}}_2-{\mathrm{Rz}}_1\end{array}$

由此方程可以解得B的第一列的值。

(5)令x伸缩机构和y2伸缩机构保持静止，y1伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δy1表示这段距离；

(6)用位置传感器2读取平台1的坐标，记为(X₃，Y₃，Rz₃)；

(7)列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_2\\ {\mathrm{\ΔY}}_2\\ {\mathrm{\ΔRz}}_2\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}0\\ \mathrm{\Δy}1\\ 0\end{array}\right)$

其中：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_2=X_3-X_2\\ {\mathrm{\ΔY}}_2=Y_3-Y_2\\ {\mathrm{\ΔRz}}_2={\mathrm{Rz}}_3-{\mathrm{Rz}}_2\end{array}$

由此方程可以解得B的第二列的值。

(8)令x伸缩机构和y1伸缩机构保持静止，y2伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δy2表示这段距离；

(9)用位置传感器2读取平台1的坐标，记为(X₄，Y₄，Rz₄)；

(10)列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_3\\ {\mathrm{\ΔY}}_3\\ {\mathrm{\ΔRz}}_3\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}0\\ 0\\ \mathrm{\Δy}2\end{array}\right)$

其中：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_3=X_4-X_3\\ {\mathrm{\ΔY}}_3=Y_4-Y_3\\ {\mathrm{\ΔRz}}_3={\mathrm{Rz}}_4-{\mathrm{Rz}}_3\end{array}$

由此方程可以解得B的第三列的值。

矩阵B确定后，如果需要平台1做(ΔX，ΔY，ΔRz)的位移，则按下式算出三个伸缩机构各自的伸缩量：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Δx}\\ \mathrm{\Δy}1\\ \mathrm{\Δy}2\end{array}\right)=B^{-1}\left(\begin{array}{c}\mathrm{\ΔX}\\ \mathrm{\ΔY}\\ \mathrm{\ΔRz}\end{array}\right)$

平台1就会准确完成所需要的位移，不会有副作用。

综上所述，本发明的XYY精密定位平台的校准方法综合考虑了执行器校准、解耦和伸缩传感器校准问题，在一个流程中全部解决。通过充分利用独立于平台的位置传感器，既可用它来做解耦，还用它来做执行器校准和伸缩传感器校准。此外，利用矩阵运算的叠加性质，简化了解耦过程，不再大量读取标记位置，从而提高了效率。

Claims (5)

1、一种XYY精密定位平台的校准方法，所述平台具有一控制器，所述控制器连接至三个执行器，每个执行器进一步包括一个功率放大部件、一个电机、一个伸缩机构和一个校正部件，所述的三个执行器中一共包括三个伸缩机构，这三个伸缩机构分别为一个X方向的伸缩机构，记为x伸缩机构，以及两个Y方向的伸缩机构，记为y1、y2伸缩机构，所述控制器还连接至三个伸缩传感器，分别记为x伸缩传感器和y1、y2伸缩传感器，其特征在于，所述的三个伸缩传感器分别用来探测x伸缩机构、y1伸缩机构和y2伸缩机构的伸缩量，所述校准方法包括下列步骤：

(1)执行器校准，用于对来自控制器的控制值F进行校正，以得到校正后的控制值F′，将F′送入功率放大部件，转换成电流值I′后再送入电机；

(2)伸缩传感器校准，使所述平台分别沿X方向和Y方向移动一段距离，通过对平台的坐标以及伸缩传感器的探测和计算，分别得到三个伸缩传感器各自的误差比例；

(3)校准解耦矩阵，分别使三个伸缩机构中的两个保持静止，另一个伸长或者缩短一段距离，并通过伸缩传感器读取平台坐标，以计算出解耦矩阵。

2、如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，步骤(1)中，控制值F经所述校正部件变换为F′，其变换公式为：

F′＝F*MC+offset；

其中，参数MC和offset按如下方法确定：

任意取一个值of1，作为临时的offset存入校正部件；

关闭控制器，使控制值F变为0；

检测功率放大部件输出的电流，假设其大小为I1，并用β表示功率放大部件的放大倍率，用Leak表示功率放大部件的漏电流，则得到一个方程：

I1＝β*of1+Leak；

任意取不同于of1的值of2，并作为新的临时offset存入校正部件；

检测功率放大部件输出的电流，假设其大小为I2，则得到一个方程：

I2＝β*of2+Leak；

解上述两方程，得到功率放大部件的β和Leak，则合理的offset和MC分别为：

$\mathrm{offset}=-\frac{\mathrm{Leak}}{\mathrm{\β}};$ $\mathrm{MC}=\frac{1}{\mathrm{\β}*K_f}.$

3、如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，步骤(2)中，校准x伸缩传感器的具体步骤是：

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₁，Y₁，Rz₁)，读取此时x伸缩传感器的输出，记为bitX₁；

令平台沿X轴移动一段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，检查其Rz是否接近Rz₁，如相差较大则令平台做旋转运动，直到其Rz与Rz₁一致或足够接近；

再次用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₂，Y₂，Rz₂)，读取此时x伸缩传感器的输出，记为bitX₂；

此时，平台在X坐标轴上的实际位移为X₂-X₁，而x伸缩传感器的变化量为bitX₂-bitX₁，因此x伸缩传感器的误差比例为： ${\mathrm{factor}}_x=\frac{X_2-X_1}{{\mathrm{bitX}}_2-{\mathrm{bitX}}_1}.$

4、如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，步骤(2)中，校准y1和y2伸缩传感器的具体步骤是：

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₃，Y₃，Rz₃)，读取此时y1伸缩传感器和y2伸缩传感器的输出，分别记为bitY1₃和bitY2₃；

令平台沿Y轴移动一段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，检查其Rz是否接近Rz₃，如相差较大则令平台做旋转运动，直到其Rz与Rz₃一致或足够接近；

再次用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₄，Y₄，Rz₄)，读取此时y1伸缩传感器和y2伸缩传感器的输出，分别记为bitY1₄和bitY2₄；

计算得出y1和y2伸缩传感器的误差比例分别为： ${\mathrm{factor}}_{y1}=\frac{Y_4-Y_3}{{\mathrm{bitY}1}_4-{\mathrm{bitY}1}_3},$ ${\mathrm{factor}}_{y2}=\frac{Y_4-Y_3}{{\mathrm{bitY}2}_4-{\mathrm{bitY}2}_3}.$

5、如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，令解耦矩阵是一个3×3的矩阵，用B表示，则步骤(3)中，解耦矩阵的具体计算方法为：

用伸缩传感器读取平台的坐标，记为(X₁，Y₁，Rz₁)；

令y1伸缩机构和y2伸缩机构保持静止，x伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δx表示这段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₂，Y₂，Rz₂)；

列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_1\\ {\mathrm{\ΔY}}_1\\ {\mathrm{\ΔRz}}_1\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Δx}\\ 0\\ 0\end{array}\right),$ 其中， $\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_1=X_2-X_1\\ {\mathrm{\ΔY}}_1=Y_2-Y_1\\ {\mathrm{\ΔRz}}_1={\mathrm{Rz}}_2-{\mathrm{Rz}}_1\end{array};$

由此方程可以解得解耦矩阵B的第一列的值；

令x伸缩机构和y2伸缩机构保持静止，y1伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δy1表示这段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₃，Y₃，Rz₃)；

列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_2\\ {\mathrm{\ΔY}}_2\\ {\mathrm{\ΔRz}}_2\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}0\\ \mathrm{\Δy}1\\ 0\end{array}\right),$ 其中， $\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_2=X_3-X_2\\ {\mathrm{\ΔY}}_2=Y_3-Y_2\\ {\mathrm{\ΔRz}}_2={\mathrm{Rz}}_3-{\mathrm{Rz}}_2\end{array};$

由此方程可以解得解耦矩阵B的第二列的值；

令x伸缩机构和y1伸缩机构保持静止，y2伸缩机构伸长或者缩短一段距离，用Δy2表示这段距离；

用位置传感器读取平台的坐标，记为(X₄，Y₄，Rz₄)；

列出一个方程：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_3\\ {\mathrm{\ΔY}}_3\\ {\mathrm{\ΔRz}}_3\end{array}\right)=B\left(\begin{array}{c}0\\ 0\\ \mathrm{\Δy}2\end{array}\right),$ 其中， $\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_3=X_4-X_3\\ {\mathrm{\ΔY}}_3=Y_4-Y_3\\ {\mathrm{\ΔRz}}_3={\mathrm{Rz}}_4-{\mathrm{Rz}}_3\end{array};$

由此方程可以解得解耦矩阵B的第三列的值。

Images