CN221416516U - 一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于半导体设备运动平台技术领域，具体公开了一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，包括大理石基准平台、六自由度运动平台、零位基准台、固定基座、滑动横梁，所述六自由度运动平台设置在大理石基准平台中间的位置，零位基准台和固定基座分别设置在六自由度运动平台附近，固定基座上方滑动连接有导轨，滑动横梁固定在滑动导轨上，滑动横梁端部设置有第一激光测距仪，滑动横梁下方靠近中间的位置设有转接件，转接件上设有第二激光测距仪；六自由度运动平台包括粗动X轴、粗动Y轴、微动台，粗动Y轴设置在粗动X轴上方，微动台设置在粗动Y轴上，微动台上方设置有超平片，并且微动台的侧边设置有X轴反射镜和Y轴反射镜。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体设备运动平台技术领域，具体为一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构。
背景技术
六自由度运动平台包括粗动台和微动台两个部分，其中微动台实现X、Y、Z、Rx、Ry和Rz小范围内的运动和定位，粗动部分实现X、Y长行程范围内的运动和定位，两者结合共同实现大范围内六自由的运动和定位。微动台动子和定子之间存在间隙，工作时动子相对定子是悬浮的，围绕着一个零点位置进行转动和移动；断电不工作时，在重力作用下，动子随机落在定子的限位机构上。六自由度运动平台的机械零点通常作为装配基准点，该机械零点是用来保证运动平台和整机其它部件的相对位置关系，因此需要确定该机械零点在整机中具体位置，从而保证运动平台在整机中的装配精度。该零点位置是空间的某一点，由于运动平台的装配和控制误差等因素，使用其本身的传感器无法准确地测量该零点在空间中的具体位置，因此需要使用第三方传感器测量并标定零点在空间的具体位置。
现有技术通常采用六自由度运动平台本身的传感器和限位机构来标定机械零位，或者采用整机的零位传感器进行机械零位的标定。第一种方法由于缺乏第三方传感器的校验，设置的机械零位在整机中误差较大，且存在较大的偏心，容易导致运动台的转角行程不对称。第二种方法虽然机械零位测量精度高，但是标定前无法获得零点的实际位置，需要反复校准，才能确定零点的位置和运动平台在整机中装配精度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，以解决上述背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，包括大理石基准平台、六自由度运动平台、零位基准台、固定基座、滑动横梁和控制器，所述六自由度运动平台设置在大理石基准平台中间的位置，零位基准台和固定基座分别设置在六自由度运动平台附近，固定基座上方滑动连接有导轨，滑动横梁固定在滑动导轨上，滑动横梁端部设置有第一激光测距仪，滑动横梁下方靠近中间的位置设有转接件，转接件上设有第二激光测距仪；六自由度运动平台包括粗动X轴、粗动Y轴、微动台，粗动Y轴设置在粗动X轴上方，微动台设置在粗动Y轴上，微动台上方设置有超平片，并且微动台的侧边设置有X轴反射镜和Y轴反射镜；通过粗动X轴和粗动Y轴相互配合，带动微动台实现大范围X和Y向运动，再通过微动台实现小范围六自由度运动。
优选的，所述粗动X轴包括X轴直线导轨、X轴直线电机、X轴固定座、X轴光栅尺以及X轴读数头，X轴固定座固定在大理石基准平台上，X轴直线导轨设置在X轴固定座上方靠近侧边的位置，X轴光栅尺和X轴读数头设置在X轴固定座靠近中间的位置。
优选的，所述粗动Y轴包括Y轴直线导轨、Y轴直线电机、Y轴固定座、Y轴光栅尺以及Y轴读数头，Y轴固定座滑动连接在X轴直线导轨上，并且Y轴固定座通过X轴直线电机驱动，Y轴直线导轨设置在Y轴固定座上方靠近侧边的位置，Y轴光栅尺和Y轴读数头设置在Y轴固定座靠近中间的位置，Y轴直线导轨上方滑动连接有滑动台，滑动台通过Y轴直线电机驱动。
优选的，所述微动台包括电涡流传感器、音圈电机、微动固定座以及微动承载台，所述微动固定座固定在滑动台上，微动固定座和微动承载台之间均匀设置有六个电涡流传感器和六个音圈电机，多个音圈电机的两端分别通过螺栓与微动固定座和微动承载台连接，六个电涡流传感器和六个音圈电机相互对应。
优选的，所述超平片、X轴反射镜、Y轴反射镜分别均固定在微动承载台上，并且超平片位于微动承载台正中间，X轴反射镜和Y轴反射镜分别固定在微动承载台侧边。
优选的，所述控制器分别与第一激光测距仪、第二激光测距仪、X轴读数头、X轴直线电机、Y轴读数头、Y轴直线电机、电涡流传感器、音圈电机之间采用电性连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过控制器控制粗动X轴、粗动Y轴和微动台相互配合运动，最终实现工作行程内的六自由度运动，通过粗动X轴和粗动Y轴相互配合，带动微动台实现大范围X和Y向运动，再通过微动台实现小范围六自由度运动，采用第三方传感器标定，减小六自由运动台的装配和控制误差，标定精度有所提升；在大理石平台上离线标定，提前确定零位在空间的精确位置，提高六自由运动台零位标定的效率。
附图说明
图1为本实用新型立体结构示意图；
图2为本实用新型去除六自由度运动平台结构示意图；
图3为本实用新型六自由度运动平台结构示意图；
图4为本实用新型粗动X轴和粗动Y轴内部结构示意图；
图5为本实用新型微动台内部结构示意图；
图6为本实用新型实施例二结构示意图。
图中：1、大理石基准平台；2、六自由度运动平台；201、粗动X轴；202、粗动Y轴；203、微动台；204、X轴反射镜；205、Y轴反射镜；206、X轴直线导轨；207、X轴直线电机；208、X轴固定座；209、X轴光栅尺；210、X轴读数头；211、滑动台；212、Y轴直线导轨；213、Y轴直线电机；214、Y轴固定座；215、Y轴光栅尺；216、Y轴读数头；217、电涡流传感器；218、音圈电机；219、微动固定座；220、微动承载台；3、零位基准台；4、超平片；5、第一激光测距仪；6、滑动横梁；7、转接件；8、第二激光测距仪；9、滑动导轨；10、固定基座；11、控制器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，包括大理石基准平台1、六自由度运动平台2、零位基准台3、固定基座10、滑动横梁6和控制器11，所述六自由度运动平台2设置在大理石基准平台1中间的位置，零位基准台3和固定基座10分别设置在六自由度运动平台2附近，固定基座10上方滑动连接有滑动导轨9，滑动横梁6固定在滑动导轨9上，滑动横梁6端部设置有第一激光测距仪5，滑动横梁6下方靠近中间的位置设有转接件7，转接件7上设有第二激光测距仪8；六自由度运动平台2包括粗动X轴201、粗动Y轴202、微动台203，粗动Y轴202设置在粗动X轴201上方，微动台203设置在粗动Y轴202上，微动台203上方设置有超平片4，并且微动台203的侧边设置有X轴反射镜204和Y轴反射镜205；通过粗动X轴201和粗动Y轴202相互配合，带动微动台203实现大范围X和Y向运动，再通过微动台203实现小范围六自由度运动。
进一步的，所述粗动X轴201包括X轴直线导轨206、X轴直线电机207、X轴固定座208、X轴光栅尺209以及X轴读数头210，X轴固定座208固定在大理石基准平台1上，X轴直线导轨206设置在X轴固定座208上方靠近侧边的位置，X轴光栅尺209和X轴读数头210设置在X轴固定座208靠近中间的位置。
运动时，控制器11根据X轴光栅尺209和X轴读数头210反馈的位置信息，控制X轴直线电机207提供驱动力，驱动粗动Y轴202沿X轴直线导轨206导向方向运动，实现粗动Y轴202沿X向运动。
进一步的，所述粗动Y轴202包括Y轴直线导轨212、Y轴直线电机213、Y轴固定座214、Y轴光栅尺215以及Y轴读数头216，Y轴固定座214滑动连接在X轴直线导轨206上，并且Y轴固定座214通过X轴直线电机207驱动，Y轴直线导轨212设置在Y轴固定座214上方靠近侧边的位置，Y轴光栅尺215和Y轴读数头216设置在Y轴固定座214靠近中间的位置，Y轴直线导轨212上方滑动连接有滑动台211，滑动台211通过Y轴直线电机213驱动。
控制器11根据Y轴光栅尺215和Y轴读数头216反馈的位置信息，控制Y轴直线电机213提供驱动力，驱动滑动座211沿Y轴直线导轨212导向方向运动，实现滑动座211沿Y向运动,实现粗动Y轴202沿Y向运动。
进一步的，所述微动台203包括电涡流传感器217、音圈电机218、微动固定座219以及微动承载台220，所述微动固定座219固定在滑动台211上，微动固定座219和微动承载台220之间均匀设置有六个电涡流传感器217和六个音圈电机218，多个音圈电机218的两端分别通过螺栓与微动固定座219和微动承载台220连接，六个电涡流传感器217和六个音圈电机218相互对应。
通过电涡流传感器217测量微动承载台222的Z、Rx、Ry位移以及微动承载台222的X、Y、Rz位移。控制器11根据电涡流传感器217反馈的位置信息，合理分配不同的音圈电机218的出力，利用音圈电机218内部的间隙实现小范围运动，实现微动承载台220实现小范围内的六自由度运动。
进一步的，所述超平片4、X轴反射镜204、Y轴反射镜205分别均固定在微动承载台220上，并且超平片4位于微动承载台220正中间，X轴反射镜204和Y轴反射镜205分别位于微动承载台220侧边。
进一步的，所述控制器11分别与第一激光测距仪5、第二激光测距仪8、X轴读数头210、X轴直线电机207、Y轴读数头216、Y轴直线电机213、电涡流传感器217、音圈电机218之间采用电性连接。
实施例一
综上所述，标定时，如图3所示，六自由度运动平台2通过控制器11吸附超平片4，第一激光测距仪5移动至零位基准台3上表面，记录第一激光测距仪5的测量值；移动激光测距仪5至超平片4中心处，通过控制器11控制六自由度运动平台2的Z向高度，使得第一激光测距仪5的读数和零位基准台3上表面读数一致，完成Z向零位标定；沿Y向移动第一激光测距仪5和第二激光测距仪8，通过第一激光测距仪5测量超平片4沿Y向运动时的高度变化，通过第二激光测距仪8测量X轴反射镜204的数值变化，从而计算出微动台的Rz；通过控制器11控制六自由度运动平台2的Rx的转动，保证第一激光测距仪5的读数和零位基准台3上表面读数一致，完成Rx向零位标定，之后控制六自由度运动平台2的Rz的转动，保证第二激光测距仪8沿Y向运动时读数不变，完成Rz零位标定；完成Rz标定之后，将滑动横梁6移动至Y向中心位置，控制微动台203沿X移动，第二激光测距仪8通过X轴反射镜204得到微动台203的X向行程，并计算出X向行程的对称中心，作为X向的零位，完成X向零位的标定。
实施例二
如图6所示，沿X向移动第一激光距仪5，通过第一激光测距仪5测量超平片4沿X向运动时的高度变化，通过控制器11控制六自由度运动平台2的Ry的转动，保证第一激光测距仪5的读数和零位基准台3上表面读数一致，完成Ry向零位标定；完成Ry标定之后，将滑动横梁6移动至X向中心位置后固定，控制微动台203沿Y向移动，第二激光测距仪8通过Y轴反射镜205得到微动台203的Y向行程，并计算出Y向行程的对称中心，作为Y向的零位，完成Y向零位的标定。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，其特征在于：包括大理石基准平台(1)、六自由度运动平台(2)、零位基准台(3)、固定基座(10)、滑动横梁(6)和控制器(11)，所述六自由度运动平台(2)设置在大理石基准平台(1)中间的位置，零位基准台(3)和固定基座(10)分别设置在六自由度运动平台(2)附近，固定基座(10)上方滑动连接有滑动导轨(9)，滑动横梁(6)固定在滑动导轨(9)上，滑动横梁(6)端部设置有第一激光测距仪(5)，滑动横梁(6)下方靠近中间的位置设有转接件(7)，转接件(7)上设有第二激光测距仪(8)；六自由度运动平台(2)包括粗动X轴(201)、粗动Y轴(202)、微动台(203)，粗动Y轴(202)设置在粗动X轴(201)上方，微动台(203)设置在粗动Y轴(202)上，微动台(203)上方设置有超平片(4)，并且微动台(203)的侧边设置有X轴反射镜(204)和Y轴反射镜(205)。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，其特征在于：所述粗动X轴(201)包括X轴直线导轨(206)、X轴直线电机(207)、X轴固定座(208)、X轴光栅尺(209)以及X轴读数头(210)，X轴固定座(208)固定在大理石基准平台(1)上，X轴直线导轨(206)设置在X轴固定座(208)上方靠近侧边的位置，X轴光栅尺(209)和X轴读数头(210)设置在X轴固定座(208)靠近中间的位置。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，其特征在于：所述粗动Y轴(202)包括Y轴直线导轨(212)、Y轴直线电机(213)、Y轴固定座(214)、Y轴光栅尺(215)以及Y轴读数头(216)，Y轴固定座(214)滑动连接在X轴直线导轨(206)上，并且Y轴固定座(214)通过X轴直线电机(207)驱动，Y轴直线导轨(212)设置在Y轴固定座(214)上方靠近侧边的位置，Y轴光栅尺(215)和Y轴读数头(216)设置在Y轴固定座(214)靠近中间的位置，Y轴直线导轨(212)上方滑动连接有滑动台(211)，滑动台(211)通过Y轴直线电机(213)驱动。
4.根据权利要求1所述的一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，其特征在于：所述微动台(203)包括电涡流传感器(217)、音圈电机(218)、微动固定座(219)以及微动承载台(220)，所述微动固定座(219)固定在滑动台(211)上，微动固定座(219)和微动承载台(220)之间均匀设置有六个电涡流传感器(217)和六个音圈电机(218)，多个音圈电机(218)的两端分别通过螺栓与微动固定座(219)和微动承载台(220)连接。
5.根据权利要求1所述的一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，其特征在于：所述超平片(4)、X轴反射镜(204)、Y轴反射镜(205)分别均固定在微动承载台(220)上，并且超平片(4)位于微动承载台(220)正中间，X轴反射镜(204)和Y轴反射镜(205)分别固定在微动承载台(220)侧边。
6.根据权利要求1所述的一种六自由度运动平台机械零位离线快速校准机构，其特征在于：所述控制器(11)分别与第一激光测距仪(5)、第二激光测距仪(8)、X轴读数头(210)、X轴直线电机(207)、Y轴读数头(216)、Y轴直线电机(213)、电涡流传感器(217)、音圈电机(218)之间采用电性连接。
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