JP2002148021A - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
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Abstract
にして、高精度で位置決めを行うことができる位置決め
装置を実現することを目的とする。 【解決手段】 レーザ干渉計を位置センサとして用い、
位置指令値と前記レーザ干渉計の検出位置との偏差をも
とに対象物の位置決めを行う位置決め装置において、外
部ターミナルの画面から気温、気圧等のパラメータを入
力すると、入力された値をもとに空気屈折率を求め、求
めた空気屈折率をもとに位置指令値に対して補正演算を
行う。
Description
置センサとして用いた位置決め装置に関するものであ
る。更に詳しくは、温度、気圧等のパラメータを容易に
変更可能にして、高精度な位置決めを行うことができる
位置決め装置に関するものである。
ある。このレーザ干渉計は本出願人による特願平11−
308797号の出願明細書に記載されたレーザ干渉計
である。図4で、スライダ部70には位置決め対象物
(図示せず)が搭載されている。スライダ部70はリニ
アモータ(図示せず)によりe−e´方向に移動する。
ミラー71は位置が固定されている。レーザ光源72は
レーザ光を出射する。レーザ光源72の出射光の光路に
は、ミラー73,74、ハーフミラー75、偏向ビーム
スプリッタ(PBSとする)76、λ/4板77、コー
ナーキューブ78が配置されている。
ラー75、ミラー74、ミラー73、ハーフミラー75
の経路で進み、図のb方向に進む光がある。この光を
の光とする。また、レーザ光源72から出た光には、ハ
ーフミラー75、PBS76、λ/4板77、ミラー7
1、λ/4板77、PBS76、コーナーキューブ7
8、λ/4板77、X軸ミラー71、λ/4板77、P
BS76、ハーフミラー75の経路で進み、図のb方向
に進む光がある。この光をの光とする。
°の角度をなして配置されている。これに対して、ミラ
ー75はレーザ光源72の光軸と45°+θaの角度を
なして配置されている。ミラー75の配置角度がθaだ
けずれていることにより、の光の波面がの光の波面
に対してθaだけずれる。これによって、の光との
光が干渉して干渉縞Sを作る。フォトダイオードアレイ
(PDAとする)79は干渉縞Sを検出する。PDA7
9は4個のフォトダイオード79A〜79Dからなる。
4個のフォトダイオード79A〜79Dは干渉縞Sの1
ピッチ内に配置されている。各フォトダイオード79A
〜79Dはp/4(pは干渉縞のピッチ)ずつずらして
配置されている。干渉縞のピッチp=λ/θa(λはレ
ーザ光の波長)となる。
の検出信号)−(フォトダイオード79Cの検出信号)
なる演算を行う。減算器81は、(フォトダイオード7
9Bの検出信号)−(フォトダイオード79Dの検出信
号)なる演算を行う。
て干渉縞がのd−d´方向に動く。干渉縞が動くと各フ
ォトダイオード79A〜79Dに当る干渉縞の明暗部分
が動き、フォトダイオード79A〜79Dの検出値が変
化する。これをもとにスライダ部70の位置を検出す
る。
ダイオードの出力VA〜VDは次のとおりになる。 VA=K[1+msin{xe・2π/(λ/4)}]
+Kn VB=K[1+mcos{xe・2π/(λ/4)}]
+Kn VC=K[1−msin{xe・2π/(λ/4)}]
+Kn VD=K[1−mcos{xe・2π/(λ/4)}]
+Kn xe:検出対象の距離、K,m:係数、Kn:ノイズ成
分
になる。 VA−VC=2mKsin{xe・2π/(λ/4)} VB−VD=2mKcos{xe・2π/(λ/4)} 減算の結果、外乱光により発生した直流のノイズ成分K
nがキャンセルされる。信号VA−VCとVB−VDが前述
したA相パルスとB相パルスに変換される。干渉縞がd
´方向に動いたときは、信号VA−VCとVB−VDの位相
関係は逆転する。
1の減算信号からA相パルスとB相パルスを生成する。
方向判別回路84は、A相パルスとB相パルスの位相関
係からスライダ部の移動方向を判別し、判別結果に応じ
てアップパルスまたはダウンパルスを発生する。
またはダウンパルスに応じてアップカウントまたはダウ
ンカウントを行う。アップダウンカウンタ85のカウン
トがスライダ部の検出位置になる。基準位置でのアップ
ダウンカウンタ30の値を0に設定し、アップカウント
またはダウンカウントを行って位置を検出する。このよ
うにしてインクリメンタル方式に位置検出をする。
置決め装置では、測長のためにレーザ光を用いている。
レーザ干渉計では、長さを決める基準はレーザ光の波長
(レーザ波長)である。気温や気圧が変化することによ
り、空気屈折率が変化すると、その空気中を伝播するレ
ーザ波長も変わる。従来の位置決め装置では、装置自身
の位置決め分解能がレーザ波長に比して大きいために、
レーザ波長の補正は省略したものがあった。この従来例
では、温度変化や気圧変化があると高精度な位置決めを
補償できなくなるという問題点があった。
長結果に対して、付属の温度計や気圧計で温度や気圧を
測定した結果をもとに、補正演算を行っていた。しか
し、このやり方では補正に手間がかかる。
点を解決するためになされたものであり、外部ターミナ
ルの画面から気温、気圧等のパラメータを入力すると、
位置指令値に対して補正演算を行うことによって、温度
や気圧等のパラメータを容易に変更可能にして、高精度
で位置決めを行うことができる位置決め装置を実現する
ことを目的とする。
成になった位置決め装置である。
決めを行う位置決め装置において、気温と気圧の少なく
とも一方を入力する入力手段と、この入力手段から入力
された値をもとに位置指令値を補正する補正手段と、を
有することを特徴とする位置決め装置。
い、位置指令値と前記レーザ干渉計の検出位置との偏差
をもとに対象物の位置決めを行う位置決め装置におい
て、画面上に気温と気圧の少なくとも一方の入力エリア
を設けた入力画面を表示する表示手段と、前記入力画面
から気温と気圧の少なくとも一方を入力する入力手段
と、この入力手段から入力された値をもとに空気屈折率
を求め、求めた空気屈折率をもとに位置指令値を補正す
る補正手段と、を有することを特徴とする位置決め装
置。
屈折率を対応させた補正テーブルを設け、前記補正手段
は、前記入力手段から入力された値に対応する空気屈折
率を前記補正テーブルから読み出し、読み出した空気屈
折率をもとに位置指令値を補正することを特徴とする
(2)記載の位置決め装置。
圧、湿度の少なくとも1つ以上の入力エリアを設けた入
力画面を表示し、前記入力手段は、気温、気圧、湿度の
少なくとも1つ以上を入力画面から入力することを特徴
とする(2)記載の位置決め装置。
説明する。図1は本発明が適用されるシステムの構成例
を示した図である。図1で、XYステージ1は対象物を
2次元方向に位置決めする。スライダ11は位置決め対
象物が載せられ、圧縮空気によりステージ12上に浮揚
している。スライダ11には、スライダを2次元方向に
移動させるためのリニアモータ(図示せず)と、スライ
ダの位置を検出するためのレーザ干渉計(図示せず)が
搭載されている。
分である。ステージ12は高精度な平面加工によって仕
上げられている。ステージ12の縁にはレーザ干渉計か
ら出たレーザ光を反射するための2個のミラー13,1
4が設置されている。一方のミラーはX軸方向に延び、
他方のミラーはY軸方向に延びている。
制御するためのCPUを実装したコントロール・ボード
と、スライダ11に搭載されたリニアモータを駆動する
ためのドライバ・ボードとを内蔵している。パソコン3
は、XYサーボドライバ2内のコントロール・ボードに
対して、シリアル通信を介して制御コマンドの送信、ス
テータスの受信を行うためのターミナルである。パルス
発生コントローラ4は、スライダ11に搭載されたリニ
アモータに対して、位置指令をパルス信号により与え
る。
施例を示した構成図である。図2で、表示手段31は、
画面上に気温と気圧の少なくとも一方の入力エリアを設
けた入力画面を表示する。表示手段31はパソコン3の
表示装置の部分に相当する。入力手段32は、入力画面
から気温と気圧の少なくとも一方を入力する。入力手段
32は、パソコン3に設けたキーボード、マウス等に相
当する。
ローラ4から与えられた位置指令パルスのパルス数から
位置指令値を算出する。補正手段22は、入力手段32
から入力された気温や気圧から空気屈折率を求め、求め
た空気屈折率をもとに位置指令値を補正する。
図3に示すように入力画面には気温と気圧の入力エリア
50と51が設けられている。この入力エリア50,5
1に気温と気圧の値を入力し、設定ボタン52をクリッ
クすると、入力操作が完了する。
空中におけるレーザ光の波長をλv、空気中におけるレ
ーザ光の波長をλa、空気屈折率をnとすると、波長λ
aは次式で与えられる。 λa=λv/n (1) 波長λvは既知の値である。空気屈折率nと,気圧p,
気温tとの関係は次式のようになる。 n={0.00104125p(ns−1)/(1+0.003671t)}+1 (2 ) ここで、nsは標準状態(気温15℃、気圧1013h
Pa)における空気屈折率で、既知の値である。
ローラ4から与えられた位置指令パルスのパルス数を、
レーザ光の波長単位に換算している。例えば、1個の位
置指令パルスは0.1μmで、50個のパルスが与えら
れたとする。このとき、移動距離は5μmである。指令
値算出手段21は5μmの長さがレーザ光の基準波長の
何波長分に相当するかに換算する。そして、次式に従っ
て位置指令値を求める。 (位置指令値)=(レーザ光の基準波長の数)×(1/n)×λv (3) ここで、入力手段32により気圧p,気温tの値が入力
されると、補正手段22は入力された値をもとに(2)
式から空気屈折率nを求める。そして、求めたnの値を
(3)式に代入して位置指令値を算出する。このように
して補正手段22は、気温や気圧の変化に応じて空気屈
折率nを補正し、補正したnの値で位置指令値を補正す
る。
気圧の変化に関わらず一定のレーザ波長をもとに位置を
算出している。これに対してXYサーボドライバ2で
は、気温や気圧の変化に応じて位置指令値を補正してい
る。これによって、気温や気圧が変化しても高精度な位
置決めを確保している。
屈折率を対応させた補正テーブルを設けてもよい。この
場合は、補正手段22は、入力手段32から入力された
値に対応する空気屈折率を補正テーブルから読み出し、
読み出した空気屈折率をもとに位置指令値を補正する。
なくとも1つ以上を入力画面から入力し、補正手段は入
力された値から位置指令値を補正する構成にしてもよ
い。
パラメータを入力すると、位置指令値に対して補正演算
を行う。これによって、温度や気圧等のパラメータを容
易に変更可能にして、高精度で位置決めを行うことがで
きる。
の画面から気温、気圧等のパラメータを入力すると、位
置指令値に対して補正演算を行う。これによって、温度
や気圧等のパラメータを容易に変更可能にして、高精度
で位置決めを行うことができる。
なくとも一方と空気屈折率を対応させた補正テーブルを
設け、補正テーブルから空気屈折率を直接読み出してい
る。これによって、補正演算の時間が不要になるため、
気温や気圧の変化に迅速に対応できる。
でなく湿度も考慮して位置決めを行うことができる。
図である。
た構成図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 レーザ干渉計を用いて対象物の位置決め
を行う位置決め装置において、 気温と気圧の少なくとも一方を入力する入力手段と、 この入力手段から入力された値をもとに位置指令値を補
正する補正手段と、を有することを特徴とする位置決め
装置。 - 【請求項2】 レーザ干渉計を位置センサとして用い、
位置指令値と前記レーザ干渉計の検出位置との偏差をも
とに対象物の位置決めを行う位置決め装置において、 画面上に気温と気圧の少なくとも一方の入力エリアを設
けた入力画面を表示する表示手段と、 前記入力画面から気温と気圧の少なくとも一方を入力す
る入力手段と、 この入力手段から入力された値をもとに空気屈折率を求
め、求めた空気屈折率をもとに位置指令値を補正する補
正手段と、を有することを特徴とする位置決め装置。 - 【請求項3】 気温と気圧の少なくとも一方と空気屈折
率を対応させた補正テーブルを設け、 前記補正手段は、前記入力手段から入力された値に対応
する空気屈折率を前記補正テーブルから読み出し、読み
出した空気屈折率をもとに位置指令値を補正することを
特徴とする請求項2記載の位置決め装置。 - 【請求項4】 前記表示手段は、画面上に気温、気圧、
湿度の少なくとも1つ以上の入力エリアを設けた入力画
面を表示し、 前記入力手段は、気温、気圧、湿度の少なくとも1つ以
上を入力画面から入力することを特徴とする請求項2記
載の位置決め装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000347635A JP2002148021A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000347635A JP2002148021A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 位置決め装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002148021A true JP2002148021A (ja) | 2002-05-22 |
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ID=18821330
Family Applications (1)
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JP2000347635A Pending JP2002148021A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006343287A (ja) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Yokogawa Electric Corp | 光学特性測定装置 |
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