JPH11110044A - Fine positioning controller - Google Patents

Fine positioning controller

Info

Publication number
JPH11110044A
JPH11110044A JP9279322A JP27932297A JPH11110044A JP H11110044 A JPH11110044 A JP H11110044A JP 9279322 A JP9279322 A JP 9279322A JP 27932297 A JP27932297 A JP 27932297A JP H11110044 A JPH11110044 A JP H11110044A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration
motion mode
signal
collocation
output
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.)
Pending
Application number
JP9279322A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Wakui
伸二 涌井
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP9279322A priority Critical patent/JPH11110044A/en
Publication of JPH11110044A publication Critical patent/JPH11110044A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the positioning characteristic by combining a motion mode-based non-interference feedback device which performs for a three-axis fine positioning mechanism and a fine positioning device where a collocation correction matrix is inserted. SOLUTION: A fine positioning mechanism consists of the actuators 2M, 2R and 2L which control the positioning of a rigid object 1 to be positioned, the position sensors 3M, 3R and 3L which detect the position of the object 1 and the acceleration sensors 9M, 9R and 9L which detect the acceleration of the object 1. Then a non-interference feedback device inserts the collocation matrixes 17 and 16, uses the outputs of sensors 3M to 3L and 9M to 9L as the outputs defined at the placement parts of the actuators existing near those sensors and performs the decoupling to the outputs of both matrixes 17 and 16 based on the motion mode of the object 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、変位発生型アクチ
ュエータの代表である圧電素子あるいは電磁アクチュエ
ータの代表であるリニアモータを使った微動位置決め機
構の位置決めに係り、位置精度と位置決め時間の向上を
図った微動位置決め制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the positioning of a fine positioning mechanism using a piezoelectric element, which is a representative of a displacement generating actuator, or a linear motor, which is a representative of an electromagnetic actuator. And a fine movement positioning control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、精密加工、組立、調整などの分野
における微小位置決めにおいては、サブミクロンオーダ
の位置決め精度が要求されている。特に、微細パターン
の露光を目的とした超精密位置決めステージにおいて
は、高い駆動分解能と周波数応答の広帯域化を実現する
べく、変位発生型アクチュエータの代表である圧電素子
や電歪素子、もしくは電磁アクチュエータの代表である
リニアモータが多用されている。一例として、鉛直方向
の並進1自由度と水平面内の傾きの2自由度を位置決め
制御する3自由度の微動位置決め装置を図5に示す。こ
の装置は、平板状の基板1を印加電圧に応じて鉛直方向
に変位させるアクチュエータ2M,2R,2Lによって
位置決め制御するものである。アクチュエータ2M,2
R,2Lには駆動素子としての圧電素子とその変位を拡
大する変位拡大機構が、あるいはリニアモータの場合に
は可動子と固定子とが含まれる。ここでは、前者のアク
チュエータが使用されている従来技術について記述しよ
う。さらに、アクチュエータ2M,2R,2Lの近傍に
は、基板1の鉛直方向の変位を計測する位置センサ3
M,3R,3Lが配置されている。また、必要に応じて
アクチュエータ2M,2R,2Lの近傍には、基板1の
鉛直方向の加速度を計測する加速度センサ9M,9R,
9Lを備えることもある。これらの構成要素からなる機
構を微動位置決め機構と呼ぶ。
2. Description of the Related Art In recent years, positioning precision on the order of submicrons has been required for fine positioning in fields such as precision processing, assembly, and adjustment. In particular, in the case of an ultra-precision positioning stage for the purpose of exposing fine patterns, in order to achieve high drive resolution and a wide frequency response, piezoelectric and electrostrictive elements, which are representative of displacement-generating actuators, or electromagnetic actuators Representative linear motors are frequently used. As an example, FIG. 5 shows a three-degree-of-freedom fine movement positioning device that performs positioning control of one degree of freedom in vertical translation and two degrees of inclination in a horizontal plane. In this apparatus, positioning control is performed by actuators 2M, 2R, and 2L that vertically displace a flat substrate 1 in accordance with an applied voltage. Actuator 2M, 2
R and 2L include a piezoelectric element as a driving element and a displacement magnifying mechanism for enlarging the displacement, or in the case of a linear motor, a mover and a stator. Here, the prior art in which the former actuator is used will be described. Further, near the actuators 2M, 2R, 2L, a position sensor 3 for measuring the displacement of the substrate 1 in the vertical direction is provided.
M, 3R and 3L are arranged. Also, as needed, near the actuators 2M, 2R, 2L, acceleration sensors 9M, 9R, which measure the vertical acceleration of the substrate 1, are provided.
9L may be provided. A mechanism including these components is called a fine movement positioning mechanism.

【0003】さて、位置センサ3M,3R,3Lによっ
て計測された基板1の変位信号は、位置アンプ4M,4
R,4Lによって電気信号に変換される。その電気信号
は、位置に関する運動モード抽出演算手段10に導かれ
てその出力は基板1の並進と水平面内2種の回転という
運動モード変位となる。これらの運動モード変位は、指
令電圧入力端子5M,5R,5Lに加えられる指令電圧
と比較されて偏差アンプ6M,6R,6Lに入力され、
その出力は制御ループの特性を調整するゲイン補償器7
M,7R,7Lに入力される。さらに、必要に応じて装
備される加速度センサ9M,9R,9Lの出力は、加速
度アンプ11M,11R,11Lによって電気信号に変
換される。この電気信号は加速度に関する運動モード抽
出演算手段12に導かれ変位信号と同様に基板1の並進
や回転といった運動モード加速度信号を取得する。これ
らの運動モード加速度信号は、極低周波数の信号を遮断
しかつ高周波ノイズを抑制するための適切な周波数特性
を持った例えばバンドパスフィルタ(BPF)13M,
13R,13Lへと導かれて、さらに運動モードごとに
ダンピングを調整するゲイン要素14M,14R,14
Lへと伝達させて負帰還信号を生成する。先に述べたゲ
イン補償器7M,7R,7Lの出力信号とこの負帰還信
号は加算されて運動モード別の駆動信号となって運動モ
ード分配演算手段15への入力となる。運動モード分配
演算手段15では運動モード別の駆動信号から各軸が駆
動すべき駆動信号を生成する。
[0003] Displacement signals of the substrate 1 measured by the position sensors 3M, 3R, 3L are transmitted to position amplifiers 4M, 4M.
It is converted into an electric signal by R and 4L. The electric signal is guided to the motion mode extraction calculating means 10 relating to the position, and the output thereof is a motion mode displacement of translation of the substrate 1 and two kinds of rotations in a horizontal plane. These motion mode displacements are compared with command voltages applied to command voltage input terminals 5M, 5R, 5L and input to deviation amplifiers 6M, 6R, 6L,
Its output is a gain compensator 7 for adjusting the characteristics of the control loop.
M, 7R, 7L. Further, the outputs of the acceleration sensors 9M, 9R, 9L provided as necessary are converted into electric signals by the acceleration amplifiers 11M, 11R, 11L. This electric signal is guided to the motion mode extraction / calculation means 12 relating to acceleration, and acquires a motion mode acceleration signal such as translation or rotation of the substrate 1 in the same manner as the displacement signal. These motion mode acceleration signals have, for example, a band-pass filter (BPF) 13M, which has appropriate frequency characteristics for blocking extremely low frequency signals and suppressing high frequency noise.
Gain elements 14M, 14R, 14 guided to 13R, 13L and further adjusting damping for each exercise mode
L to generate a negative feedback signal. The output signals of the gain compensators 7M, 7R, 7L described above and this negative feedback signal are added to become a drive signal for each motion mode, which is input to the motion mode distribution calculating means 15. The motion mode distribution calculating means 15 generates a drive signal to be driven by each axis from the drive signal for each motion mode.

【0004】この駆動信号によって定電流アンプ8M,
8R,8Lを励起すると、ゲイン要素14M,14R,
14Lの調整によって得られた適切なダンピング作用下
で指令電圧入力端子5M,5R,5Lが指定した姿勢へ
と定常偏差なく位置決めすることができる。ここでは上
述した位置センサ3M,3R,3Lの出力に基づいて構
成される運動モード別の非干渉化フィードバックループ
と必要に応じて備える加速度センサの出力に基づいて構
成される運動モード別の非干渉化フィードバックループ
とを含めて非干渉化フィードバック装置と呼び、微動位
置決め機構と非干渉化フィードバック装置とを含めて微
動位置決め制御装置と称する。
The constant current amplifier 8M,
When 8R and 8L are excited, the gain elements 14M, 14R,
The command voltage input terminals 5M, 5R, and 5L can be positioned to the designated posture without a steady deviation under the appropriate damping action obtained by the adjustment of 14L. Here, a decoupling feedback loop for each motion mode configured based on the outputs of the above-described position sensors 3M, 3R, and 3L and a non-interference for each motion mode configured based on the output of an acceleration sensor provided as necessary. This is called a non-interacting feedback device including the feedback loop, and a fine positioning controller including the fine positioning mechanism and the non-interacting feedback device.

【0005】さて、上述したような運動モード別の非干
渉化フィードバック装置を備えた微動位置決め制御装置
の構成は例えば特開平7−319549(微動位置決め
制御装置)で提案されている。この制御装置は優れた特
長を持つ。すなわち、運動モード別に位置決めの制御特
性を調整することができるので、各軸独立のフィードバ
ックループを備えた場合に比べてきめ細かい特性調整が
可能となり、以って位置決め精度や位置決め時間といっ
た指標を向上させることができるのである。さらに、特
開平6−151272(加速度フィードバック付き微動
位置決め装置)に示されるように加速度センサを備えた
場合には、位置に加えて運動モード別のダンピング特性
をきめ細かく調整することができた。
[0005] The configuration of the fine-movement positioning control device provided with the above-described decoupling feedback device for each motion mode has been proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-319549 (fine-motion positioning control device). This control device has excellent features. In other words, since the positioning control characteristics can be adjusted for each motion mode, finer adjustment of the characteristics is possible as compared with the case where each axis is independently provided with a feedback loop, thereby improving the indicators such as positioning accuracy and positioning time. You can do it. Further, when an acceleration sensor is provided as disclosed in JP-A-6-151272 (fine movement positioning device with acceleration feedback), it was possible to finely adjust the damping characteristics for each motion mode in addition to the position.

【0006】しかし、常に位置決め特性の向上が求めら
れており、このような要請に応えるため、運動モード別
の非干渉化フィードバック装置とは別の観点から位置決
め特性の向上を図る手法が本出願人によって特開平7−
5925(微動位置決め制御装置)として提案されてい
る。このフィードバック装置では、位置決め基板の慣性
主軸に関する変位べクトルから位置センサによる計測点
までの変換行列の逆行列を、変位べクトルからアクチュ
エータによる駆動点までの変換行列の右側に掛けて得ら
れる補正行列演算が求められ、この補正行列による補正
手段を位置センサの出力側に備えている。特開平7−5
925に記載の実施例では、各3軸独立の閉ループ系に
上記の補正行列を挿入している。
However, there is a constant demand for improved positioning characteristics, and in order to meet such demands, a method of improving the positioning characteristics from a viewpoint different from that of a decoupling feedback device for each motion mode has been proposed by the present applicant. According to
5925 (fine movement positioning control device). In this feedback device, a correction matrix obtained by multiplying an inverse matrix of a transformation matrix from a displacement vector regarding an inertia principal axis of a positioning substrate to a measurement point by a position sensor by a right side of a transformation matrix from a displacement vector to a driving point by an actuator is obtained. An operation is required, and a correction means using this correction matrix is provided on the output side of the position sensor. JP-A-7-5
In the embodiment described in 925, the above correction matrix is inserted into a closed loop system independent of each of the three axes.

【0007】制御理論の教えによれば、センサとアクチ
ュエータを同一位置に配置すること、すなわちコロケー
ションを満たすとき、閉ループ系は制御しやすくなる。
しかしながら、センサとアクチュエータは何れも有限の
物理寸法を有し、それらを使って微動位置決め機構全体
を有限の大きさで実現せねばならないので、現実的にコ
ロケーション実現は不可能である。そこで、上述の特開
平7−5925では、位置センサの出力を入力としたコ
ロケーション補正行列の挿入によってコロケーションを
実現し、3軸の微動位置決め機構を対象にした各軸独立
の閉ループ系が構成される制御装置を提供している。
According to the teachings of control theory, when the sensor and the actuator are arranged at the same position, that is, when the collocation is satisfied, the closed-loop system becomes easy to control.
However, since both the sensor and the actuator have finite physical dimensions and must use them to realize the entire fine movement positioning mechanism with a finite size, it is practically impossible to realize collocation. Therefore, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-5925, collocation is realized by inserting a collocation correction matrix using the output of the position sensor as an input, and a closed-loop system independent of each axis for a three-axis fine movement positioning mechanism is configured. Provides a control device.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
例よりもさらに位置精度と位置決め時間の向上を図った
微動位置決め制御装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fine-movement positioning control device in which the position accuracy and the positioning time are further improved as compared with the conventional example described above.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、上述の特開平7−319549におけ
る3軸微動位置決め機構に対する運動モード別の非干渉
化フィードバック装置と、特開平7−5925における
コロケーション実現のための補正行列演算を挿入してな
る微動位置決め制御装置とを組み合わせて、さらに位置
決め特性を向上させている。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a non-interacting feedback device for each motion mode for the three-axis fine movement positioning mechanism described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-319549, The positioning characteristics are further improved by combining with a fine movement positioning control device in which a correction matrix operation for realizing collocation in 5925 is inserted.

【0010】すなわち、本発明の微動位置決め制御装置
は、位置決め対象物を駆動する複数個のアクチュエータ
と、前記対象物の位置変位を計測する複数個の位置セン
サと、各位置センサの出力より前記各アクチュエータが
配置された部位の位置変位の信号を生成する、位置に関
するコロケーション補正行列演算手段と、該位置に関す
るコロケーション補正行列演算手段の出力から前記対象
物の運動モード別の変位信号を生成する運動モード別信
号抽出手段、該運動モード別変位信号をそれぞれの変位
信号に対応する指令信号と比較して運動モード別偏差信
号を作成し各偏差信号に対してそれぞれ独立に補償を行
なう運動モード別補償信号作成手段、該運動モード別補
償信号作成手段の出力から前記各アクチュエータに対す
る駆動信号を生成する運動モード分配手段および前記駆
動信号に応動して前記各アクチュエータを駆動する電力
増幅器からなる運動モード別非干渉化フィードバック装
置とを具備することを特徴とする。
That is, the fine-movement positioning control device of the present invention comprises a plurality of actuators for driving a positioning object, a plurality of position sensors for measuring the position displacement of the object, and each of the position sensors based on the output of each position sensor. A colocation correction matrix calculating means for generating a position displacement signal of a portion where the actuator is disposed, and a motion mode for generating a displacement signal for each motion mode of the object from an output of the collocation correction matrix calculating means for the position Another signal extracting means, a motion mode compensation signal for comparing the motion mode displacement signal with a command signal corresponding to each displacement signal to create a motion mode deviation signal and independently compensating for each deviation signal Generating means for generating a drive signal for each of the actuators from an output of the motion mode-specific compensation signal generating means That in response to the motion mode distributing means and the driving signal, characterized by comprising said made from the power amplifier for driving the actuator motion mode by decoupling the feedback device.

【0011】また、好ましくは前記位置決め対象物の加
速度を計測する複数個の加速度センサと、各加速度セン
サの出力より前記各アクチュエータが配置された部位の
加速度の信号を生成する、加速度に関するコロケーショ
ン補正行列演算手段と、該加速度に関するコロケーショ
ン補正行列演算手段の出力から前記対象物の運動モード
別の加速度信号を生成する加速度に関する運動モード別
信号抽出手段と、該運動モード別加速度信号に対してそ
れぞれ独立に最適な増幅度と伝達特性で処理する加速度
信号補償手段とを備え、該加速度信号補償手段の出力信
号を前記運動モード分配手段の前段に帰還する運動モー
ド別非干渉化加速度フィードバック装置をさらに備え
る。
[0011] Preferably, a plurality of acceleration sensors for measuring the acceleration of the positioning object, and a collocation correction matrix relating to acceleration, which generates an acceleration signal of a portion where each of the actuators is arranged from an output of each acceleration sensor. A calculating means, a motion mode signal extracting means for generating an acceleration signal for each motion mode of the object from an output of the collocation correction matrix calculating means for the acceleration, and a motion mode specific acceleration signal for the motion mode. The apparatus further includes an acceleration signal compensating means for processing with an optimum amplification degree and a transfer characteristic, and further includes a motion mode decoupling acceleration feedback device for feeding back an output signal of the acceleration signal compensating means to a stage preceding the motion mode distribution means.

【0012】これらの位置または加速度に関するコロケ
ーション補正行列演算と運動モード抽出演算とは、位置
または加速度ごとに一括した補正手段で実現するように
してもよい。
The calculation of the collocation correction matrix and the calculation of the motion mode relating to the position or the acceleration may be realized by a correction means for each position or acceleration.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の一形態に
係る微動位置決め制御装置は、並進1自由度と回転2自
由度を位置決め制御する平板状の基板と、その基板を位
置決め駆動する自由度分のアクチュエータと、アクチュ
エータ近傍に在って基板の変位を計測する自由度分の位
置センサと、必要に応じて装備されるものであってアク
チュエータ近傍に在る基板の加速度を計測する自由度分
の加速度センサとを備えた微動位置決め機構において、
各位置センサがその近傍のアクチュエータが在る部位に
配置されたかのような位置検出信号を前記各位置センサ
の出力から生成するための位置に関するコロケーション
補正行列と、各加速度センサがその近傍に在るアクチュ
エータが配置された部位における加速度信号を生成する
ための加速度に関するコロケーション補正行列と、位置
に関するコロケーション補正行列と加速度に関するコロ
ケーション補正行列の各出力に対してそれぞれ運動モー
ドに基づく非干渉化フィードバック装置とを具備してい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A fine movement positioning control device according to a preferred embodiment of the present invention comprises a flat substrate for controlling positioning of one translational degree of freedom and two degrees of freedom of rotation, and a degree of freedom for positioning and driving the substrate. Minute actuator, a position sensor for measuring the displacement of the substrate in the vicinity of the actuator, and a degree of freedom for measuring the acceleration of the substrate in the vicinity of the actuator. In a fine movement positioning mechanism having an acceleration sensor of
A collocation correction matrix relating to a position for generating a position detection signal from the output of each of the position sensors as if each position sensor was disposed at a position where an actuator in the vicinity of the actuator is located; A collocation correction matrix relating to acceleration for generating an acceleration signal at a portion where the colocation correction matrix relating to position and a collocation correction matrix relating to acceleration are output. doing.

【0014】ここで、位置と加速度に関するそれぞれの
コロケーション補正行列と、位置と加速度に関するそれ
ぞれの運動モードに基づく非干渉化フィードバック装置
の中に備えるそれぞれの運動モード抽出演算手段とは、
一括した補正手段であっても構わない。
Here, the respective collocation correction matrices for the position and the acceleration, and the respective motion mode extraction calculating means provided in the decoupling feedback device based on the respective motion modes for the position and the acceleration,
The correction means may be collective.

【0015】多自由度の微動位置決め機構への本発明の
適用は容易であり、その場合には、位置決めされる剛物
体と、少なくともその位置決めを制御する運動自由度分
のアクチュエータと、少なくともこの運動自由度分の剛
物体の位置を検出する位置センサと、必要に応じて装備
するものであって剛物体の加速度を検出する少なくとも
運動自由度分の加速度センサを備えた微動位置決め機構
において、各位置センサの出力をその近傍に在る各アク
チュエータが配置された部位での出力と成すための位置
に関するコロケーション補正行列と、各加速度センサの
出力をその近傍に在る各アクチュエータが配置された部
位での出力と成すための加速度に関するコロケーション
補正行列とを備えて、位置および加速度に関するコロケ
ーション補正行列の各出力に対して位置決めされる剛物
体の運動モードに基づく非干渉化フィードバック装置を
それぞれ構成すればよいのである。
It is easy to apply the present invention to a multi-degree-of-freedom fine movement positioning mechanism. In this case, a rigid object to be positioned, an actuator for at least the degree of freedom of movement for controlling the positioning, and at least this movement In a fine-motion positioning mechanism equipped with a position sensor for detecting the position of a rigid object having a degree of freedom and an acceleration sensor for at least the degree of freedom of movement, which is equipped as necessary and detects acceleration of the rigid object, each position A collocation correction matrix related to the position to make the output of the sensor the output at the portion where each actuator located in the vicinity is formed, and the output of each acceleration sensor at the portion where each actuator located in the vicinity is located A collocation correction matrix for position and acceleration, comprising: The decoupling feedback device based on the motion mode of the rigid object to be positioned with respect to each output is the may be configured respectively.

【0016】[0016]

【作用】制御理論の教えによれば、センサとアクチュエ
ータを同一位置に配置すること、すなわちコロケーショ
ンを満たすとき、閉ループ系は制御しやすくなる。しか
しながら、センサとアクチュエータは何れも有限の物理
寸法を有し、それらを使って微動位置決め機構全体を有
限の大きさで実現せねばならないので、現実的にコロケ
ーション実現は不可能である。そこで、本出願人によっ
て、既に位置センサの出力を入力としたコロケーション
補正行列の挿入によってコロケーションを実現すること
が提案されている(例えば上述の特開平7−592
5)。この提案では、3軸の微動位置決め機構を対象に
した各軸独立の閉ループ系が構成される制御装置を提供
している。一方、並進や回転といった運動モードごとに
きめ細かく閉ループ系の調整が行なえる運動モード別の
非干渉化フィードバック制御装置も提案されていた(例
えば上述の特開平7−319549)。
According to the teachings of the control theory, when the sensor and the actuator are arranged at the same position, that is, when the collocation is satisfied, the closed loop system is easily controlled. However, since both the sensor and the actuator have finite physical dimensions and must use them to realize the entire fine movement positioning mechanism with a finite size, it is practically impossible to realize collocation. In view of this, the present applicant has proposed to realize collocation by inserting a collocation correction matrix which has already received the output of the position sensor as an input (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-592 described above).
5). In this proposal, a control device is provided in which a closed-loop system independent of each axis is configured for a three-axis fine movement positioning mechanism. On the other hand, a decoupling feedback control device for each motion mode that can finely adjust a closed loop system for each motion mode such as translation or rotation has also been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-319549).

【0017】しかし、位置決め精度の向上や位置決め時
間の短縮は永続的に求められており、これに対処するた
め本発明では、上記二つの提案がもたらす利益を同時に
享受する微動位置決め制御装置を提供して位置決め特性
向上を図ることとした。
However, there has been a permanent need to improve the positioning accuracy and shorten the positioning time. In order to cope with this, the present invention provides a fine-movement positioning control device that simultaneously enjoys the benefits of the above two proposals. To improve the positioning characteristics.

【0018】本発明の適用対象の一つである3軸の微動
位置決め機構の場合、位置センサの出力信号に対して補
正演算を施して、あたかも位置センサの出力がアクチュ
エータと同一場所に在るがごとき出力が得られるように
して各軸独立の閉ループ系を構成すると、その結果、ス
テップ駆動軸以外の応答波形は対称となり、しかも収束
波形は信号グランドに対して偏らない性質を持つに至る
ことが分かっている。一般に、位置決め収束判定を行な
う場合、各軸の位置決め収束波形からサンプリングを行
ない、その時系列データから平均値と標準偏差を算出
し、それを所定の規準に照らして整定判定を行なってい
る。したがって、コロケーションによって位置偏差信号
の収束波形が信号グランドに対して偏らない性質は位置
決め精度や位置決め時間という指標の観点から好ましい
性質を与えるように作用する。
In the case of the three-axis fine movement positioning mechanism to which the present invention is applied, a correction operation is performed on the output signal of the position sensor, and the output of the position sensor is located at the same position as the actuator. When a closed loop system independent of each axis is configured so that output can be obtained as a result, the response waveforms other than the step drive axis become symmetrical, and the convergent waveform has the property of not being biased with respect to the signal ground. I know it. In general, when performing the positioning convergence determination, sampling is performed from the positioning convergence waveform of each axis, an average value and a standard deviation are calculated from the time series data, and the settling determination is performed based on a predetermined standard. Therefore, the property that the convergence waveform of the position deviation signal is not biased with respect to the signal ground due to collocation acts to give a preferable property from the viewpoint of an index such as positioning accuracy and positioning time.

【0019】一方、運動モード別の非干渉化フィードバ
ック制御装置では、並進や回転といった運動モードごと
にほぼ独立な閉ループ系の調整を行なえることが特長で
あった。すなわち、運動モードごとの調整が行なえる結
果として、微動位置決め装置の制御性能を極限まで追求
していくことができるように作用する。
On the other hand, the decoupling feedback control device for each motion mode is characterized in that a substantially independent closed loop system can be adjusted for each motion mode such as translation or rotation. In other words, as a result of performing adjustment for each motion mode, it works so that the control performance of the fine movement positioning device can be pursued to the utmost.

【0020】本発明では、位置センサと必要に応じても
設ける加速度センサとがあたかもアクチュエータの駆動
点に配置され、かつコロケートな信号に基づいて運動モ
ード別の非干渉化フィードバック制御装置が構成される
ので、位置決め特性を容易に極限まで追及することが可
能となり、結果として位置決め性能を向上させるように
作用する。
According to the present invention, the position sensor and the acceleration sensor provided as needed are arranged at the driving point of the actuator, and a non-interacting feedback control device for each motion mode is configured based on a co-located signal. Therefore, it is possible to easily seek the positioning characteristics to the limit, and as a result, it works to improve the positioning performance.

【0021】したがって、コロケートであることによっ
てもたらされる利益を享受した上で運動モード別にきめ
細かい特性調整が行なえ、以って位置精度や位置決め時
間の指標を極限まで追求することができ、総合的には、
位置決め特性が向上して生産性が向上する。
Therefore, while enjoying the benefits brought by being co-located, it is possible to finely adjust the characteristics for each motion mode, and to pursue the index of position accuracy and positioning time to the utmost. ,
The positioning characteristics are improved, and the productivity is improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。第1の実施例 図1に本発明の一実施例に係る微動位置決め制御装置を
示す。図5と異なる箇所は、加速度アンプ11M,11
R,11Lの次段でかつ加速度に関する運動モード抽出
演算手段12の前段に挿入した加速度に関するコロケー
ション補正行列16と、位置アンプ4M,4R,4Lの
次段でかつ位置に関する運動モード抽出演算手段10の
前段に挿入した位置に関するコロケーション補正行列1
7とを付加していることである。これらの補正行列を挿
入してまで演算によってコロケーションを実現せねばな
らない理由は、もちろん位置センサと加速度センサが物
理的に有限な大きさを持つからであり、この操作により
制御特性上好ましい特性が得られるからである。それ
と、微動位置決め機構全体を実現する物理空間ももちろ
ん現実的な制約を受けるため、実用的な微動位置決め機
構ではアクチュエータと同一場所に各種センサを配置す
ることは不可能であるからである。図2にアクチュエー
タ、位置センサ、および加速度センサの一配置例を示そ
う。制作の観点からは、例えばアクチュエータ、位置セ
ンサ、および加速度センサを一つにまとめて駆動センシ
ングユニット18としてこれを3個制作し、それを位置
決めステージに組み込むことが合理的と考えられる。図
中、四角の破線で囲む部分18M,18R,18Lが、
アクチュエータと位置センサと加速度センサとで構成さ
れる駆動センシングユニットである。これを位置決め基
板1に配置するので、図示の如くアクチュエータ2M,
2R,2Lを基準として位置センサと加速度センサは共
にオフセットして配置されてしまうのである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 shows a fine movement positioning control device according to an embodiment of the present invention. 5 are different from the acceleration amplifiers 11M and 11M in FIG.
The collocation correction matrix 16 relating to the acceleration inserted at the next stage of R, 11L and before the motion mode extracting / calculating means 12 relating to the acceleration, and the motion mode extracting / calculating means 10 relating to the position following the position amplifiers 4M, 4R, 4L and at the next stage. Collocation correction matrix 1 for the position inserted in the previous stage
7 is added. The reason why the collocation must be realized by calculation until these correction matrices are inserted is, of course, that the position sensor and the acceleration sensor have a physically finite size. Because it can be done. In addition, since the physical space for realizing the entire fine movement positioning mechanism is of course subject to practical restrictions, it is impossible for a practical fine movement positioning mechanism to arrange various sensors in the same place as the actuator. FIG. 2 shows an arrangement example of the actuator, the position sensor, and the acceleration sensor. From the viewpoint of production, it is considered reasonable to combine the actuator, the position sensor, and the acceleration sensor into one and produce three as the drive sensing unit 18 and incorporate them into the positioning stage. In the figure, portions 18M, 18R, and 18L surrounded by a square broken line are
This is a drive sensing unit including an actuator, a position sensor, and an acceleration sensor. Since this is arranged on the positioning substrate 1, the actuators 2M, 2M,
The position sensor and the acceleration sensor are both offset with reference to 2R and 2L.

【0023】以下、具体的にコロケーション補正行列1
7,16と、運動モード抽出演算手段10,12の内容
を示す。まず、以下に記号の定義をする。
Hereinafter, the collocation correction matrix 1 will be specifically described.
7 and 16 and the contents of the exercise mode extraction calculation means 10 and 12 are shown. First, the symbols are defined below.

【0024】[0024]

【数1】 さて、アクチュエータ2M,2R,2L、位置センサ3
M,3R,3Lおよび加速度センサ9M,9R,9Lの
配置例を図示した図2記載の記号を使って、位置および
加速度に関するコロケーション補正行列16,17の演
算内容Jp ,Ja はそれぞれ以下のように求められる。 (1)位置に関するコロケーション補正行列Jp の算出
式Jsxは(1)式で与えられる。
(Equation 1) Now, actuators 2M, 2R, 2L, position sensor 3
M, 3R, 3L and the acceleration sensor 9M, 9R, using symbols in Fig. 2 described illustrating an example of the arrangement of 9 L, collocation correction matrix 16, 17 on the position and acceleration operation contents J p, J a is the less, respectively Asked to do so. (1) The calculation formula J sx of the collocation correction matrix J p regarding the position is given by the formula (1).

【0025】[0025]

【数2】 したがって、位置センサ3M,3R,3Lの出力に対し
て次式で表現されるコロケーション補正行列17(図
1)を施した出力はアクチュエータ2M,2R,2Lの
部位に位置センサ3M,3R,3Lが配置され、そこの
変位を測定したものと等価になる。
(Equation 2) Therefore, the output obtained by applying the collocation correction matrix 17 (FIG. 1) expressed by the following equation to the outputs of the position sensors 3M, 3R, and 3L is output by the position sensors 3M, 3R, and 3L to the actuators 2M, 2R, and 2L. And it is equivalent to measuring the displacement there.

【0026】[0026]

【数3】 (2)加速度に関するコロケーション補正行列Ja の算
出は、上述した位置に関するコロケーション補正行列J
p と同様の算出手順を採ればよく、(1)〜(3)式に
対応させて次式のようになる。
(Equation 3) (2) The calculation of the collocation correction matrix J a for acceleration is performed by the above-described collocation correction matrix J for position.
The same calculation procedure as that of p may be adopted, and the following equation is obtained in correspondence with equations (1) to (3).

【0027】[0027]

【数4】 ここで、注意せねばならないことは、コロケーション補
正行列演算Jp ,Jaの出力の次段に接続する運動モー
ド抽出演算手段10,12の内容である。コロケーショ
ン補正行列17,16の出力は位置センサ3M,3R,
3Lと加速度センサ9M,9R,9Lとが共にコロケー
トなものとなったため両者は共に同一のJmod となるこ
とに注意せねばならない。
(Equation 4) Here, it must be noted that the contents of the co-location correction matrix operation J p, motion mode extracting operation unit 10, 12 that connect to the next stage of the output of the J a. The outputs of the collocation correction matrices 17 and 16 are position sensors 3M, 3R,
It should be noted that both the 3L and the acceleration sensors 9M, 9R, 9L have the same J mod because they are co-located.

【0028】従来、すなわちコロケーション補正を施さ
ないとき位置に関する運動モード抽出演算手段10の演
算式は、次式によって実現されていた。
Conventionally, that is, when the collocation correction is not performed, the operation expression of the motion mode extraction operation means 10 relating to the position has been realized by the following expression.

【0029】[0029]

【数5】 上式より明らかなごとく、従来の運動モード抽出演算手
段のJmod(old)は位置センサ3M,3R,3Lの配置角
度θs とアクチュエータ2M,2R,2Lの配置角度θ
d とに依存していた。
(Equation 5) As is clear from the above equation, J mod (old) of the conventional motion mode extraction calculation means is the arrangement angle θ s of the position sensors 3M, 3R, 3L and the arrangement angle θ of the actuators 2M, 2R, 2L.
d and relied on.

【0030】しかし、本実施例における運動モード抽出
演算手段10のJmod は次式のごとくなり、位置センサ
3M,3R,3Lの配置角度θs には依存しないように
なる。コロケーション補正行列17の働きによって、位
置センサ3M,3R,3Lがコロケートなものとなった
ためである。一方、図2の場合、加速度センサ9M,9
R,9Lはアクチュエータ2M,2R,2Lに対してオ
フセット角をもたないためやはり(8)式となるが、仮
にオフセット角度をもって配置されていた場合にもコロ
ケーション補正行列16の挿入によってその次段に接続
する加速度に関する運動モード抽出演算手段12は
(8)式で表現されることになる。つまり、従来の運動
モード別の非干渉化フィードバック制御装置の中に単純
にコロケーション補正行列17,16を挿入すると制御
性能の改善を期待することはできなくなり、コロケーシ
ョン補正による特殊性を加味して運動モード抽出演算手
段10,12を再構成せねばならないことを主張してお
く。
However, the J mod of the motion mode extracting / calculating means 10 in the present embodiment becomes as follows, and does not depend on the arrangement angle θ s of the position sensors 3M, 3R, 3L. This is because the position sensors 3M, 3R, and 3L are collocated by the function of the collocation correction matrix 17. On the other hand, in the case of FIG. 2, the acceleration sensors 9M, 9
Since R and 9L do not have an offset angle with respect to the actuators 2M, 2R and 2L, the expression (8) is also obtained. However, even if the R and 9L are arranged with an offset angle, the next stage is obtained by inserting the collocation correction matrix 16. The motion mode extraction calculation means 12 relating to the acceleration connected to is represented by equation (8). That is, if the collocation correction matrices 17 and 16 are simply inserted into the conventional decoupling feedback control device for each motion mode, improvement in control performance cannot be expected. It is argued that the mode extraction operation means 10 and 12 must be reconfigured.

【0031】[0031]

【数6】 なお、運動モード分配演算手段15の内容であるJdtr
は次式で与えられ、これは従来と同様である。
(Equation 6) Note that J dtr which is the content of the exercise mode distribution calculating means 15
Is given by the following equation, which is the same as in the prior art.

【0032】[0032]

【数7】 本実施例の効果を簡単な数値例題を使って示しておく。
図3は運動モード別のステップ入力に対する運動モード
偏差信号(e,eθx ,eθy )の収束波形を示す。図
中の破線はコロケーション補正を施さない従来の微動位
置決め制御装置の場合を、実線は本実施例に係りコロケ
ーション補正行列17を位置に関する運動モード抽出手
段10の前段に挿入してなる微動位置決め制御装置の場
合を示す。比較のため、各運動モードの閉ループ特性を
調整するゲイン補償器7M,7R,7Lはコロケーショ
ン補正の有無によらず同一とした。さて、並進ステップ
では両者の収束波形の間に差異はほとんどない。強いて
言うと、eθy の振幅に僅かな差異はみられる。コロケ
ーション補正を行なうと、最大振幅が抑制できている。
x軸回りの回転ステップについては、これもコロケーシ
ョン補正の有無によらずほぼ同等に収束波形になってい
る。並進ステップの場合と同様に、eθy の振幅に僅か
な差異が見られ、コロケーション補正を施す方がやや有
利である。最大の差異は、y軸回りの回転ステップであ
る。ステップ軸のそのものの応答eθy は、コロケーシ
ョン補正を有さないとき極めて振動的である。すなわ
ち、コロケーション補正を施さないと、y軸回りの回転
運動特性を調整するゲイン補償器7Lを使ってのこの運
動モードのループゲインは低く抑えられてしまうのであ
る。
(Equation 7) The effect of the present embodiment will be described using a simple numerical example.
FIG. 3 shows a convergence waveform of the motion mode deviation signal (e, eθ x , eθ y ) with respect to the step input for each motion mode. The broken line in the figure indicates the case of the conventional fine movement positioning control device which does not perform collocation correction, and the solid line indicates the fine movement positioning control device according to the present embodiment in which the collocation correction matrix 17 is inserted in front of the motion mode extraction means 10 relating to the position. The case of is shown. For comparison, the gain compensators 7M, 7R, and 7L that adjust the closed-loop characteristics of each motion mode are the same regardless of the presence or absence of collocation correction. Now, in the translation step, there is almost no difference between the two convergent waveforms. To put it simply, there is a slight difference in the amplitude of eθ y . When the collocation correction is performed, the maximum amplitude can be suppressed.
Regarding the rotation step around the x-axis, the convergence waveform is almost the same regardless of the presence or absence of the collocation correction. As in the translation step, there is a slight difference in the amplitude of eθ y , and it is slightly more advantageous to perform collocation correction. The largest difference is the rotation step around the y-axis. The response eθ y of the step axis itself is extremely oscillatory without collocation correction. That is, unless the collocation correction is performed, the loop gain of this motion mode using the gain compensator 7L that adjusts the rotational motion characteristics around the y-axis is suppressed to a low level.

【0033】図4は、y軸回りの回転を指定するステッ
プ状の目標値印加と外乱印加に対するeθy の応答を示
す。コロケーション補正の有無によらず目標値印加に対
する収束波形がほぼ同一となるようにゲイン調整を行な
っている。図示したように、目標値印加に対するeθy
の収束波形はマクロ的にはほとんど同一となっている。
しかし、0.1秒の時点で印加される外乱応答に対する
応答は様相を異にする。コロケーション補正を施す方の
振幅は抑制されており位置決め特性上好ましい性質を示
している。
FIG. 4 shows the response of eθ y to the application of a step-like target value and the application of a disturbance which designate rotation about the y-axis. The gain is adjusted so that the convergence waveform with respect to the application of the target value becomes almost the same regardless of the presence or absence of the collocation correction. As shown, eθ y with respect to the target value application
Are macroscopically almost the same.
However, the response to the disturbance response applied at 0.1 seconds is different. The amplitude of the collocation correction is suppressed, indicating a favorable characteristic in terms of positioning characteristics.

【0034】第2の実施例 上述した第1の実施例では、位置に関して(3)式で表
現するコロケーション補正行列17と(8)式で表現す
る運動モード抽出演算手段10を個々別々に実現してい
る。同様に、加速度に関しては、(6)式で表現するコ
ロケーション補正行列16と(8)式で表現する運動モ
ード抽出演算手段12とを別々に実現している。しかし
ながら、コロケーション補正行列17と運動モード抽出
演算手段10を一括して実現することは妨げられない。
ここで、一括とは、Jmodp を実現することである。
もちろん、加速度に関しても、コロケーション補正行列
16と運動モード抽出演算手段12とを一括して実現す
ることができる。この場合には、Jmoda の実現を図
ることになる。
Second Embodiment In the first embodiment described above, the collocation correction matrix 17 expressed by the expression (3) and the motion mode extraction operation means 10 expressed by the expression (8) are realized separately. ing. Similarly, regarding the acceleration, the collocation correction matrix 16 expressed by the expression (6) and the motion mode extraction calculation means 12 expressed by the expression (8) are separately realized. However, it is not prevented that the collocation correction matrix 17 and the motion mode extraction calculation means 10 are realized at once.
Here, “collectively” means to realize J mod J p .
Of course, with regard to the acceleration, the collocation correction matrix 16 and the motion mode extraction calculation means 12 can be realized collectively. In this case, the attempt to realize J mod J a.

【0035】第3の実施例 上述した第1および第2の実施例では、3個のアクチュ
エータ2M,2R,2Lが同一平面内に設けられ、鉛直
方向の並進1自由度と水平面内の回転2自由度の合計3
自由度を位置決め制御する微動位置決め機構を対象にし
た。しかしながら、本発明はこのような3自由度の微動
位置決め機構に限定されるものではなく、より自由度の
多い機構に対しても本発明の主旨を逸脱しない範囲で適
用可能である。
Third Embodiment In the first and second embodiments described above, three actuators 2M, 2R, and 2L are provided in the same plane, and have one degree of freedom of translation in the vertical direction and two rotations in the horizontal plane. Total 3 degrees of freedom
A fine-motion positioning mechanism that controls the degree of freedom is targeted. However, the present invention is not limited to such a three-degree-of-freedom fine movement positioning mechanism, and can be applied to a mechanism having more degrees of freedom without departing from the gist of the present invention.

【0036】すなわち、第3の実施例では、位置決めさ
れる剛物体と、少なくともその位置決めを制御する運動
自由度分のアクチュエータと、少なくともこの運動自由
度分の前記剛物体の位置を検出する位置センサと、必要
に応じて剛物体の加速度を検出する少なくとも運動自由
度分の加速度センサを備えた微動位置決め機構であっ
て、位置センサの出力をアクチュエータが配置された部
位での出力と成すための位置に関するコロケーション補
正行列と、加速度センサの出力をアクチュエータが配置
された部位での出力と成すための加速度に関するコロケ
ーション補正行列とを備えている。そして、位置および
加速度に関するコロケーション補正行列の各出力に対し
て位置決めされる剛物体の運動モードに基づく非干渉化
フィードバック装置を構成するものである。
That is, in the third embodiment, a rigid object to be positioned, an actuator for at least the degree of freedom of movement for controlling the positioning, and a position sensor for detecting the position of the rigid object for at least the degree of freedom of movement. And a fine movement positioning mechanism provided with an acceleration sensor for at least the degree of freedom of movement for detecting acceleration of a rigid object as required, and a position for forming an output of the position sensor as an output at a portion where the actuator is disposed. And a collocation correction matrix related to acceleration for making the output of the acceleration sensor an output at a portion where the actuator is arranged. Then, a decoupling feedback device based on the motion mode of the rigid object positioned with respect to each output of the collocation correction matrix relating to position and acceleration is configured.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。 (1)コロケーション補正行列の閉ループ系への挿入に
よって、コロケートな位置センサと加速度センサが実現
でき、その出力信号に対して運動モード別の非干渉化制
御装置が構成される。したがって、コロケートであるこ
とによってもたらされる利益を享受した上で運動モード
別にきめ細かい特性調整が行なえ、以って位置精度や位
置決め時間の指標を極限まで追求することができる。 (2)したがって、総合的には、位置決め特性が向上し
て生産性が向上する効果がある。
The effects of the present invention are as follows. (1) By inserting the collocation correction matrix into the closed loop system, a co-located position sensor and acceleration sensor can be realized, and a decoupling control device for each motion mode is configured for the output signal. Therefore, it is possible to finely adjust the characteristics for each motion mode while enjoying the benefits brought by being co-located, and to pursue the index of position accuracy and positioning time to the utmost. (2) Therefore, there is an overall effect that the positioning characteristics are improved and the productivity is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る微動位置決め制御装
置のブロック構成図である。
FIG. 1 is a block configuration diagram of a fine movement positioning control device according to one embodiment of the present invention.

【図2】 アクチュエータ、位置センサ、および加速度
センサの配置図である。
FIG. 2 is a layout diagram of an actuator, a position sensor, and an acceleration sensor.

【図3】 運動モード別のステップ入力に対する運動モ
ード偏差信号の収束波形図である。
FIG. 3 is a convergence waveform diagram of a motion mode deviation signal with respect to a step input for each motion mode.

【図4】 目標値印加と外乱印加に対するeθy の応答
図である。
FIG. 4 is a response diagram of eθ y to target value application and disturbance application.

【図5】 従来の微動位置決め制御装置の構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional fine movement positioning control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基板、2M,2R,2L:圧電素子などのアクチュ
エータ、3,3M,3R,3L:位置センサ、4,4
M,4R,4L:変位アンプ、5,5M,5R,5L:
指令電圧入力端子、eM ,eR ,eL :偏差信号、6,
6M,6R,6L:偏差アンプ、7,7M,7R,7
L:ゲイン補償器、8M,8R,8L:定電流アンプ、
9M,9R,9L:加速度センサ、10:位置に関する
運動モード抽出演算手段、11M,11R,11L:加
速度アンプ、12:加速度に関する運動モード抽出演算
手段、13M,13R,13L:バンドパスフィルタ
(BPF)、14M,14R,14L:ゲイン要素、1
5:運動モード分配演算手段、16:コロケーション補
正行列、17:コロケーション補正行列、18:駆動セ
ンシングユニット。
1: substrate, 2M, 2R, 2L: actuator such as piezoelectric element, 3, 3M, 3R, 3L: position sensor, 4, 4
M, 4R, 4L: displacement amplifier, 5, 5M, 5R, 5L:
Command voltage input terminal, e M , e R , e L : deviation signal, 6,
6M, 6R, 6L: deviation amplifier, 7, 7M, 7R, 7
L: gain compensator, 8M, 8R, 8L: constant current amplifier
9M, 9R, 9L: acceleration sensor, 10: motion mode extraction / calculation means for position, 11M, 11R, 11L: acceleration amplifier, 12: motion mode extraction / calculation means for acceleration, 13M, 13R, 13L: band pass filter (BPF) , 14M, 14R, 14L: gain element, 1
5: exercise mode distribution calculation means, 16: collocation correction matrix, 17: collocation correction matrix, 18: drive sensing unit.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置決め対象物を駆動する複数個のアク
チュエータと、 前記対象物の位置変位を計測する複数個の位置センサ
と、 各位置センサの出力より前記各アクチュエータが配置さ
れた部位の位置変位の信号を生成する、位置に関するコ
ロケーション補正行列演算手段と、 該位置に関するコロケーション補正行列演算手段の出力
から前記対象物の運動モード別の変位信号を生成する運
動モード別信号抽出手段と、 該運動モード別変位信号をそれぞれの変位信号に対応す
る指令信号と比較して運動モード別偏差信号を作成し各
偏差信号に対してそれぞれ独立に補償を行なう運動モー
ド別補償信号作成手段と、 該運動モード別補償信号作成手段の出力から前記各アク
チュエータに対する駆動信号を生成する運動モード分配
手段と、 前記駆動信号に応動して前記各アクチュエータを駆動す
る電力増幅器とを具備することを特徴とする微動位置決
め制御装置。
1. A plurality of actuators for driving a positioning object, a plurality of position sensors for measuring a position displacement of the object, and a position displacement of a portion where each of the actuators is arranged based on an output of each position sensor. A colocation correction matrix calculating means relating to a position, which generates a signal of: a motion mode signal extracting means generating a displacement signal according to a motion mode of the object from an output of the collocation correction matrix calculating means relating to the position; A motion mode compensation signal generating means for comparing each of the displacement signals with a command signal corresponding to each of the displacement signals to generate a deviation signal for each motion mode and independently compensating for each deviation signal; Motion mode distribution means for generating a drive signal for each of the actuators from an output of the compensation signal generation means; And a power amplifier that drives each of the actuators in response to a signal.
【請求項2】 前記コロケーション補正行列演算手段お
よび運動モード別信号抽出手段として、前記位置に関す
るコロケーション補正行列演算と前記位置に関する運動
モード抽出演算手段とを一括演算する補正手段を備える
ことを特徴とする請求項1記載の微動位置決め制御装
置。
2. The method according to claim 1, wherein the collocation correction matrix calculating means and the motion mode signal extracting means include correction means for performing a collective calculation of the collocation correction matrix calculation relating to the position and the motion mode extracting calculating means relating to the position. The fine movement positioning control device according to claim 1.
【請求項3】 前記位置決め対象物の加速度を計測する
複数個の加速度センサと、 各加速度センサの出力より前記各アクチュエータが配置
された部位の加速度の信号を生成する、加速度に関する
コロケーション補正行列演算手段と、 該加速度に関するコロケーション補正行列演算手段の出
力から前記対象物の運動モード別の加速度信号を生成す
る加速度に関する運動モード別信号抽出手段と、 該運動モード別加速度信号に対してそれぞれ独立に最適
な増幅度と伝達特性で処理する加速度信号補償手段とを
備え、該加速度信号補償手段の出力信号を前記運動モー
ド分配手段の前段に帰還する運動モード別非干渉化加速
度フィードバック装置をさらに備えることを特徴とする
請求項1記載の微動位置決め制御装置。
3. A plurality of acceleration sensors for measuring the acceleration of the positioning object, and a collocation correction matrix calculating means for acceleration, which generates an acceleration signal of a portion where each of the actuators is arranged from an output of each of the acceleration sensors. A motion mode signal extraction means for generating an acceleration signal for each motion mode of the object from the output of the collocation correction matrix calculation means for the acceleration; and optimally independent for each motion mode acceleration signal. An acceleration signal compensating means for processing the signal based on the amplification degree and the transfer characteristic, and further comprising a motion mode decoupling acceleration feedback device for feeding back an output signal of the acceleration signal compensating means to a stage preceding the motion mode distributing means. The fine movement positioning control device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記位置と加速度に関するコロケーショ
ン補正行列演算と前記位置と加速度に関する運動モード
抽出演算手段とを、位置と加速度ごとに一括した補正手
段で実現したことを特徴とする請求項3記載の微動位置
決め制御装置。
4. The method according to claim 3, wherein the collocation correction matrix calculation for the position and the acceleration and the motion mode extraction calculation means for the position and the acceleration are realized by a correction means for each position and acceleration. Fine movement positioning control device.
【請求項5】 並進1自由度と回転2自由度を位置決め
制御する平板状の基板と、 前記基板を位置決め駆動する自由度分のアクチュエータ
と、 前記アクチュエータ近傍に在って前記基板の変位を計測
する自由度分の位置センサと、 必要に応じて装備されて前記アクチュエータ近傍に在る
前記基板の加速度を計測する自由度分の加速度センサ
と、を備えた微動位置決め機構において、 前記各位置センサの出力より前記各アクチュエータが配
置された部位の変位信号を生成する、位置に関するコロ
ケーション補正行列手段と、 前記各加速度センサの出力より前記アクチュエータが配
置された部位の加速度信号を生成する、加速度に関する
コロケーション補正行列手段と、 前記位置に関するコロケーション補正行列と前記加速度
に関するコロケーション補正行列の各出力に対して運動
モードに基づく非干渉化フィードバック装置を具備して
いることを特徴とする微動位置決め制御装置。
5. A flat substrate for controlling positioning of one degree of freedom of translation and two degrees of rotation, an actuator for a degree of freedom for positioning and driving the substrate, and measuring displacement of the substrate near the actuator. A fine motion positioning mechanism comprising: a position sensor for a degree of freedom; and an acceleration sensor for a degree of freedom, which is equipped as needed and measures the acceleration of the substrate near the actuator. A collocation correction matrix means for generating a displacement signal of a portion where each of the actuators is arranged from an output, and a collocation correction for acceleration which generates an acceleration signal of a portion where the actuator is arranged from an output of each of the acceleration sensors. Matrix means; a collocation correction matrix for the position; A fine motion positioning control device, comprising: a decoupling feedback device based on a motion mode for each output of the motion correction matrix.
【請求項6】 前記位置と加速度に関するコロケーショ
ン補正行列と前記位置と加速度に関する運動モードに基
づく非干渉化フィードバック装置の中に備えられる運動
モード抽出演算手段とを、位置と加速度ごとに一括した
補正手段で実現したことを特徴とする請求項5記載の微
動位置決め制御装置。
6. A correcting means which collectively comprises a collocation correction matrix relating to the position and acceleration and a motion mode extracting operation means provided in a decoupling feedback device based on a motion mode relating to the position and acceleration for each position and acceleration. 6. The fine-movement positioning control device according to claim 5, wherein:
【請求項7】 位置決めされる剛物体と、少なくともそ
の位置決めを制御する運動自由度分のアクチュエータ
と、少なくともこの運動自由度分の前記剛物体の位置を
検出する位置センサと、必要に応じて装備するものであ
って前記剛物体の加速度を検出する少なくとも運動自由
度分の加速度センサとを備えた微動位置決め機構におい
て、 前記各位置センサの出力を前記各アクチュエータが配置
された部位での出力に変換するための位置に関するコロ
ケーション補正行列手段と、 前記各加速度センサの出力を前記各アクチュエータが配
置された部位での出力に変換する加速度に関するコロケ
ーション補正行列手段と、 前記位置および加速度に関するコロケーション補正行列
の各出力に対して位置決めされる剛物体の運動モードに
基づく非干渉化フィードバック装置とを備えたことを特
徴とする微動位置決め制御装置。
7. A rigid object to be positioned, an actuator for at least the degree of freedom of movement for controlling the positioning, a position sensor for detecting the position of the rigid object for at least the degree of freedom of movement, and equipment as required. A fine movement positioning mechanism comprising: an acceleration sensor for detecting at least the degree of freedom of motion for detecting the acceleration of the rigid object, wherein an output of each of the position sensors is converted into an output at a portion where each of the actuators is arranged. A collocation correction matrix means relating to a position to perform, a collocation correction matrix means relating to an acceleration for converting an output of each of the acceleration sensors into an output at a portion where the actuator is disposed, and a collocation correction matrix relating to the position and the acceleration. Decoupling based on motion mode of a rigid object positioned with respect to output A fine movement positioning control device comprising a feedback device.
JP9279322A 1997-09-29 1997-09-29 Fine positioning controller Pending JPH11110044A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9279322A JPH11110044A (en) 1997-09-29 1997-09-29 Fine positioning controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9279322A JPH11110044A (en) 1997-09-29 1997-09-29 Fine positioning controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11110044A true JPH11110044A (en) 1999-04-23

Family

ID=17609565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9279322A Pending JPH11110044A (en) 1997-09-29 1997-09-29 Fine positioning controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11110044A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102495653A (en) * 2011-12-15 2012-06-13 苏州大学 Driving power supply of silicon-based micro-positioning platform
JP5168281B2 (en) * 2007-07-25 2013-03-21 株式会社安川電機 Multi-degree-of-freedom stage controller

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5168281B2 (en) * 2007-07-25 2013-03-21 株式会社安川電機 Multi-degree-of-freedom stage controller
CN102495653A (en) * 2011-12-15 2012-06-13 苏州大学 Driving power supply of silicon-based micro-positioning platform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3184044B2 (en) Fine movement positioning control device
EP1304499A1 (en) Vibration isolating device using magnetic levitating device
JP3946843B2 (en) Method for controlling coordinate measuring apparatus and coordinate measuring apparatus
JPH10259851A (en) Active vibration isolation device
US6977790B1 (en) Design scheme to increase the gain of strain based sensors in hard disk drive actuators
JP2005332191A (en) Mobile position control system and stage device using the same
JP2001271868A (en) Vibration damping device
JP2000240717A (en) Active vibration resistant device
JPH11110044A (en) Fine positioning controller
JP3507234B2 (en) Active vibration isolation device and active vibration isolation method
CN114810930B (en) Exercise system
JP3011813B2 (en) Moving stage
JP3286186B2 (en) Fine movement positioning control device
CN115059730B (en) exercise system
JP3215280B2 (en) Stage positioning control device
JPH0783276A (en) Control device of vertical air spring type vibration eliminating board
JP2821835B2 (en) Fine positioning device
JP2821837B2 (en) Fine positioning device with acceleration feedback
JP3279880B2 (en) Fine movement positioning control device
JPH07319548A (en) Fine positioning controller
CN111323117A (en) Vibration sensor intermediate frequency calibration system capable of inhibiting transverse deflection
JPH1082448A (en) Vibration absorbing device
JP3281227B2 (en) Fine movement positioning control device
JPH08241850A (en) Micro-positioning control device
JP3452305B2 (en) Magnetic levitation body positioning device