JPH09198114A - Xyステージの移動制御方法 - Google Patents

Xyステージの移動制御方法

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JPH09198114A
JPH09198114A JP8008802A JP880296A JPH09198114A JP H09198114 A JPH09198114 A JP H09198114A JP 8008802 A JP8008802 A JP 8008802A JP 880296 A JP880296 A JP 880296A JP H09198114 A JPH09198114 A JP H09198114A
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JP
Japan
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movement
moving
acceleration
stage
moving table
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JP8008802A
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English (en)
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Atsushi Yamauchi
敦史 山内
Kiyoshi Oya
清 大家
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 XYステージのテーブル移動を円滑とし、移
動テーブルの上に載置する物品の大きさや重量、更には
形状により、移動テーブルの移動に要する時間や停止精
度にバラツキを生じさせないようにする。 【解決手段】 コンピュータ41の制御により移動テーブ
ルを所定位置に移動させるXYステージであって、予め
設定されたプログラムに従ってテーブル駆動用の直流モ
ータに印加する電圧を制御するXYステージの駆動方法
において、対象物を前記移動テーブルに載置固定した
後、前記移動テーブルのテスト移動を行って多数点の加
速度を求めることにより加速度マップを作成し、実移動
時の制御パラメータに基づく前記テーブル駆動用モータ
への印加電圧を前記加速度マップに基づいて修正するこ
ととする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動形状測定装置
や自動加工装置などにおいて、対象物を固定するテーブ
ルを、X方向及びY方向に移動させるXYステージの移
動制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】今日、形状測定装置には、被測定物の画
像を取り込むためのカメラ部を備えた自動測定装置があ
る。この自動測定装置では、対象物である被測定物をX
Yステージの上に載置し、ステージを移動させて被測定
物の所要個所をカメラ部の視野内に位置させて画像を取
り込んでいる。
【0003】このXYステージとしては、例えば図5に
示すように、Xテーブル13をYテーブル15の上に摺動可
能に取り付け、このXテーブル13に対して摺動可能な移
動テーブル11をXテーブル13の上に取り付けるものがあ
る。そして、このXYステージ10は、Yテーブル15に駆
動用モータ45とウォームシャフト47とを設け、駆動用モ
ータ45によりウォームシャフト47を回転させてXテーブ
ル13をYテーブル15に沿って例えば前後方向に移動させ
るものである。更に、Xテーブル13にも駆動用モータ45
を設け、この駆動用モータ45によりXテーブル13に設け
たウォームシャフトを回転させることにより、移動テー
ブル11をXテーブル13に沿って左右方向に移動させるも
のである。
【0004】又、このXYステージ10は、移動テーブル
11の左右移動量やXテーブル13の前後移動量をエンコー
ダなどの位置検出手段により検出して移動テーブル11の
XY座標位置を検出確認するものである。そして、コン
ピュータの制御により位置検出手段により移動テーブル
11の位置を検出し、即ち、移動テーブル11の上に載置さ
れた被測定物の位置を検出し、被測定物を所定位置に停
止させるように各駆動用モータ45を制御するものであ
る。更に、自動測定装置としては、カメラ部35によりこ
のXYステージ10に載置した被測定物の画像を取り込む
ものであり、この被測定物の画像に画像処理を施して被
特定物の形状の測定や検査を行っている。
【0005】尚、このようなXYステージ10は、物品の
加工を行う自動加工装置などにおいても、対象物である
加工物品の移動及び位置決めに使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、移動テ
ーブルを二次元方向に移動制御するXYステージは、X
テーブルのYテーブルに対する移動を極めて滑らかに仕
上げ、又、移動テーブル自体のXテーブルに対する移動
を極めて滑らかに仕上げている。しかし、正確な位置制
御行う場合、移動テーブルの上に載置する物品の大きさ
や重量又は形状により、更には移動テーブルへの物品の
載置固定する場所などにより、移動テーブルの負荷状態
が変化し、移動テーブルの移動に際して微妙な速度変化
が発生する。このため、被測定物を載置した移動テーブ
ルの移動に要する時間や停止精度にバラツキを生じさせ
ることがあった。
【0007】又、近年、迅速な移動のために移動速度を
高速とし、且つ、精密な測定などのために測定対象物の
停止位置を正確に制御する必要性が高まっている。本発
明は、このような要求を満たし、より円滑なXYステー
ジのテーブル移動を可能とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
に記憶されたプログラムに従い、テーブル駆動用の直流
モータに印加する電圧を制御して移動テーブルを所定位
置に移動させる駆動制御を行うXYステージの駆動方法
において、対象物を移動テーブルに載置固定した後、移
動テーブルのテスト移動を行って多数点の加速度を求め
て加速度マップを作成し、対象物の測定を行う実移動時
は、制御パラメータに基づくモータへの印加電圧を加速
度マップに基づいて修正することとするものである。
【0009】このように、対象物を移動テーブルに載置
固定した状態でテスト移動により多数点の加速度を求め
て加速度マップを作成するものである。従って、対象物
を載置した状態における移動に際しての速度変化を記憶
することができる。又、測定などを行う実移動時には、
対象物を載置した状態における速度の変化を修正する制
御を行う故、移動テーブルの一層円滑な移動を行うこと
ができる。
【0010】又、テスト移動に際しては、所定範囲の移
動を一定の加速で行う設定により、移動テーブルを移動
させることとする。このように、テスト移動として一定
の加速を設定して移動テーブルを移動させることによ
り、加速に対する移動テーブルの場所による抵抗の変化
を容易に検出することができる。
【0011】更に、実移動時における印加電圧の修正
は、テスト移動に際して設定した加速と実測した加速度
との差に基づいた電圧を制御パラメータに基づく電圧に
加算して行うこととする。このように、テスト移動時に
設定した加速と実測した加速度との差に基づいた電圧を
制御パラメータに基づく電圧に加算する故、テスト移動
時に設定と異なった速度が検出されたとき、この設定と
の差に応じた制御電圧の修正を行うことができる。
【0012】尚、制御パラメータは、測定対象物を所定
位置に移動させるため、XYステージにおける移動テー
ブルの移動量及び移動速度を予めプログラムとして設定
しておくものである。更に、テスト移動は、X方向及び
Y方向に移動テーブルを移動させて両方向の移動に際し
ての多数点の加速度を求めることとする。
【0013】このように、X方向及びY方向の加速度を
テスト移動により求めれば、移動テーブルのX方向への
移動に際しての修正とY方向への移動に際しての修正と
を行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、コンピュ
ータにより移動テーブルの移動制御を行うXYステージ
における移動テーブルの制御を行うものである。このX
Yステージは、図5に示した従来例と同様に、Yテーブ
ル15の上にY方向に移動可能なXテーブル13が設けら
れ、Xテーブル13の上にX方向に移動可能な移動テーブ
ル11が設けられているものである。又、移動テーブル駆
動用モータ45及びXテーブル駆動用モータ45として直流
モータを有する。そして、各駆動用モータ45の各モータ
駆動制御部から各々出力される駆動電圧の極性及び大き
さにより、各駆動用モータ45が所定の速度で正転又は逆
転を行ってYテーブル15上のXテーブル13を所定の速度
で移動させ、又、Xテーブル13上の移動テーブル11を所
定の速度で移動させるものである。
【0015】又、移動テーブル11のX方向及びY方向の
位置をエンコーダにより検出し、コンピュータに設定記
憶された手順に従い、移動テーブル11を順次所定の位置
に移動させ、カメラ部35により移動テーブル11の上に固
定した測定対象物である被測定物の画像を取り込むもの
である。即ち、被測定物を順次所定の位置に移動させる
ように、Xテーブル13や移動テーブル11の移動方向や移
動距離、及び、各所定位置間の移動速度などを制御パラ
メータとしてコンピュータに設定しておくものである。
そして、この制御パラメータに従って各駆動用モータ45
に所定の電圧を所定の方向として印加し、各駆動用モー
タ45を制御して自動的に被測定物を順次所定の位置に移
動させるものである。
【0016】そして、このようなXYステージ10を有す
る自動形状測定装置により測定を行うに際し、本実施の
形態としては、被測定物を移動テーブル11に固定した
後、先ず、移動テーブル11をテスト移動させるものであ
る。このテスト移動は、例えば、X方向において、図2
に示すように、先ず被測定物51の測定範囲がカメラ部35
の視野内に収まる範囲を少なくとも含むように所定の加
速範囲としてスタート点21及び目標点25を定める。そし
て、このスタート点21から目標点25までを一定の加速で
移動テーブル11を移動させるように設定した電圧を駆動
用モータ45に印加して移動テーブル11を移動させるもの
である。即ち、図1に示すように、加速範囲の設定を行
い(S101)、移動テーブル11をXテーブル13に沿っ
てスタート点21から一定の加速に設定した加速による移
動を開始しさせる(S102)。そして、移動テーブル
11のこの加速移動中にエンコーダ31の出力に基づいて移
動テーブル11の各位置を検出して記憶すると共に、コン
ピュータのタイマーから各位置を通過するときの時刻も
読み取り、位置情報と合わせて時刻情報をもメモリに記
憶する(S103)ものである。
【0017】そして、目標点25までの加速移動を行った
後、移動テーブル11の移動を停止させる(S104)。
又、移動テーブル11の各位置毎に実測による加速度を算
出し、図3に示す如く、各点の加速度マップを作成して
メモリに記憶する(S105)ものである。尚、加速度
マップの作成に際しては、図2に例示するように、一定
時間間隔でエンコーダ31の出力に基づいて移動テーブル
11の位置を読み取り、演算により所定間隔位置の通過時
間を算出し、各点の加速度を求めることもある。
【0018】次に、被測定物51を測定するための移動範
囲の略中央とするXテーブル13の位置を設定し(S10
6)、Y方向に移動テーブル11を移動させるXテーブル
13のスタート点と目標点とを設定する(S107)。そ
して、Xテーブル13を一定の加速度でスタート点から目
標点への移動を開始させ(S108)、Xテーブル13の
移動位置及びその各点の時間を同様に記憶し(S10
9)、移動テーブル11の移動を停止させ(S110)、
X方向と同様にY方向の加速度マップを作成する(S1
11)ものである。
【0019】そして、この移動テーブル11に固定した被
測定物51の測定を開始するに際しては、図4に示すよう
に、コンピュータ41によりエンコーダ31の出力を読み取
って移動テーブル11の位置を確認し、制御パラメータと
して設定されているプログラムのステージ移動命令に基
づいて移動指令信号を形成するものである。そして、こ
の移動指令信号をモータ駆動制御部43に出力し、モータ
駆動制御部43は、移動指令信号に基づいた極性にして所
定の電圧とされた駆動電圧を駆動用モータ45に出力する
ものである。従って、所定の速度をもって所定の方向に
駆動用モータ45を回転させることができるものである。
【0020】更に、この移動指令信号をコンピュータ41
が出力するに際し、エンコーダ31により読み取った移動
テーブル11の位置に応じて補正指令信号を移動指令信号
に加算するものである。この移動指令信号への加算修正
は、数1に示すように、被測定物51を含むXYステージ
10における可動部の質量Mと、加速度マップに記憶され
た加速度αに基づいて算出するものである。 (数1) Vh=M×(k−α)×S Vh:補正電圧 M:質量 α:加速度 k:定数 S:変換係数 即ち、可動部の質量Mにテスト移動時に設定した加速度
kと加速度マップに記憶した加速度αとの差を乗じ、更
に、変換係数Sを乗じて補正量を算出するものである。
【0021】尚、可動部の質量Mは、X方向の移動時
は、移動テーブル11の質量と移動テーブル11に固定した
被測定物51の質量の和とほぼ等しい値となり、Y方向の
移動時には、更にXテーブル13の質量が加算された値と
なるものである。そして、測定を行う実移動に際して
は、先ず、移動テーブル11の位置をエンコーダ31により
確認しつつ、制御パラメータとして設定したプログラム
に従って移動指令信号を形成する。又、エンコーダ31の
出力により確認した移動テーブル11の位置に従って、加
速度マップからその移動テーブル11の位置の加速度αを
読み出し、数1に示した演算式に基づいた補正電圧を算
出する。更に、この算出した補正電圧をモータ駆動制御
部43から出力させる補正指令信号を形成する。そして、
移動指令信号をモータ駆動制御部43に出力するに際し、
移動指令信号に補正指令信号を加算し、この補正指令信
号を加算して修正した移動指令信号をモータ駆動制御部
43に出力するものである。
【0022】このように、本実施の形態では、対象物と
しての被測定物51を移動テーブル11に固定した状態で移
動テーブル11を移動させるテスト移動を行い、一定の加
速度の移動制御を行って現実の移動における加速度を予
め記憶するものである。そして、測定を行う際の制御に
おいて、設定した加速度と現実の加速度との差に基づい
た補正を行って測定時の駆動用モータ45の速度制御を行
うものである。
【0023】従って、被測定物51を移動テーブル11に載
置することにより負荷状態が変化し、このために生じる
移動速度の微妙な変化が生じる場合であっても、この変
化を修正することができ、ひいては、移動に要する時間
や停止精度のバラツキを補正することができる。このよ
うに、実測を行う前に、測定時と同じ状態で加速度のず
れなどの変化量を検出しておくものである。従って、特
に、小さくても質量の大きなもの、又は、形状により重
量配分が片寄るものなどを移動テーブル11に固定した場
合であっても、被測定物の状態による変化を打ち消し、
ステージの移動速度や停止精度を設定状態に正しく合わ
せて制御することができる。
【0024】尚、Y方向の移動は、移動テーブル11をX
テーブル13の上の1箇所で測定するのみでなく、移動テ
ーブル11をXテーブル13の上の複数個所に停止させよう
にして、Y方向の加速度マップを複数個作成しておくこ
ともある。又、加速度マップの作成や実測時における移
動テーブル11の位置検出を行う位置検出手段としては、
エンコーダ31を用いる場合に限るものではない。即ち、
測定装置類の機器に用いられる種々の位置検出手段を用
いることができるものである。例えば、移動テーブル11
に設けられた位置観測用マークや被測定物51に付された
位置観測用マークなどに基づき、カメラ部35で取り込ん
だ画像の画像処理を行って移動テーブル11の位置を検出
することもある。
【0025】そして、上記実施の形態は、移動テーブル
11のテスト移動として、一定の加速を設定して移動テー
ブル11の移動を行っているも、移動テーブル11を所定範
囲で一定の速度による移動をさせる設定を行い、この設
定により移動テーブル11に所定範囲を一定速度で移動さ
せ、このときの速度変化量即ち加速度を算出して加速度
マップを作成することもある。
【0026】更に、このXYステージ10の制御は、自動
加工装置のステージ移動制御に採用することにより、加
工物の移動速度及び停止位置の制御精度を高め、正確な
加工を施すことができるものである。
【0027】
【発明の効果】請求項1に記載した発明は、対象物を移
動テーブルに載置固定した状態でテスト移動を行うもの
である。従って、対象物を載置した状態における速度変
化の状態を記憶することができる。そして、実移動時に
この記憶した速度変化を用いて移動制御の修正を行うも
のである。このため、円滑な移動テーブルの移動制御を
行うことができ、移動テーブルの移動に要する時間や停
止精度にバラツキを生じさせないようにすることができ
る。
【0028】又、請求項2に記載した発明は、対象物を
固定した状態で一定の加速を設定してテスト移動を行う
ものである。従って、テスト移動により一定の加速に対
する抵抗の変化を検出することが容易であり、実移動時
における移動制御の修正が容易となる。そして、請求項
3に記載した発明は、テスト移動時に設定した加速と実
測した加速度との差に基づいた電圧を制御パラメータに
基づく電圧に加算するものである。従って、設定と異な
った速度に応じた電圧の修正を容易に行うことができ、
設定した速度による測定対象物の移動を容易に実現でき
る。
【0029】更に、請求項4に記載した発明は、X方向
及びY方向の加速度をテスト移動により求めるものであ
る。従って、移動テーブルのX方向への移動に際しての
修正とY方向への移動に際しての修正とを行うことがで
きる。このため、XYステージのX方向の移動とY方向
の移動とを合わせてX方向及びY方向共に移動テーブル
を円滑に移動させることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用する加速度マップの作成手順を示
すフローチャート図。
【図2】本発明におけるテスト移動の状態を示す概略
図。
【図3】本発明に用いる加速度マップの概要を示す図。
【図4】本発明の概要を示すブロック図。
【図5】測定装置におけるXYステージの概要を示す
図。
【符号の説明】
10 XYステージ 11 移動テーブル 13 Xテーブル 15 Yテーブル 21 スタート点 25 目標点 31 エンコーダ 35 カメラ部 41 コンピュータ 43 モータ駆動制
御部 45 駆動用モータ 47 ウォームシャ
フト 51 被測定物

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピュータの制御により移動テーブル
    を所定位置に移動させるXYステージであって、予め設
    定されたプログラムに従ってテーブル駆動用の直流モー
    タに印加する電圧を制御するXYステージの駆動方法に
    おいて、対象物を前記移動テーブルに載置固定した後、
    前記移動テーブルのテスト移動を行って多数点の加速度
    を求めて加速度マップを作成し、実移動時の制御パラメ
    ータに基づく前記テーブル駆動用モータへの印加電圧を
    前記加速度マップに基づいて修正することを特徴とする
    XYステージの移動制御方法。
  2. 【請求項2】 前記テスト移動に際しては、所定範囲の
    移動を一定の加速で行う設定により前記移動テーブルを
    移動させることを特徴とする請求項1に記載したXYス
    テージの移動制御方法。
  3. 【請求項3】 前記実移動時における印加電圧の修正
    は、前記テスト移動に際して設定した加速と実測した加
    速度との差に基づいた電圧を前記制御パラメータに基づ
    く電圧に加算して行うことを特徴とする請求項2に記載
    したXYステージの移動制御方法。
  4. 【請求項4】 前記テスト移動は、X方向及びY方向に
    前記移動テーブルを移動させて多数点の加速度を求める
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載
    したXYステージの移動制御方法。
JP8008802A 1996-01-23 1996-01-23 Xyステージの移動制御方法 Pending JPH09198114A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009251804A (ja) * 2008-04-03 2009-10-29 Fanuc Ltd 機械可動部の加減速制御方法
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