CN103419081A - 床台同步定位补偿系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种床台同步定位补偿系统，其不论是使用单一的床台定位装置或是使用多个床台定位装置并连结为大型移动床台，可适应各种不同外型及不同尺寸的工件量测。可利用至少一X轴定位模块、至少一Y轴定位模块将工件调整定位，由至少二个量测元件根据X轴定位模块及Y轴定位模块的运动，精准地量测工件的基准点；再利用控制模块根据工件的基准点与加工工具间的位置误差，以控制床台定位装置的移动平台移动来补偿位置误差，使得加工制作能更加地快速及精确。

Description

床台同步定位补偿系统

技术领域

本发明涉及一种床台同步定位补偿系统，特别涉及一种能对不同外型、不同尺寸大小的工件进行精准定位及自动位置误差补偿的床台同步定位补偿系统。

背景技术

随着光电科技、半导体产业、精密机械加工技术不断得向上发展，所生产的产品微小化程度高，或者适应产品特有大尺寸的制作要求；因此，对产品尺寸精度要求也日趋严格。产品加工精度主要来自于工作平台与加工工具间的回复原点、移动及误差补偿。

如图1所示，为现有技术的平面床台定位结构的示意图，其是将至少一加工件10放置于一移动平台12，加工系统14具有一机械式的寻边器142，自动寻找加工件10位置，以作为加工件10的基准承靠边；并利用加工系统14的加工工具144对加工件10进行加工动作。然而，此结构仅能针对相同外型及尺寸的工件进行原点搜寻与线性移动来定位加工件位置，故局限了加工条件，且也无法自动补偿加工件10基准点与加工系统14基准原点之间的变异误差，导致无法精确解析加工件位置。

再如图2所示，为现有技术的具CCD定位系统的示意图，其是将CCD16设于移动平台12上方，辨识移动平台12上的加工件10特征，进而自动补偿加工件基准点与加工工具144基准原点之间的变异误差。然而，此自动补偿方式仅适用于单一的移动平台12及单一加工件10的制作，且于定位加工件的过程中，CCD16必须撷取大量加工件10的辨识数据，并作复杂信号对比锐化的影像处理及运算，实为相当耗时，若要减少运算量，势必要使用更高阶的CCD访视觉系统，相对的提高制作成本。再者，使用CCD16辨识定位方式，无法适用于不同外型或尺寸的加工件，原因在于：CCD16初次使用必须经过系统教导的设定程序，若改变加工件的条件，就必须重新教导，使得加工复杂化。

有鉴于此，本发明遂针对上述现有技术的缺失，提出一种床台同步定位补偿系统，以有效克服上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种床台同步定位补偿系统，其可控制移动平台的移动来补偿工件的基准点与加工工具的基准点之间的变异误差，以增进后加工的稳定性与精确性，进而提升工作床台的面积利用率。

本发明的另一目的在于提供一种床台同步定位补偿系统，其适用于任何外型及尺寸的工件制作，无须使用CCD仿视觉系统来大量辨识工件定位的视讯数据及其复杂信号对比锐化处理，藉以解决大量且耗时的影像运算及高成本的问题。

为达上述目的，本发明提供一种床台同步定位补偿系统，包括至少一床台定位装置及一控制模块，床台定位装置包含至少一移动平台、至少一X轴定位模块、至少一Y轴定位模块及至少二量测元件。X轴定位模块及Y轴定位模块分别设于移动平台。X轴定位模块包含一X轴驱动组，抵靠于一工件的侧边，并带动工件定位于移动平台的定位点；Y轴定位模块包含一Y轴驱动组，抵靠于工件的另一侧边，并配合X轴驱动组以带动工件定位于移动平台的定位点。二量测元件分别设于X轴定位模块及Y轴定位模块上，根据X轴定位模块及Y轴定位模块的运动来量测出工件与定位点间的相对位置，进而取得工件的基准点。控制模块连接床台定位装置，并根据工件的基准点来控制移动平台移动，据以补偿定位误差。

当然，若要量测大工件，可使用多个床台定位装置，并连结为一大型移动床台，作为单一工件的承载定位平台，此时，是使用多个X轴定位模块及多个Y轴定位模块来抵靠于工件的周边，由至少二量测元件根据所述X轴定位模块、所述Y轴定位模块运动与工件间的相对位置，进而取得工件的基准点。最后，控制模块根据工件的基准点与加工工具间的位置误差，以控制大型移动床台移动来补偿位置误差。

本发明的有益效果在于，通过本发明提出的床台同步定位补偿系统，可以对任何不同外型、不同尺寸大小的工件进行精准定位及自动位置误差补偿，据以提高工作床台的面积利用率，进而提高产出效率。

附图说明

图1为现有技术的平面床台定位结构的示意图。

图2为现有技术的具CCD定位系统的示意图。

图3为本发明的电路方块图。

图4为本发明的结构示意图。

图5为本发明的结构侧视图。

图6为本发明利用斜面开槽来调整定位工件的示意图。

图7为本发明于工件尺寸小于移动平台的面积时作调整定位的示意图。

图8为本发明于工件尺寸大于移动平台的面积时作调整定位的示意图。

图9为本发明使用多个床台定位装置的结构示意图。

附图标记说明：10-加工件；12-移动平台；14-加工系统；142-寻边器；144-加工工具；16–CCD；18-床台定位装置；20-控制模块；22-移动平台；222-第一开槽；224-第二开槽；226-真空吸附孔；24、24’-X轴定位模块；26、26’-Y轴定位模块；28、28’-X轴的量测元件；30、30’-Y轴的量测元件；32-X轴驱动组；321-第一X轴滑动导轨；322-第一Y轴滑动导轨；323-第一致动销；324-X轴移动致动器；325-第一升降致动器；34-Y轴驱动组；341-第二X轴滑动导轨；342-第二Y轴滑动导轨；343-第二致动销；344-Y轴移动致动器；36-工件；38-承靠元件；40-加工工具；42-大型移动床台；44-大工件。

具体实施方式

为了能适应各种任何外型及尺寸的工件制作，同时提升工件的制作稳定性、精准性及床台面积的利用率，本发明提出一种新颖的床台同步定位补偿系统。请一并参阅图3及图4，图3为本发明的电路方块图，图4为本发明的结构示意图。床台同步定位补偿系统包括至少一床台定位装置18及连接床台定位装置18的一控制模块20。首先，先说明床台定位装置18的详细组成结构及其对应连接关系，床台定位装置18包含至少一移动平台22、至少一X轴定位模块24、至少一Y轴定位模块26及至少二量测元件，其为X轴量测元件28及Y轴量测元件30。其中，可视欲加工的工件尺寸大小以选择性架设X轴定位模块24、Y轴定位模块26于移动平台22的位置；举例来说，若工件尺寸小于移动平台22的面积，则X轴定位模块24及Y轴定位模块26可分别架设于移动平台22相邻侧的上方位置，或者是于移动平台22上设计二开槽，分别让X轴定位模块24及Y轴定位模块26架设于内。若工件大于移动平台22的面积，则X轴定位模块24及Y轴定位模块26可架设于移动平台22周边，不论是上述何种架设方式，皆能将工件调整定位，使得整体的结构设计更具弹性。

在此实施例中，先于移动平台22上设计二开槽，以制作小尺寸工件为例说明。移动平台22设有至少一第一开槽222及至少一第二开槽224，X轴定位模块24及Y轴定位模块26分别设于第一开槽222及第二开槽224内。X轴定位模块24更包含X轴驱动组32，Y轴定位模块26包含Y轴驱动组34。当工件36放置于移动平台22上时，X轴驱动组32抵靠于工件36的侧边，并带动工件36定位于移动平台22的定位点；Y轴定位模块26抵靠于工件36的另一侧边，并配合X轴驱动组32以带动工件36定位于移动平台22的定位点。X轴的量测元件28及Y轴的量测元件30分别设于X轴定位模块24及Y轴定位模块26上，根据X轴定位模块24及Y轴定位模块26的运动来量测出工件36与定位点间的相对位置，进而取得工件36的基准点，容后详述。控制模块20连接床台定位装置18，并根据工件36的基准点来控制移动平台22移动，据以补偿定位误差，容后详述。

其中，X轴驱动组32更包含二第一滑动导轨，其为第一X轴滑动导轨321及第一Y轴滑动导轨322；第一致动销323及X轴移动致动器324。其中，第一致动销323设于二第一滑动导轨上，X轴移动致动器324连接第一致动销323；X轴移动致动器324驱动第一致动销323于第一X轴滑动导轨321及第一Y轴滑动导轨322上移动。

其中，Y轴驱动组34更包含二第二滑动导轨，其为第二X轴滑动导轨341及第二Y轴滑动导轨342；第二致动销343及Y轴移动致动器344。其中，第二致动销343设于二第二滑动导轨上，Y轴移动致动器344连接第二致动销343；Y轴移动致动器344驱动第二致动销343于第二X轴滑动导轨341及第二Y轴滑动导轨342上移动。

具体而言，当使用单一床台定位装置18来量测工件时，移动平台22的相邻二侧边分别设有一承靠元件38，作为工件36的定位点，其中，承靠元件38为承靠边条或定位销。藉由X轴驱动组32的第一致动销323抵靠于工件36的侧边，并利用X轴移动致动器324带动第一致动销323于第一X轴滑动导轨321及第一Y轴滑动导轨32上移动，直至工件36定位于移动平台22的定位点，也就是工件36定位于承靠元件38。同理，藉由Y轴驱动组34的第二致动销343抵靠于工件36的另一侧边（即为X轴驱动组32的相邻侧边），并利用Y轴移动致动器344带动第二致动销343于第二X轴滑动导轨321及第二Y轴滑动导轨32上移动，可配合X轴驱动组32的运动，将工件36定位于移动平台22的定位点，也就是工件36定位于承靠元件38。如此一来，先藉由X轴定位模块24、Y轴定位模块26及承靠元件38将工件36定位后；再由X轴的量测元件28及Y轴的量测元件30根据X轴定位模块24及Y轴定位模块26的运动，也就是移动距离来量测出工件36与定位点间的相对位置，此时可量测出工件36的外型及尺寸大小，取得工件36的基准点，也就是工件的几何中心点，据以达到精确解析工件位置的功效。其中，X轴移动致动器324与Y轴移动致动器344为气压致动器、油压致动器或电动马达。

请同时配合图5，为本发明的结构侧视图，X轴驱动组32更包含第一升降致动器325，驱动第一致动销323于二第一滑动导轨上进行升降移动，使第一致动销323凸伸至第一开槽222外或收缩于第一开槽222内。Y轴驱动组34更包含第二升降致动器（图中未示），驱动第二致动销343于二第二滑动导轨上进行升降移动，使第二致动销343凸伸至第二开槽324外或收缩于第二开槽324内。使用第一升降致动器325及第二升降致动器目的在于：可提高移动平台22的应用弹性，例如需要合并多个移动平台22作单一工作台面时，即可弹性地使用数个X轴定位模块24及数个Y轴定位模块24的定位量测方式。

接续，于工件36的外型及尺寸不同的条件下，会有工件36与加工工具40间的位置变异误差，因此，可利用控制模块20根据工件36的基准点来控制移动平台22移动，据以补偿定位误差。因此，不仅能精确解析工件位置，又能自动补偿定位误差，实能增进后加工的稳定性与精确性，进而提升工作床台的面积利用率。

再如图6所示，移动平台22上的第一开槽222的内侧边具有第一斜面2222，犹如梯形开槽，以引导X轴定位模块24移动；移动平台22上的第二开槽224的内侧边具有第二斜面2242，犹如梯形开槽，以引导Y轴定位模块26移动。详言之，当量测尺寸较小的工件36时，为了让第一致动销323抵靠工件36的侧边，因此，当X轴移动致动器324带动第一致动销323移动，经第一斜面2222的引导而使第一致动销323于第一X轴滑动导轨321及第一Y轴滑动导轨322上作X-Y方向的移动。同理，为了让第二致动销343抵靠工件36的另一侧边，因此，当Y轴移动致动器344带动第二致动销343移动，经第二斜面2242的引导而使第二致动销343于第二X轴滑动导轨341及第二Y轴滑动导轨342上作X-Y方向的移动。反之，当量测尺寸较大的工件36时，X轴定位模块24及Y轴定位模块26如上述方式，可利用第一斜面2222第二斜面2242的引导而达到定位量测目的。因此，本发明利用结构设计上的巧思，能够适应各种工件36的外型与尺寸大小的量测，于实际应用上，确实能够突破现有技术上仅能定位量测单一外型及尺寸工件的窘境。

除了上述移动平台22的相邻二侧边分别设有承靠元件38，作为工件36的定位点之外，如图7所示，可使用多个X轴定位模块24及多个Y轴定位模块26来抵靠于工件36的周边，例如，将X轴定位模块24、24’分别设于工件36的相对侧，且此些X轴定位模块24、24’上分别设有X轴的量测元件28、28’，用以量测此些X轴定位模块24、24’间的作动，藉由此些X轴定位模块24、24’间的相对位置，以取得X轴位置座标值。将Y轴定位模块26、26’分别设于工件36的相对侧，且位于此些X轴定位模块24、24’的相邻边，此些Y轴定位模块26、26’上分别设有Y轴的量测元件30、30’，用以量测此些Y轴定位模块26、26’间的移动，藉由此些Y轴定位模块26、26’间的相对位置，以取得Y轴位置座标值。如此一来，由X轴位置座标值与Y轴位置座标值即可得知工件36的外型与尺寸大小，进而取得工件36的基准点，也就是工件36的中心点位置。最后，利用控制模块20（请一并参阅图3）根据工件36的基准点来控制移动平台22移动，据以补偿定位误差。

使用单一床台定位装置18来量测工件的状态下，除了上述于移动平台22上开槽的设计之外，若工件36大于移动平台22的面积，如图8所示，可使用多个X轴定位模块24及多个Y轴定位模块26来抵靠于工件36的周边，例如，将X轴定位模块24、24’分别设于工件36的相对侧，且所述X轴定位模块24、24’上分别设有X轴的量测元件28、28’，用以量测所述X轴定位模块24、24’间的运动，藉由这些X轴定位模块24、24’间的相对位置，以取得X轴位置座标值。将Y轴定位模块26、26’分别设于工件36的相对侧，且位于所述X轴定位模块24、24’的相邻边，所述Y轴定位模块26、26’上分别设有Y轴的量测元件30、30’，用以量测此些Y轴定位模块26、26’间的作动，藉由这些Y轴定位模块26、26’间的相对位置，以取得Y轴位置座标值。如此一来，就算工件36的尺寸大于移动平台22的面积，仍可藉由X轴位置座标值与Y轴位置座标值来得知工件36精确外型与尺寸大小。

当然，若无法使用单一床台定位装置来量测大工件时，可使用多个床台定位装置，并连结为一大型移动床台，作为单一大工件的承载定位平台，在此特别说明的是，欲加工及量测的大工件设置于大型移动床台上，如同使用单一床台定位装置，可视欲加工大工件尺寸大小以选择性架设所述X轴定位模块及所述Y轴定位模块于大型移动床台的位置。如图9所示，于大型移动床台42上开设有多个第一开槽222及多个第二开槽224，并将多个X轴定位模块24、24’及多个Y轴定位模块26、26’，并对应设置于所述第一开槽222及所述第二开槽224内。藉由所述X轴定位模块24、24’及所述Y轴定位模块26、26’将大工件44调整定位后，再由多个X轴的量测元件28、28’量测所述X轴定位模块24、24’间的相对位置，据以取得X轴位置座标值；以及由多个Y轴的量测元件30、30’分别量测所述Y轴定位模块26、26’间的相对位置，据以取得Y轴位置座标值。藉由X轴位置座标值与Y轴位置座标值即可得知大工件44的外型与尺寸大小，进而取得大工件44的基准点，也就是大型工件的中心点作为基准点。此外，所述床台定位装置的移动平台22更包含至少一真空吸附孔226或阵列式真空吸附孔226，于大工件44定位后，将其吸附固定于移动平台22上。由于连结多个床台定位装置为一大型移动床台42，因此大型工件36的基准点与加工工具间的位置必有变异误差；此时，可利用控制模块根据大工件44的基准点与加工工具间的位置误差，以控制大型移动床台42移动来补偿位置误差，也就是同步移动所述床台定位装置的移动平台22。如此一来，即使是量测大型工件，也能利用本发明新颖的床台定位装置来作单一床台定位量测及自动定位补偿，或是根据工件大小来连结多个床台定位装置来进行床台同步定位补偿的功效。

综上所述，本发明确实能对任何不同外型、不同尺寸大小的工件进行精准定位及自动位置误差补偿，据以提高工作床台的面积利用率，进而提高产出效率及品质合格率。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种床台同步定位补偿系统，其特征在于，包括：

至少一床台定位装置，包含：

至少一移动平台；

至少一X轴定位模块，设于移动平台，包含一X轴驱动组，抵靠于一工件的侧边，并带动所述工件定位于所述移动平台的定位点；

至少一Y轴定位模块，设于所述移动平台，包含一Y轴驱动组，抵靠于所述工件的另一侧边，并配合X轴驱动组以带动所述工件定位于所述移动平台的定位点；及

至少二量测元件，分别设于所述X轴定位模块及所述Y轴定位模块上，根据所述X轴定位模块及所述Y轴定位模块的运动来量测出所述工件与所述定位点间的相对位置，进而取得所述工件的基准点；及

一控制模块，连接所述床台定位装置，并根据所述工件的基准点来控制所述移动平台移动，据以补偿定位误差。

2.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述移动平台的相邻二侧边分别设有一承靠元件，作为所述工件的定位点。

3.根据权利要求2所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述承靠元件为承靠边条或定位销。

4.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述二量测元件量测出所述工件与定位点间的相对位置后，可取得所述工件的尺寸或外型，并以所述工件的中心点作为基准点。

5.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述控制模块是根据所述工件的基准点与加工工具间的位置误差，以控制所述移动平台移动来补偿所述位置误差。

6.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述X轴驱动组更包含二第一滑动导轨、一第一致动销及连接所述第一致动销的一X轴移动致动器，所述第一致动销设于所述二第一滑动导轨上，所述X轴移动致动器驱动所述第一致动销于所述二第一滑动导轨上移动。

7.根据权利要求6所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述X轴驱动组更包含一第一升降致动器，以驱动所述第一致动销于所述二第一滑动导轨上进行升降移动。

8.根据权利要求6所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述X轴移动致动器为气压致动器、油压致动器或电动马达。

9.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述Y轴驱动组更包含二第二滑动导轨、一第二致动销及连接所述第二致动销的一Y轴移动致动器，所述第二致动销设于所述二第二滑动导轨上，所述Y轴移动致动器驱动所述第二致动销于所述二第二滑动导轨上移动。

10.根据权利要求9所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述Y轴驱动组更包含一第二升降致动器，以驱动所述第二致动销于所述二第二滑动导轨上进行升降移动。

11.根据权利要求9所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述Y轴移动致动器为气压致动器、油压致动器或电动马达。

12.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述X轴定位模块及所述Y轴定位模块为多个时，是抵靠于所述工件周边，由所述二量测元件根据所述X轴定位模块与所述Y轴定位模块间的相对位置，以取得所述工件的基准点。

13.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述移动平台更包含至少一真空吸附孔或阵列式真空吸附孔，以吸附固定所述工件于所述移动平台上。

14.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述床台定位装置为多个时，可连结所述床台定位装置为一大型移动床台，作为单一工件的承载定位平台，此时，是使用多个X轴定位模块及多个Y轴定位模块来抵靠于所述工件的周边。

15.根据权利要求14所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述大型移动床台可利用所述X轴定位模块及所述Y轴定位模块抵靠于工件的周边，由所述二量测元件根据所述X轴定位模块、所述Y轴定位模块运动与所述工件间的相对位置，进而取得所述工件的基准点。

16.根据权利要求14所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述控制模块是根据所述工件的基准点与加工工具间的位置误差，以控制所述大型移动床台移动来补偿所述位置误差。

17.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述二量测元件为磁性尺或光学尺。

18.根据权利要求1所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述移动平台设有至少一第一开槽及至少一第二开槽，所述X轴定位模块设于所述第一开槽，所述Y轴定位模块设于所述第二开槽。

19.根据权利要求18所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述第一开槽的内侧边具有一第一斜面，以引导所述X轴定位模块移动。

20.根据权利要求18所述的床台同步定位补偿系统，其特征在于，所述第二开槽的内侧边具有一第二斜面，以引导所述Y轴定位模块移动。

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