JP2013210218A - レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法 - Google Patents

レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013210218A
JP2013210218A JP2012078892A JP2012078892A JP2013210218A JP 2013210218 A JP2013210218 A JP 2013210218A JP 2012078892 A JP2012078892 A JP 2012078892A JP 2012078892 A JP2012078892 A JP 2012078892A JP 2013210218 A JP2013210218 A JP 2013210218A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light spot
bottom plate
work table
motor
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012078892A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5477982B2 (ja
Inventor
Giyu Ko
黄宜裕
Chin-Der Hwang
黄欽徳
Zhi Ming Liang
廖志明
Ting Wei Jiang
江廷尉
Weiguo Zhang
張偉國
Bunsei Ko
黄文政
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Original Assignee
National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST filed Critical National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Priority to JP2012078892A priority Critical patent/JP5477982B2/ja
Publication of JP2013210218A publication Critical patent/JP2013210218A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5477982B2 publication Critical patent/JP5477982B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

【課題】本発明は、レーザ光斑絶対位置付け駆動装置を提供する。
【解決手段】底板に剛性結合されるモーター駆動モジュールと、上記モーター駆動モジュールによって駆動され、上記底板に相対的に変位可能の作業台と、上記作業台に剛性結合され、底板光斑画像参考底板領域中の光斑撮像領域の光斑画像を捕獲できる光斑撮像モジュールと、位置付けモードにおいて、操作される制御モジュールと、が含有され、上記制御モジュールは、上記光斑撮像モジュールを制御して、上記作業台において、所定の位置にある光斑画像参考底板領域の即時光斑画像を捕獲し、上記即時光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像と比較して、上記即時光斑画像の即時位置座標を取得し、また、上記即時位置座標と目標位置座標と対比して、誤差ベクトルを取得し、上記制御モジュールが、上記誤差ベクトルに基づいて、上記モーター駆動モジュールを駆動し、上記作業台を、上記目標位置座標に位置させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法に関し、特に、高位置付け精度、特に、高位置付け精度能力で作業台を相対的に底板に変位するように駆動する駆動装置と駆動システム及びその方法に関する。
光学スケールは、相対位置の高精度測定(相対変位)に幅広く利用されている。また、コンピュータ数値制御が、測定中に生成した、例えば、ボールスクリューとサーブモーターと間のあそびや圧電作動装置の磁気ヒステリシス現象の誤差を補償することに運用されている。それらの誤差は、相対位置を測定する校正において、最新参考として、テーブルに記録される。
しかしながら、光学スケールは、製作する時に関連する累積誤差の特性を有し、一般の、市販の光学スケールは、位置付け精度が、±(3+L/0.2)μmで、その中、L(m)が、光学スケール長さ用メートルを単位とする。言い換えれば、光学スケールは、大型ガントリー形加工機に適合しなく、例えば、大型風力発電機の風車羽根加工機に適合しなく、相対位置が、光学スケールによって連続的に測定されるため、関連する誤差が累積される。
そのため、一般の、従来のものは、絶対位置付け機能に実用されることなく、また、大型ガントリー形加工機の計量技術やツールとして適用できない。
本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。
本発明の主な目的は、従来技術の上記問題点を解消でき、高位置付け精度能力で作業台を相対に底板に対して変位できるように駆動する、レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法を提供する。
上記の目的を達成するため、本発明は、レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法を提供し、
本発明の一観点によれば、モーター駆動モジュールと作業台、光斑撮像モジュール及び制御モジュールからなる作動装置を提供する。上記モーター駆動モジュールは、底板に剛性結合され、上記底板は、光斑画像と座標システムとを結合するための光斑画像参考底板領域を有し、上記作業台は、上記モーター駆動モジュールによる駆動に合わせて、上記モーター駆動モジュールによって、上記底板が相対的に変位するように駆動され、上記光斑撮像モジュールは、上記作業台に剛性結合され、上記作業台と上記底板とが、相対的に変位可能になり、また、上記光斑画像参考底板領域中の一つの光斑撮像領域の一つの光斑画像を捕獲でき、そして、上記制御モジュールは、位置付けモードにおいて、上記モーター駆動モジュールと上記光斑撮像モジュールを操作でき、上記制御モジュールは、上記光斑撮像モジュールに、上記作業台にある所定の位置にある光斑画像参考底板領域の即時光斑画像を捕獲させ、上記即時光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比して、上記即時光斑画像の即時位置座標を取得するように、制御でき、それから、上記即時位置座標と目標位置座標とを対比して、誤差ベクトルを取得し、上記制御モジュールが、上記誤差ベクトルに基づいて、上記作業台が、上記目標位置座標に位置するように、上記モーター駆動モジュールを駆動する。
本発明の他の観点によれば、光斑特徴と座標システムとを結合するための光斑画像参考底板領域を有する底板と、上記の作動装置と、が含有される、駆動システムを提供する。
本発明の更に他の観点によれば、作業台と底板とを、相対的に変位可能に駆動でき、上記作業台が上記底板のモーター駆動モジュールに剛性結合されて駆動され、上記底板が、光斑特徴と座標システムとを結合するための光斑画像参考底板領域を有する、レーザ光斑絶対位置付け駆動方法を提供し、上記方法は、少なくとも、
(A)上記作業台に剛性結合する光斑撮像モジュールを設置して、上記光斑画像参考底板領域中の一つの光斑撮像領域の一つの光斑画像を捕獲するステップと、
(B)上記光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比し、上記作業台の即時位置座標を取得するステップと、
(C)上記作業台の即時位置座標と目標位置座標との誤差ベクトルに基づいて、上記作業台を、上記目標位置座標に位置するように駆動する上記モーター駆動モジュールを制御するステップと、が含有される。
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それによって制限されることが無い。
本発明の駆動装置の第一のより良い実施例概念図である。 本発明の駆動装置のブロック概念図である。 本発明の第一の実施例を駆動システム底板上の一つの光斑画像参考対象表面に貼りつく時の概念図である。 本発明の参考座標光斑画像データベースを作成する参考座標作成モードの流れ概念図である。 本発明の光斑画像を位置付けする時の位置付けモード流れ概念図である。 本発明の駆動装置の第二のより良い実施例概念図である。 本発明の第二の実施例を駆動システム底板上の長尺状光斑画像参考対象表面に貼りつく時の概念図である。 本発明のモーター駆動モジュールのより良い実施例概念図である。 本発明のモーター駆動モジュールの他のより良い実施例概念図である。
図1〜図9は、それぞれ、本発明の駆動装置の第一のより良い実施例概念図と本発明の駆動装置のブロック概念図、本発明の第一の実施例を駆動システム底板上の光斑画像参考対象表面に貼りつく時の概念図、本発明の参考座標光斑画像データベースを作成する参考座標作成モードの流れ概念図、本発明の光斑画像を位置付けする時の位置付けモードの流れ概念図、本発明の駆動装置の第二のより良い実施例概念図、本発明の第二の実施例を駆動システム底板の長尺状光斑画像参考対象表面に貼りつく時の概念図、本発明のモーター駆動モジュールのより良い実施例概念図、及び本発明のモーター駆動モジュールの他のより良い実施例概念図である。図1と図2及び図3のように、本発明の第一のより良い実施例のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置1は、作動装置10と底板20を備え、光斑画像が付く光斑画像参考底板領域21を有する。上記作動装置10は、上記底板20に剛性結合されるモーター駆動モジュール11と、上記モーター駆動モジュール11に結合され、上記モーター駆動モジュール11によって駆動されて、上記底板20に対して、相対的に変位可能の作業台12と、上記作業台12に剛性結合され、上記作業台12と上記底板20に沿って、相対的に変位可能の光斑撮像モジュール13と、上記モーター駆動モジュール11と上記光斑撮像モジュール13とともに、操作される制御モジュール14とが、含有される。本実施例において、上記光斑撮像モジュール13と上記制御モジュール14とは、ケーブルやワイヤレスで互いに連絡する。
上記モーター駆動モジュール11は、モーター111と、上記底板20に剛性結合される案内部材112と、が備えられ、上記作業台12は、変位可能にその上に位置し、上記モーター111とともに、操作され、上記作業台12と上記底板20とを、相対的に変位可能に駆動する。本実施例において、上記モーター111は、ステッパーモーターやサーブモーターであり、また、上記案内部材112は、上記作業台12に接続されるボールスクリューを有し、上記モーター111によって駆動されて、上記作業台12が、それに連動して、一方向に平行するボールスクリューと上記底板20が、相対的に変位可能になる。特に、上記作業台12が、非常に安定な状態を必要とする場合において、上記モーター111が、ステッパーモーターであることが好ましく、それは、上記ステッパーモーターが、毎度、位置付けに駆動された後、励起電流が流れることないため、上記作業台12が、上記ステッパーモーターにより、所定の位置に変位された後、上記作業台12が、安定状態になり、他のタイプのモーターのように、絶えず二、励起電流が流れて、微細に動揺することないからである。そして、他の実施例において、上記モーター駆動モジュール11のモーター111は、リニアモーターであってもよく、それに対応して、上記モーター駆動モジュール11の案内部材112は、リニアレール(図8のように)であってもよい。
本実施例において、上記モーター駆動モジュール11は、更に、上記案内部材112上に設置された圧電作動部材113がある。上記圧電作動部材113は、上記案内部材112上に設置され、上記底板20に対して、相対的に変位可能のベース114と、上記ベース114上に設置され、上記制御モジュール14とともに、操作される圧電素子115とが、備えられる。上記作業台12は、上記ベース114に配置され、上記圧電素子115に結合され駆動されて、上記ベース114に対して、相対的に変位可能であり、上記圧電作動部材113を利用して、上記作業台12が、何十マイクロメートルよりも小さい範囲内で変位するように駆動でき、より高い精度(即ち、數十マイクロメートル内の変位)を有するため、本実施例のシステムは、より、短い距離に適用することに適合する。
上記作動システム1は、ここでは、一次元システムを例とする。上記案内部材112と上記ベース114との間の機械磨耗や上記案内部材112の作製の限界等により、上記作業台12は、上記底板20に対して、第二の方向に、不良な変位になる可能性がある。そのため、図9のように、上記圧電作動部材113のベース114は、上記案内部材112の第一の方向(X)に変位でき、上記作業台12に、上記底板20に対して、一次元運動を行わせ、また、上記圧電素子115で、上記作業台12の上記底板20に対する第一の方向(X)の位置を微調整でき、上記圧電作動部材113は、更に、上記ベース114上に設置され、上記制御モジュール14とともに操作されるもう一つの圧電素子116が設置され、上記作業台12に合わせて、上記作業台12が、上記底板20に対して、上記第一の方向(X)に垂直する第二の方向(Y)の位置を微調整でき、これにより、上記作業台12は、第二の方向(Y)においての不良な変位も、補償される。
上記作動システム1は、ここでは、一次元システムを例とするが、本発明によれば、二次元の作動システムも含まれ、上記圧電作動部材113は、二つの上記ベース114に配列された圧電素子115を有してもよく、これにより、上記作業台12が、上記ベース114に対して、二次元運動を行うこと用に駆動できる。二次元の作動システムを実現することが、公知や周知された技術であるため、ここでは、あえてそれの詳細を省略した。
上記光斑撮像モジュール13は、実施例においては、二次元アレイ画素像素センサー(例えば、Sony XCL 5005 CCD)であり、また、上記底板20上にある光斑画像参考底板領域21中の光斑撮像領域22の変形しない光斑画像を捕獲でき、それが、上記作業台12において、座標システムと上記光斑画像参考底板領域21とが結合された即時位置に、対応する関係を持ち、上記光斑撮像モジュール13で、変形しない光斑画像を捕獲でき、また、上記光斑撮像モジュール13により、次の式で、高い位置付け精度に、上記作業台12が配置されることを実現する。
上記の式において、2δが光斑平均直径で、λがレーザ波長で、Lが上記光斑撮像モジュール13のアイリスから二次元センサーまでの距離で、Dが上記光斑撮像モジュール13のアイリス直径である。特に、上記光斑撮像モジュール13は、光斑輝点を捕獲し、その直径(2δ)が、二次元センサーの像素直径よりもやや大きい。そのため、光斑輝点が光斑画像での移位することを、上記光斑画像参考底板領域21の微細の相対的な変位でも、識別でき、そのため、上記作業台12が、上記底板20の相対な位置でも、精密に取得できる。その結果、上記光斑撮像モジュール13を配置することにより、上記作動システム1において、上記作業台12を、1%の非常に高い二次元センサーの像素サイズの位置付け精度で位置付けでき、既存の高解像度である二次元センサーの像素サイズの一般範囲が、1μmから2μmまでであり、そのため、上記作業台12の位置付け精度が、10nmから20nmまでになる。
上記底板20は、耐磨耗や耐変形材からなり、より高い剛性を有するため、旋盤やフライス盤によって加工される過程の後、上記光斑画像参考底板領域21に十分の光斑特徴があり、そして、0過剰ガラスや大理石、金属(例えば、ステンレス)及びその組合からなる群から選ばれたものからなってもよい。一般として、上記底板20は、金属からなり、上記光斑画像参考底板領域21は、上記底板20の頂面において、上記特徴光斑を表示できる領域とする三次元対象表面生地がある。金属は、比較的に大きい熱膨張係数があるため、上記作動システム1は、定温制御環境において操作されることが好ましく、これにより、上記底板20熱変形が防止され、また、上記底板20頂面において、同じ光斑撮像領域22の変形しない光斑画像と上記光斑撮像モジュール13で取得した光斑画像とが、同じように維持し、即ち、上記光斑撮像モジュール13は、異なる時間で、同じ光斑撮像領域22の変形しない光斑画像を捕獲できる。また、上記底板20頂面領域の三次元対象表面生地が、上記光斑画像参考底板領域21の光斑特徴を提供できるため、上記光斑撮像モジュール13で、上記光斑撮像領域22の二次元光斑画像を取得するものは、比較的に高い解像度が得られる。本発明は、光斑撮像の変形しないことと高解像度特性に合わせて、上記作業台12の上記底板20に対する高い位置付け精度を促進できる。
しかし、定温制御環境外で操作される時、上記底板20は、金属板材で、比較的に大きい熱膨張係数(例えば、鋼鉄)、環境温度の変化により、熱変形が発生する恐れがある。そのため、光斑尺21’は、熱膨張係数の低い板材からなることにより、豊かな光斑特徴を有して、上記底板20の頂面に連接されて上記光斑画像参考底板領域21とされることができ、図3のようである。上記光斑尺21’は、比較的に、低い熱膨張係数の耐磨耗と耐変形材からなり、例えば、0過剰ガラスや大理石基材あるいは不変鋼である。
上記制御モジュール14は、上記モーター駆動モジュール11と上記光斑撮像モジュール13とともに操作されて、上記作業台12と上記底板20とを相対的に変位させるためのものである。上記作業台12と上記底板20とを相対的に変位させる方法において、上記制御モジュール14は、参考座標作成モードにおいて、操作されて、参考座標光斑画像データベースを作成し、そして、それを、上記底板20の独自の光斑画像参考底板領域21と結合し、上記参考座標作成モードが終了された後、位置付けモードにおいて、上記作業台12の位置座標を位置付けする。
図1と図2及び図4のように、上記参考座標作成モードにおいて、上記制御モジュール14は、ステップS11で、上記モーター駆動モジュール11が上記作業台12を変位する方式を制御でき、上記光斑撮像モジュール13は、連続的に、上記底板20の光斑画像参考底板領域21において、座標システム中の異なる位置座標の光斑画像を捕獲でき、また、同時に、ステップS12で、高精度位置付け装置(例えば、上記作業台に、レーザ干渉計を設置し、例えば、Agilent 5530動的校正測定装置)に合わせて、上記作業台12において、所定の位置にある光斑画像参考底板領域21の光斑画像について、座標システム中の絶対位置付け座標を定義する。
ステップS13において、上記制御モジュール14は、上記光斑画像参考底板領域21の全ての光斑画像を取得でき、また、多段階に、上記光斑画像参考底板領域21の全ての光斑画像を記録できる。上記制御モジュール14は、上記高精度位置付け装置に合わせて、各段の光斑画像の位置参考座標を標定でき、また、上記制御モジュール14により記録された上記光斑画像参考底板領域21の各段の光斑画像とその位置参考座標で、上記参考座標光斑画像データベースを作成できる。
また、図5を参照しながら、上記位置付けモードにおいて、上記制御モジュール14は、ステップS21で、上記光斑撮像モジュール13を制御して、上記光斑画像参考底板領域21中の光斑撮像領域22の一つの光斑画像を捕獲できる。
ステップS22において、上記制御モジュール14は、ステップS21で、参考座標作成モードにおいて、作成された参考座標光斑画像データベース中の各参考座標光斑画像を比較できる。その後、ステップS23において、上記制御モジュール14は、ステップS22の比較結果に基づいて、上記作業台12が、座標システムにおいての即時位置座標を取得できる。
ステップS24において、上記制御モジュール14は、上記モーター駆動モジュール11を制御して、上記作業台12を、目標位置に近づくように駆動でき、それは、座標システム中の絶対位置座標であり、上記即時位置座標と上記目標位置座標との誤差ベクトルによることである。特に、上記作動システム1は、サブステップS241からS244までで、座標システムにおいて、正確的に上記作業台12を、上記目標位置座標に近づくように変位させることを実行できる。
サブステップS241において、上記制御モジュール14は、ステップS23において判断された作業台12の目標位置座標と即時位置座標との誤差ベクトルを算出できる。サブステップS242において、上記制御モジュール14は、サブステップS241で取得した誤差ベクトルに基づいて、上記モーター駆動モジュール11のモーター111で、上記作業台12を上記案内部材112に沿って上記目標位置座標に近づくように駆動することを制御できる。その後、サブステップS243において、上記制御モジュール14は、上記光斑撮像モジュール13が、上記即時位置に対応する光斑画像参考底板領域21の他の光斑撮像領域22の一つの光斑画像を捕獲するように制御できる。サブステップS244において、上記制御モジュール14は、サブステップS243で捕獲した光斑画像と目標位置座標との光斑画像を比較し、その間の誤差ベクトルを算出できる。サブステップS245において、上記制御モジュール14は、上記サブステップS244で算出された誤差ベクトルが、予定誤差範囲よりも小さいかを判断でき、即ち、上記モーター駆動モジュール11が、上記作業台12を駆動して変位させる精度である。それから、サブステップS245において、上記サブステップS244で算出された誤差ベクトルが、上記予定誤差範囲よりも小さくない場合、上記制御モジュール14は、ステップS246で、上記サブステップS244で算出された誤差ベクトルに基づいて、上記作業台12の位置を微調整し、サブステップS243を繰り返すように、上記モーター駆動モジュール11の圧電作動部材113を制御できる。サブステップS245でOKと判断された場合、位置付けモードが終了され、即ち、上記作業台12は、正確に、座標システムの目標位置に位置する。
図6は、本発明の第二のより良い実施例の作動システム1である。本実施例の作動システム1は、第一のより良い実施例に類似するものである。本実施例において、上記モーター駆動モジュール11の圧電作動部材113(図1を参照)が省略され、また、上記作業台12が、直接に、上記モーター駆動モジュール11に設置された案内部材112上に変位できる。本実施例の作動システム1は、0.1μm程度の精度で、上記作業台12を位置付けでき、また、幅広く適用される。同様に、金属からなる底板が、定温制御環境外において、操作される場合、光斑尺21’は、熱膨張係数が比較的に低い板材からなり、豊かな光斑信号を有し、上記底板20の頂面に連接されて、上記光斑画像参考底板領域21とすることができ、図7のようである。
以上のように、上記底板20の光斑画像参考底板領域21には、耐磨耗や耐変形特性、そして、比較的に低い熱膨張係数を有し、また、上記モーター駆動モジュール11と上記光斑撮像モジュール13とが、それぞれ、上記底板20と上記作業台12に剛性結合されるため、上記光斑撮像モジュール13により、捕獲された上記光斑画像参考底板領域21中の光斑撮像領域22の変形しない光斑画像は、また、上記光斑撮像領域22と上記作業台12との位置が、上記底板20に対して、対応関係が一定であるため、上記光斑画像を利用して、上記予めに作成された参考座標光斑画像と比較することにより取得された、例えば、座標システムによって定義された作業台12の絶対位置座標を取得される。言い換えれば、本発明の作動システム1によれば、自我の座標システムで、絶対位置を定義し、従来技術の上記作業台12の変位期間に累積された誤差が、有効的に解消できる利点が得られる。
以上のように、本発明に係るレーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法は、有効的に従来の諸欠点を解消でき、高位置付け精度能力で作業台と底板とを相対的に変位可能に駆動でき、絶対位置付け機能が発揮され、また、大型ガントリー形加工機の計量技術やツールに適用でき、そのため、本発明は、より進歩的かつより実用的で、法に従って発明請求を出願する。
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本特許請求の範囲内に含まれる。
1 駆動装置
10 作動装置
11 モーター駆動モジュール
111 モーター
112 案内部材
113 圧電作動部材
114 ベース
115 圧電素子
116 圧電素子
12 作業台
13 光斑撮像モジュール
14 制御モジュール
20 底板
21 光斑画像参考底板領域
21’ 光斑尺
22 光斑撮像領域
S11〜S13 ステップ
S21〜S24 ステップ
S241〜S246 サブステップ

Claims (20)

  1. 底板に剛性結合され、上記底板に、光斑画像と座標システムを結合する光斑画像参考底板領域があるモーター駆動モジュールと、
    上記モーター駆動モジュールに結合され、上記モーター駆動モジュールにより駆動されて、上記底板に対応して、変位する作業台と、
    上記作業台に剛性結合されて、上記作業台とともに、上記底板が、ともに相対的に変位し、上記光斑画像参考底板領域において、一つの光斑撮像領域中の一つの光斑画像を捕獲する光斑撮像モジュールと、
    上記モーター駆動モジュールと上記光斑撮像モジュールとともに、位置付けモードにおいて、操作され、上記光斑撮像モジュールに、上記作業台において、所定の位置にある光斑画像参考底板領域の即時光斑画像を捕獲させるように、制御し、上記即時光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比して、上記即時光斑画像の即時位置座標を得てから、上記即時位置座標と目標位置座標とを対比し、誤差ベクトルを手に入れ、上記誤差ベクトルに基づいて、上記作業台が上記目標位置座標に位置するように、上記モーター駆動モジュールを作動させる制御モジュールと、
    が含有される、ことを特徴とするレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
  2. 上記制御モジュールは、更に、参考座標作成モードにおいて、操作され、上記参考座標作成モードにおいて、上記制御モジュールが、上記光斑撮像モジュールで、連続的に光斑撮像で、上記光斑画像参考底板領域の全ての光斑画像を捕獲し、また、上記作業台上に、設置された高精度位置付け装置で、全ての捕獲した光斑画像を多段階に参考座標を標定し、上記制御モジュールにより、各段階の光斑画像とその位置参考座標を記録して、上記参考座標光斑画像データベースを作成し、そして、上記高精度位置付け装置が、レーザ干渉計であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
  3. 上記モーター駆動モジュールは、モーターと上記底板に剛性結合された案内部材とが含まれ、上記作業台が、変位可能にその上に載せられ、上記モーターとともに、操作されて、上記作業台と上記底板が、相対的に変位可能に駆動されることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
  4. 上記モーターは、リニアモーターであり、上記案内部材は、リニアレールであることを特徴とする請求項3に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
  5. 上記モーターは、サーブモーターやステッパーモーターの何れかの一つであり、上記案内部材は、上記作業台に結合され、上記サーブモーターや上記ステッパーモーターによって駆動されて、上記作業台と上記底板とが、相対的に変位されるボールスクリューが備えられる、ことを特徴とする請求項3に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
  6. 上記モーター駆動モジュールは、更に、上記案内部材上に設置された変位可能のベースと、上記ベース上に設置され、上記制御モジュールとともに操作される圧電素子とを有する、圧電作動部材が備えられ、上記作業台が、上記ベースに配置されて、上記圧電素子に接続され、上記圧電素子によって駆動され、上記ベースに対して、相対的に変位できる、ことを特徴とする請求項3に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
  7. 上記モーター駆動モジュールは、更に、上記案内部材に設置された第一の方向に変位可能のベースと、一対の上記ベースに設置されて上記制御モジュールとともに操作される圧電素子とを有する、圧電作動部材が備えられ、上記作業台が、上記ベースに配置されて、上記圧電素子に接続され、上記圧電素子によって駆動され、上記ベースに対して、相対的に変位でき、その一つの圧電素子によって、上記作業台が、第一の方向に変位するように駆動され、もう一つの圧電素子により、上記作業台が、第一の方向に垂直する第二の方向に変位するように駆動される、ことを特徴とする請求項3に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
  8. 上記光斑撮像モジュールと上記制御モジュールは、ケーブルやワイヤレスで、互いに連絡する、ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
  9. 光斑画像と座標システムを結合するための光斑画像参考底板領域を有する底板と、
    上記底板に剛性結合されるモーター駆動モジュールと、上記モーター駆動モジュールに結合され、上記モーター駆動モジュールによって駆動されて、上記底板に対して、相対的に変位可能である作業台と、上記作業台に剛性結合され、上記作業台とともに、上記底板に対して、相対的に変位可能で、上記光斑画像参考底板領域中の一つの光斑撮像領域の一つの光斑画像を捕獲する光斑撮像モジュールと、上記モーター駆動モジュールと上記光斑撮像モジュールとともに、位置付けモードにおいて、操作され、上記光斑撮像モジュールに、上記作業台において、所定の位置にある光斑画像参考底板領域の即時光斑画像を捕獲させるように、制御し、上記即時光斑画像と一参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比して、上記即時光斑画像の即時位置座標を得てから、上記即時位置座標と目標位置座標とを対比し、誤差ベクトルを手に入れ、上記誤差ベクトルに基づいて、上記作業台が上記目標位置座標に位置するように、上記モーター駆動モジュールを作動させる制御モジュールとを有する、駆動装置と、
    が含有される、ことを特徴とするレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  10. 上記制御モジュールは、更に、参考座標作成モードにおいて、操作され、上記光斑撮像モジュールで、連続的に光斑撮像で、上記光斑画像参考底板領域の全ての光斑画像を捕獲し、また、上記作業台上に、設置された高精度位置付け装置で、全ての捕獲した光斑画像を多段階に参考座標を標定し、上記制御モジュールにより、各段階の光斑画像とその位置参考座標を記録して、上記参考座標光斑画像データベースを作成し、そして、上記高精度位置付け装置が、レーザ干渉計であることを特徴とする請求項9に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  11. 上記駆動装置のモーター駆動モジュールは、モーターと上記底板に剛性結合された案内部材とが含まれ、上記作業台が、変位可能にその上に載せられ、上記モーターとともに、操作されて、上記作業台と上記底板が、相対的に変位可能に駆動されることを特徴とする請求項9に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  12. 上記モーターは、リニアモーターであり、上記案内部材は、リニアレールであることを特徴とする請求項11に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  13. 上記モーターは、サーブモーターやステッパーモーターの何れかの一つであり、上記案内部材は、上記作業台に結合され、上記サーブモーターや上記ステッパーモーターによって駆動されて、上記作業台と上記底板とが、相対的に変位されるボールスクリューが備えられる、ことを特徴とする請求項11に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  14. 上記モーター駆動モジュールは、更に、上記案内部材上に設置された変位可能のベースと、上記ベース上に設置され、上記制御モジュールとともに操作される圧電素子とを有する、圧電作動部材が備えられ、上記作業台が、上記ベースに配置されて、上記圧電素子に接続され、上記圧電素子によって駆動され、上記ベースに対して、相対的に変位でかる、ことを特徴とする請求項11に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  15. 上記モーター駆動モジュールの圧電作動部材は、上記案内部材に設置された第一の方向に変位可能のベースと、一対の上記ベースに設置されて上記制御モジュールとともに操作される圧電素子とを有し、上記作業台が、上記ベースに配置されて、上記圧電素子に接続され、上記圧電素子によって駆動され、上記ベースに対して、相対的に変位でき、その一つの圧電素子によって、上記作業台が、第一の方向に変位するように駆動され、もう一つの圧電素子によって、上記作業台が、第一の方向に垂直する第二の方向に変位するように駆動される、ことを特徴とする請求項11に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  16. 上記底板は、耐磨耗や耐変形材料からなることを特徴とする請求項9に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  17. 上記底板の材料は、0過剰(Zero−inflated)ガラスや大理石、金属及びその組み合わせからなる群れの何れかの一つからなる、ことを特徴とする請求項16に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  18. 上記光斑撮像モジュールと上記制御モジュールは、ケーブルやワイヤレスで互いに連絡する、ことを特徴とする請求項9に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
  19. 作業台と底板とを、相対的に変位可能に駆動でき、上記作業台が、上記底板のモーター駆動モジュールに剛性結合されて駆動され、上記底板が、光斑画像と座標システムとを結合するための光斑画像参考底板領域を有する、レーザ光斑絶対位置付け駆動方法であって、
    (A)上記作業台に剛性結合する光斑撮像モジュールを設置して、上記光斑画像参考底板領域中の一つの光斑撮像領域の一つの光斑画像を捕獲するステップと、
    (B)上記光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比し、上記作業台の即時位置座標を取得するステップと、
    (C)上記作業台の即時位置座標と目標位置座標との誤差ベクトルに基づいて、上記作業台を、上記目標位置座標に位置するように駆動する上記モーター駆動モジュールを制御するステップと、が含有される、ことを特徴とするレーザ光斑絶対位置付け駆動方法。
  20. 上記参考座標光斑画像データベースを作成して、上記参考座標光斑画像データベースと上記座標システムとを結合し、上記作業台を変位させるように、上記モーター駆動モジュールを制御することにより、上記光斑撮像モジュールが、座標システムの異なる座標位置にある光斑画像参考底板領域の光斑画像を捕獲できる、ことを特徴とする請求項19に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動方法。
JP2012078892A 2012-03-30 2012-03-30 レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法 Active JP5477982B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012078892A JP5477982B2 (ja) 2012-03-30 2012-03-30 レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012078892A JP5477982B2 (ja) 2012-03-30 2012-03-30 レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013210218A true JP2013210218A (ja) 2013-10-10
JP5477982B2 JP5477982B2 (ja) 2014-04-23

Family

ID=49528191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012078892A Active JP5477982B2 (ja) 2012-03-30 2012-03-30 レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5477982B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104965529A (zh) * 2015-07-13 2015-10-07 东南大学 大行程复合式超精密位置测控系统及方法
CN113681309A (zh) * 2021-09-17 2021-11-23 洛阳海凝机器人科技有限公司 一种移动铣床系统及孔系加工方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04116404A (ja) * 1990-09-07 1992-04-16 Nippon Steel Corp 自動板厚測定装置
JPH04285541A (ja) * 1990-11-22 1992-10-09 Planmed Oy ラジオグラフィの方法および装置
JPH0596479A (ja) * 1991-10-02 1993-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 直交座標型ロボツト
JPH06201906A (ja) * 1992-11-10 1994-07-22 Dainippon Printing Co Ltd 光反射体、エンコーダ及びその製造方法
JPH06218683A (ja) * 1993-01-20 1994-08-09 Tokico Ltd ワーク位置ずれ検知装置
JPH08329476A (ja) * 1995-05-31 1996-12-13 Toshiba Corp 光ディスク原盤露光装置および光ディスク原盤露光装置の制御方法
JPH10216976A (ja) * 1996-12-05 1998-08-18 Nikon Corp レーザ加工装置およびアライメント装置
WO2000037884A1 (fr) * 1998-12-22 2000-06-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Procede et appareil permettant de mesurer des erreurs de positionnement au moyen d'un repere, et appareil d'usinage susceptible de corriger des erreurs en fonction de resultats de mesure
JP2001053495A (ja) * 1999-08-06 2001-02-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品実装方法
JP2001241919A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Yokogawa Electric Corp 変位測定装置
JP2009139134A (ja) * 2007-12-04 2009-06-25 Ministry Of National Defense Chung Shan Inst Of Science & Technology 大面積不変形光斑撮像装置及びその方法
JP2010161411A (ja) * 2003-12-15 2010-07-22 Nikon Corp 投影露光装置及びステージ装置、並びに露光方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04116404A (ja) * 1990-09-07 1992-04-16 Nippon Steel Corp 自動板厚測定装置
JPH04285541A (ja) * 1990-11-22 1992-10-09 Planmed Oy ラジオグラフィの方法および装置
JPH0596479A (ja) * 1991-10-02 1993-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 直交座標型ロボツト
JPH06201906A (ja) * 1992-11-10 1994-07-22 Dainippon Printing Co Ltd 光反射体、エンコーダ及びその製造方法
JPH06218683A (ja) * 1993-01-20 1994-08-09 Tokico Ltd ワーク位置ずれ検知装置
JPH08329476A (ja) * 1995-05-31 1996-12-13 Toshiba Corp 光ディスク原盤露光装置および光ディスク原盤露光装置の制御方法
JPH10216976A (ja) * 1996-12-05 1998-08-18 Nikon Corp レーザ加工装置およびアライメント装置
WO2000037884A1 (fr) * 1998-12-22 2000-06-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Procede et appareil permettant de mesurer des erreurs de positionnement au moyen d'un repere, et appareil d'usinage susceptible de corriger des erreurs en fonction de resultats de mesure
JP2001053495A (ja) * 1999-08-06 2001-02-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品実装方法
JP2001241919A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Yokogawa Electric Corp 変位測定装置
JP2010161411A (ja) * 2003-12-15 2010-07-22 Nikon Corp 投影露光装置及びステージ装置、並びに露光方法
JP2009139134A (ja) * 2007-12-04 2009-06-25 Ministry Of National Defense Chung Shan Inst Of Science & Technology 大面積不変形光斑撮像装置及びその方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104965529A (zh) * 2015-07-13 2015-10-07 东南大学 大行程复合式超精密位置测控系统及方法
CN113681309A (zh) * 2021-09-17 2021-11-23 洛阳海凝机器人科技有限公司 一种移动铣床系统及孔系加工方法
CN113681309B (zh) * 2021-09-17 2024-03-12 洛阳海凝机器人科技有限公司 一种移动铣床系统及孔系加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5477982B2 (ja) 2014-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106249694B (zh) 自动化机器、控制自动化机器的方法以及机器可读介质
CN106352823B (zh) 一种基于多瞄准装置的复合坐标测量系统
CN101435698B (zh) 透明封装介质下微器件的表面形貌测量系统与方法
Dejima et al. Precision positioning of a five degree-of-freedom planar motion stage
US20180172429A1 (en) Measuring system
CN103988049A (zh) 具有摄像头的坐标测量机
JP5143931B2 (ja) 三次元形状測定装置
CN105509635A (zh) 一种适用于大范围表面形貌测量的白光干涉仪
US20160299498A1 (en) System for navigating a field of view of a displayed and magnified surface
KR20130102465A (ko) 높이 측정 방법 및 높이 측정 장치
US8605294B2 (en) Actuating apparatus, actuating system and method for actuating a working stage to move relative to a platform with high-precision positioning capability
JP5477982B2 (ja) レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法
KR20120026444A (ko) 삼차원 형상 측정장치
CN105046650A (zh) 基于机器视觉的小模数齿轮检测过程中图像拼接的方法
Keck et al. Model-based compensation of dynamic errors in measuring machines and machine tools
TWI448855B (zh) 雷射光斑絕對定位驅動裝置、驅動系統及其方法
CN104007014A (zh) 微构件综合力学性能测试装置
Islam et al. Development of a novel profile measurement system for actively planed surfaces
EP2641694B1 (en) Actuating apparatus, actuating system and method for actuating a working stage to move relative to a platform with high-precision positioning capability
JP4551164B2 (ja) 測定装置
JP4791568B2 (ja) 3次元測定装置
JP2005172610A (ja) 3次元測定装置
TWI482400B (zh) Location detection method for linear motors
TWI483804B (zh) The detection and processing device of the fixed seat and its working method
CN110044916A (zh) 一种表面微小划痕检测仪

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5477982

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250