CN104976972B - 用于测量工作台正交性的系统及定位工作台归位的方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于测量工作台正交性的系统以及使用该系统来定位工作台使其归位的方法。所述系统包括：被分别安装于在工作台两侧分别布置的一对引导件上的第一和第二X‑轴驱动反馈装置，用于测量并提供用于改变工作台的X‑轴位置的位移；被安装在工作台的横梁上的Y‑轴驱动反馈装置，用于测量并提供用于改变工作台Y‑轴位置的位移；每个均被安装于在横梁的两端中该横梁与一对引导件相交的位置处的第一和第二X‑轴绝对反馈装置，用于测量并提供构成工作台正交性的每个轴的位置；以及根据从第一和第二X‑轴驱动反馈装置、Y‑轴驱动反馈装置以及第一和第二X‑轴绝对反馈装置接收到的反馈来控制工作台的位移并且检测工作台正交性的变化的控制单元。

Description

用于测量工作台正交性的系统及定位工作台归位的方法
技术领域
本发明涉及一种用于测量工作台正交性的系统以及一种使用该系统来定位工作台使其回归原位/归位的方法，更具体地是涉及一种借助于用于驱动工作台的增量反馈装置和用于测量构成工作台正交性的每个轴的位置的绝对反馈装置，通过实时地测量构成工作台正交性的每个轴来测量工作台正交性并且检测正交性变化的系统，以及一种通过使用该系统来快速和准确地定位工作台使其回归原位/归位的方法。
背景技术
图1示出了工作台的结构，用于展示构成工作台正交性的元件。
参考图1，龙门结构类型工作台包括：沿移动轴线方向彼此平行地布置的两个线性马达11、12；用于分别检测线性马达11、12位置的两个线性编码器21、22；用于分别支承和引导线性马达11、12的两个引导件31、32；以及用于机械地连接两个线性马达11、12的横梁40。这里，位于两侧的引导件31、32构成X-轴，并且横梁40构成Y-轴，其中，X-轴和Y-轴应该彼此形成直角。
然而，在操作龙门结构类型工作台的时候，发生在机械紧固的刚性上的问题或者外部影响可能导致在X-轴和Y-轴的正交性上有所变化，该变化将充当错误而严重地影响到使用该龙门结构类型工作台的生产过程或器械的最终结果。
常规地，测量在工作台正交性上的错误已经通过计算两个值之间的差异而得以实现，这两个值通过借助于两个激光干涉仪通过测量对角线的长度而获得。不过，这个方法要求很多时间和成本，并且取决于工人可能会引起激光干涉仪的安装和测量错误。再者，人们很难在操作工作台的同时使用这个方法。
与此同时，定位工作台使其归位的精确性和快速性对于精准地控制包括工作台的生产器械的位置和提高生产速度而言是一个重要因素。
然而，在常规地定位工作台使其归位时，归位传感器或者指示器可能会导致定位精度的下降。在该情况下，移动工作台使其归位的速度就必须被降低，因而遭受用于定位工作台使其归位的时间增加这一缺点。
发明内容
因此，本发明的目的就是提供一种用于实时地测量工作台正交性的技术，以便检测在包括工作台的生产器械的操作期间的问题，而且用于快速和精确地定位工作台使其归位。
为此目的，本发明的一个实施例提供一种用于测量工作台正交性的系统。所述用于测量工作台正交性的系统包括：被分别安装于在所述工作台的两侧分别布置的一对引导件上的第一和第二X-轴驱动反馈装置，用于测量并提供用于改变所述工作台X-轴位置的位移；被安装在所述工作台的横梁上的Y-轴驱动反馈装置，用于测量并提供用于改变所述工作台Y-轴位置的位移；每个均被安装在横梁的两端中所述横梁与一对引导件相交的位置处的第一和第二X-轴绝对反馈装置，用于测量并提供构成所述工作台正交性的每个轴的位置；以及根据从所述第一和第二X-轴驱动反馈装置，所述Y-轴驱动反馈装置以及所述第一和第二X-轴绝对反馈装置接收到的反馈来控制所述工作台的位移并检测所述工作台正交性的变化的控制单元。
与此同时，本发明的另一个实施例提供一种借助于用于测量工作台正交性的系统来定位工作台使其归位的方法。所述定位工作台使其归位的方法包括以下步骤：通过使用增量反馈装置将所述工作台往前移动到设置于在所述工作台两侧的引导件的端部处的限位传感器；以及通过使用绝对反馈装置将所述工作台往前移动到设置有所述工作台的归位传感器的位置。
此外，用于实现此目的的上述方案并未详述本发明的所有特征。本发明的各种特征及其有益效果可以参考以下具体实施例而更加详细地加以理解。
提供了一种借助于用于驱动工作台的增量反馈装置和用于测量构成工作台正交性的每个轴的位置的绝对反馈装置，通过实时地测量构成工作台正交性的每个轴来测量工作台正交性并且检测正交性的变化的系统；以及一种通过使用该系统来定位工作台使其归位的方法。
附图说明
图1示出了工作台的结构，用于展示构成工作台正交性的元件；
图2和图3示出了根据本发明一实施例的用于测量工作台正交性的系统的结构；
图4展示了用于借助于增量反馈装置来定位工作台使其归位的常规方法；以及
图5展示了根据本发明另一实施例的借助于增量反馈装置和绝对反馈装置来定位工作台使其归位的方法。
参考标号说明
11、12：线性马达；21、22：线性编码器；31、32：引导件；40：横梁；111、112：引导件；120：横梁；130：归位传感器；140：限位传感器；200：用于测量工作台正交性的系统；211、212：X-轴驱动反馈装置；213：Y-轴驱动反馈装置；221、222：X-轴绝对反馈装置；230：控制单元。
具体实施方式
在下文中将参考附图更加具体地描述本发明的优选实施例，以致本领域技术人员可以轻易地实现本发明。不过，当被认为与本发明相关联的常规功能与结构的详细描述可能使得本发明的要点不理想地模糊时，则省略这种详细描述。此外，在整个附图中，相同的参考标号被用于具有类似功能的部件。
此外，在说明书中一个部件被‘连接’到另一个部件这一表达的意思是不仅是它们之间的‘直接连接’而且是经由它们之间的另一个元件的‘间接连接’。还有，‘包括某个组成元件’这一表达的意思是在没有任何相反具体描述的情况下还可以进一步包括其他元件。
图2和图3示出了根据本发明一实施例的用于测量工作台正交性的系统的结构，其中，图2示出了工作台的初始组装状态以及图3示出了在工作台的操作过程中已经变化的正交性的状态。
参考图2，根据本发明一实施例的用于测量工作台正交性的系统200包括：第一和第二X-轴驱动反馈装置211、212；Y-轴驱动反馈装置213；第一和第二X-轴绝对反馈装置221、222以及控制单元230。
第一和第二X-轴驱动反馈装置211、212被安装于分别布置在工作台两侧的各引导件111、112上以改变工作台的X-轴位置，并且Y-轴驱动反馈装置213被安装在横梁120上以改变工作台的Y-轴位置，该反馈装置可以由增量编码器组成。
构成第一和第二X-轴驱动反馈装置211、212和Y-轴驱动反馈装置213的增量编码器只能提供位置变化，也就是从初始位置起的位移量，而不是当前位置的绝对值。因此，如果从增量编码器接收反馈的控制单元230或者放大器（未示出）已经被关闭的话，那么即使将其再次打开也无法获得当前位置的值。
第一和第二X-轴绝对反馈装置221、222被分别安装于在横梁120的两端中横梁120与引导件111、112相交的位置处，以便测量构成工作台正交性的每个轴的位置，该反馈装置可以由绝对编码器组成。
构成第一和第二X-轴绝对反馈装置221、222的绝对编码器可以提供当前位置的绝对值，因此即便从绝对编码器接收反馈的控制单元230或者放大器（未示出）在已经关闭之后被再次打开，也仍可以获得当前位置的绝对值。
控制单元230根据从第一和第二X-轴驱动反馈装置211、212；Y-轴驱动反馈装置213以及第一和第二X-轴绝对反馈装置221、222接收到的反馈来控制工作台的位移并且检测工作台正交性的变化，该控制单元由用于进行计算和控制的微处理器组成。
即使在操作工作台的过程中电源被关闭，控制单元230也可以提供工作台的当前位置的绝对值，这是因为其不仅从增量编码器而且从绝对编码器接收反馈的缘故。因此，控制单元230可以基于如图2中示出在组装工作台的时候初始所测量到的正交性及如图3中示出在工作台的操作期间所测量到的已经变化的正交性，来实时地计算工作台正交性的变化。
另外，控制单元230可以使用正交性的变化，用于诊断、监控和分析系统的问题，或者为此目的而将其提供给外部设备。
图4展示了借助于增量反馈装置来定位工作台使其归位的常规方法。
参考图4，如果仅仅借助于根据现有技术的增量反馈装置来定位工作台使其归位的话，那么①首先将工作台往前移动到被安装在工作台两侧处的引导件111、112的一端上的限位传感器140，②接着沿相反方向进行移动，以便找到归位传感器130。在该情况下，其应该以低速进行移动以用于精准定位，并且应该在检测到归位传感器之后移动至某一额外距离以便降低速度。③在随着速度降低而停止之后，其应该再次往前移动到所检测到的归位传感器，由此，其在精度退化的同时还要花费很长时间。
图5展示了根据本发明另一实施例的借助于增量反馈装置和绝对反馈装置来定位工作台使其归位的方法。
参考图5，如果借助于根据本发明一实施例的用于测量工作台正交性的系统来定位工作台使其归位的话，那么①首先借助于第一和第二X-轴驱动反馈装置211、212将工作台往前移动到限位传感器140，②接着借助于第一和第二X-轴绝对反馈装置221、222快速地移动到归位位置。从而，定位工作台使其归位的精度和速度得以改进，因此提高了系统的精准度和生产率。
本发明的实施例在工作台的操作过程中以实时方式精准地检测工作台正交性的变化，从而预先发现工作台的错误并且提供用于校正错误的数据。
此外，可以测量工作台的归位位置的绝对值，以便改善定位工作台使其归位的速度、精准度和稳定性。
而且，不仅采用增量反馈装置而且采用绝对反馈装置，从而最少地使用高成本和低精度的绝对反馈装置，因此减少生产成本并且改善控制的精度。
本发明不应该被上述实施例和附图所限制。对于本领域技术人员而言是显而易见的是在不脱离本发明的技术概念的情况下，可以替换、修改和变更本发明的构成部分。

Claims (5)

1.一种用于测量工作台正交性的系统，包括：
第一X轴驱动反馈装置和第二X轴驱动反馈装置，所述第一X轴驱动反馈装置和第二X轴驱动反馈装置被分别安装于分别布置在所述工作台两侧的一对引导件上，用于测量并提供用于改变所述工作台的X轴位置的位移；
Y轴驱动反馈装置，所述Y轴驱动反馈装置被安装于所述工作台的横梁上，用于测量并提供用于改变所述工作台的Y轴位置的位移；
第一X轴绝对反馈装置和第二X轴绝对反馈装置，所述第一X轴绝对反馈装置和第二X轴绝对反馈装置每个均被安装于在所述横梁两端的横梁与一对引导件相交的位置处，用于测量并提供构成所述工作台正交性的每个轴的位置；以及
控制单元，所述控制单元根据从所述第一X轴驱动反馈装置和第二X轴驱动反馈装置，所述Y轴驱动反馈装置以及所述第一X轴绝对反馈装置和第二X轴绝对反馈装置接收到的反馈，来控制所述工作台的位移并检测所述工作台正交性的变化。
2.根据权利要求1所述的用于测量工作台正交性的系统，其特征在于，所述第一X轴驱动反馈装置和第二X轴驱动反馈装置包括增量编码器。
3.根据权利要求1所述的用于测量工作台正交性的系统，其特征在于，所述第一X轴绝对反馈装置和第二X轴绝对反馈装置包括绝对编码器。
4.根据权利要求1所述的用于测量工作台正交性的系统，其特征在于，所述控制单元基于在初始组装所述工作台的时候所测量的正交性和在所述工作台的操作期间所测量的已改变的正交性，来实时地检测所述工作台正交性的变化。
5.一种借助于权利要求1-4之一所述的用于测量工作台正交性的系统来定位工作台使其归位的方法，所述方法包括以下步骤：
通过使用增量反馈装置将所述工作台往前移动到设置于在所述工作台两侧的引导件的端部处的限位传感器；
所述增量反馈装置包括第一X轴驱动反馈装置和第二X轴驱动反馈装置；
通过使用绝对反馈装置将所述工作台往前移动到设置有所述工作台的归位传感器的位置；
所述绝对反馈装置包括第一X轴绝对反馈装置和第二X轴绝对反馈装置。
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