WO2008022693A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausrichten einer ebenen tischoberfläche - Google Patents

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WO2008022693A1
WO2008022693A1 PCT/EP2007/006791 EP2007006791W WO2008022693A1 WO 2008022693 A1 WO2008022693 A1 WO 2008022693A1 EP 2007006791 W EP2007006791 W EP 2007006791W WO 2008022693 A1 WO2008022693 A1 WO 2008022693A1
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position sensor
table surface
reference line
movement
relative
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PCT/EP2007/006791
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Michael Hoell
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Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0181—Memory or computer-assisted visual determination

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for aligning a flat table surface relative to a reference line to move the table surface at a defined distance from the reference line along a first direction of movement, the first direction of movement being transverse to the reference line.
  • liquid crystal displays For the production of so-called liquid crystal displays (LCDs), a new process has been proposed called “thin-beam crystallization.”
  • a conductive layer of polycrystalline silicon is formed on a glass substrate by using a silicon film
  • the glass substrate with the silicon film should be guided as evenly as possible in the focal line of a fan-shaped expanded laser beam which is perpendicular impinges on the glass plate. Any deviation from the focus line can affect the production result.
  • No. 7,009,140 B2 describes such a device.
  • the corrections of the guiding errors usually refer to a "point", namely the position of the measuring head in the measuring volume
  • a point namely the position of the measuring head in the measuring volume
  • the invention is not limited thereto, it is a particular object to provide a method and apparatus for aligning a flat table surface, which serves to receive a plate-shaped workpiece, with the highest accuracy relative to a reference line, wherein the flat table surface with a defined distance across the reference line is to be traversed.
  • this object is achieved by a method for aligning a flat table surface relative to a reference line, comprising the steps:
  • a device for aligning a flat table surface relative to a reference line having a first position sensor connected to the table surface, with a first position sensor arranged at a perpendicular distance to the table surface, with a first A measuring device for determining at least a first table height relative to the reference line by means of the first position sensor, with a second measuring device for determining a reference height of the second position sensor relative to the first position sensor, with a third measuring device for determining a plurality of second table heights relative to the reference level with the aid of the second position sensor, with a computing unit for determining a measuring plane based on the second table heights, and with an adjusting device for moving the table surface along the first direction of movement and for aligning the table surface e parallel to the measuring level.
  • a first position sensor and at least a second position sensor are used to align the table surface.
  • the first position sensor is connected to the table surface and serves to establish a relationship between the table surface and the reference line. Accordingly, the first position sensor is configured to allow the determination of a first table height relative to the reference line.
  • the first position sensor includes a camera with which an optical image of the laser beam incident on the camera is taken in order to determine the position of the focus line.
  • the first position sensor may have mounting tolerances relative to the table surface. Furthermore, due to manufacturing and assembly tolerances, it can not be ruled out that the table surface will "go awry" as it moves along the first direction of movement, so the first position sensor can only make an imperfect reference between the reference line and the table surface. For this reason, the invention proposes to use at least one second position sensor, which is arranged at a perpendicular distance to the table surface and thus separate from the table surface.
  • the at least one second position sensor is arranged above the table surface, in particular on a frame vertically above the table surface. However, he could also sit diagonally above or below the table surface, if there is a clear reference from the table bottom to the table surface.
  • the second position sensor is in preferred embodiments of the invention, a laser rangefinder, with the help of which the distance between the second position sensor and a (arbitrary) point can be determined on the table surface.
  • a reference height of the second position sensor is determined relative to the first position sensor.
  • the at least one second position sensor is set in a defined relation to the first position sensor.
  • the second position sensor is set in relation to the reference line.
  • the first position sensor for determining the reference height is positioned vertically below the second position sensor. Deviating from this, however, the first position sensor could also be positioned obliquely below or above the second position sensor, since in the end it is only necessary to establish a defined relationship between the first position sensor attached to the table surface and the at least one second position sensor is arranged at a vertical distance to the table surface.
  • Due to the vertical distance of the second position sensor is able to measure ripples and skew the table surface along the first direction of movement.
  • a plurality of second table heights are determined with the aid of the second position sensor.
  • the second table heights set the measured points on the table surface in a defined relation to the second position sensor. Indirectly, this creates a clear relationship between the points on the table surface and the reference line.
  • the step "method of the table surface” is here to be understood as meaning a relative movement between the table surface and the second position sensor
  • the second position sensor could also be moved while the table surface is stationary Table surface moves, while the second position sensor is stationary, because this design can be easily integrated into a production plant for the new thin-beam crystallization technology.
  • a measurement plane is then determined, which represents the plurality of second table heights.
  • This measuring plane represents a metrological representation of the table surface, which is due to the chain of action of the at least one second position sensor and the first position sensor in a defined relation to the reference line.
  • the measurement plane is determined by performing a plane fit into the "point cloud", the plurality of second table heights, for example, according to the least squares method.
  • the table surface is also aligned relative to the reference line due to the chain of effects.
  • the orientation of the table surface also takes into account any skew along the first direction of movement. Ripples of the guides are averaged and can therefore be easily adjusted during later movement of the table surface with the aid of the at least one second position sensor, which is also preferred in embodiments of the invention.
  • a suitable method for such a control correction is described in the German patent application DE 10 2005 039 094.3, the disclosure content of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • a flat table surface can be aligned with the help of the new method and the new device with high accuracy parallel to a transverse reference line at which the table surface to be driven with a defined and as constant as possible distance. The above object is therefore completely solved.
  • the new method and the new device have the advantage that the alignment of the flat table surface can be done relatively quickly and with high reproducibility.
  • the at least one second position sensor can advantageously still be used for dynamic position control, so that the hardware expenditure required solely for the alignment is limited.
  • the new orientation of the planar table surface can therefore be realized relatively inexpensively, since the at least one second position sensor can be used in an advantageous dual function.
  • At least two second position sensors are provided, which are arranged with a lateral offset to each other transversely to the first direction of movement, wherein the second table heights are determined by means of at least two second position sensors to determine the measurement plane.
  • second table heights are determined along at least two parallel measuring lines.
  • each of the second position sensors is adjusted individually with the first position sensor by determining a separate reference level for each second position sensor.
  • a particularly high measurement accuracy for determining the measurement plane is achieved.
  • the determination of the measurement plane could in principle also be carried out only with a second position sensor, if this and / or the table surface, for example, also transversely to the first direction of movement are moved.
  • the preferred embodiment can be realized simpler and less expensive.
  • the table surface is moved transversely to the first direction of movement in order to determine the measurement plane.
  • This embodiment allows a realization with only a second position sensor. It is advantageous if the table surface can also be moved transversely to the first direction of movement anyway.
  • the reference line is a laser line that is transverse to the table surface, and the first position sensor is configured to detect the laser line.
  • This embodiment is preferred because a laser line as reference line represents a very exact reference, so that the orientation of the table surface in space with a very high accuracy.
  • the laser line is the focal line of a fan-like widened laser beam which occurs perpendicular to the table surface.
  • the new method and the new device are particularly easy to integrate into a system of the type described above for the production of LCDs. Conversely, such a system particularly benefits from the high positioning accuracy during alignment.
  • the first position sensor includes a camera to detect the laser line.
  • the first position sensor need only be able to detect the reference line with the highest possible accuracy.
  • the reference line is provided by a "conventional" laser beam passing from a transmitter laterally of the stage surface to a receiver on the other side of the stage surface
  • the first position sensor may be, for example, a simple photoreceiver, similar to the photoreceiver of a conventional photoelectric sensor
  • the first position sensor includes a camera having a plurality of photosensitive image cells in a matrix-like arrangement because such a camera combines a large detection area with a high spatial resolution.
  • Such a first position sensor is particularly advantageous if the reference line is the focal line of a fan-like widened laser beam perpendicular to the table surface, because the height of the focus line above the table surface can then be detected parallel to the course of the reference line.
  • the table is approached with the camera from below to the focus line in order to determine by an evaluation of the camera image, the exact altitude of the focus line at the point of the camera. This embodiment enables an automated determination of the first table height even in the case where the reference line is the focus line described above.
  • the first position sensor has at least one reference surface, which is detected by the at least one second position sensor in order to determine the reference height.
  • At least one defined surface is arranged on an externally accessible housing side of the first position sensor, which can be detected exactly by means of the at least one second position sensor in order to relate the two position sensors relative to each other.
  • the first position sensor is moved relative to the table surface along a second direction of movement to receive a plurality of first table heights relative to the reference line, wherein a correction value representing a tilt angle between the second direction of movement and the reference line is determined.
  • a measurement line is determined that represents the plurality of first table heights.
  • the determination of the measurement line by means of a straight line fitting in the point cloud of the first table heights, for example, according to the method of least squares. Subsequently, a tilt angle between the measurement line and the second direction of movement can be determined. This tilt angle is advantageously taken into account in all subsequent movements along the second direction of movement.
  • This embodiment allows an even higher accuracy when aligning the table surface, because tilting of the first position sensor relative to the table surface is detected metrologically and taken into account.
  • the determination of the first table height is carried out by moving the table surface in the normal direction until the reference line is detected with the aid of the first position sensor.
  • This embodiment is a simple and quick way to determine the first table heights. It can also be realized very easily and inexpensively, because the table surface already has a height adjustment with a high positioning accuracy to adjust the defined distance to the reference line can. Accordingly, this embodiment makes advantageous use of the positioning accuracy exhibited by the existing actuators.
  • the alignment of the table surface by means of manipulated variables, which are permanently stored in a memory.
  • the manipulated variables that are determined for aligning the table surface permanently stored. The design allows a simple and fast reorientation of the table surface, for example, after an unforeseen shock or after a defined number of production runs.
  • the table surface is pivoted about a vertical axis perpendicular to the table surface and the determination of the measuring plane and the orientation of the table surface is repeated after the pivoting.
  • This embodiment is advantageous because it allows a simple and rapid change of the feed direction of the table surface relative to the reference line. With the aid of this embodiment, it is possible, for example, first to pass a plate-shaped workpiece past the reference line in a first direction and then in an orthogonal second direction. The realignment of the table surface after a pivoting movement about the vertical axis ensures a consistently high accuracy.
  • FIG. 1 shows a simplified representation of a preferred embodiment of the new device in connection with a system of the type described above
  • 2 shows the device of Figure 1 in a first intermediate step of the new
  • FIG. 3 shows the device from FIG. 1 in a further intermediate step of the new method
  • Figure 4 shows the device of Figure 1 in a further intermediate step of the new method
  • FIG. 5 is a flow chart for explaining a preferred embodiment of the new method.
  • a system for processing a plate-shaped workpiece is denoted overall by the reference numeral 10.
  • the system 10 here includes a device according to an embodiment of the invention.
  • the system 10 has a table 12 with a table surface 14 on which the workpiece 15 is arranged.
  • the workpiece 15 is, for example, a glass plate whose upper side is coated with amorphous silicon.
  • the present invention is not limited to this specific application and therefore can be used in other systems in which a flat table surface 14 must be aligned relative to a reference line.
  • the glass plate is not located directly on the table surface, but on a holder arranged therebetween. Such a holder is not shown here for reasons of clarity. It is therefore understood that the term “table surface” possibly includes the workpiece holder.
  • the table 12 is here arranged on a base plate 16 and has a drive 18, which allows a method of the table 12 in the direction of the arrow 20 (Y-axis).
  • the table 12 here has three legs, which are individually height adjustable. For reasons The clarity here is only one leg with a corresponding drive designated by the reference numeral 22.
  • the height adjustability of the legs 22 makes it possible to move the table surface 14 in the direction of the arrow 24 (Z-axis).
  • the legs 22 are individually adjustable in height, the inclination of the table surface 14 about the X and Y axes can be adjusted individually.
  • a preferred method for adjusting the table surface 14 is described in the German patent application DE 10 2006 020 681.9, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • a measuring system 26 is arranged on each leg 22, which allows the determination of the individual leg length.
  • the position sensor 28 here includes a camera 30 and a reference surface 32 arranged outside the housing.
  • the reference surface 32 has a defined position relative to the camera 30.
  • the position sensor 28 is here arranged on a guide 34.
  • the position sensor 28 can be moved along the guide 34 via a drive not shown here in detail, which can be arranged in the position sensor 28, which is represented by an arrow 36.
  • the direction of movement of the position sensor 28 along the guide 34 corresponds to the X-axis.
  • a frame 38 Arranged above the table surface 14 is a frame 38 on which three second position sensors 40a, 40b, 40c are arranged here with a lateral offset to one another in the X direction.
  • the position sensors 40a-40c are here laser rangefinders, with the aid of the distance to a point on the table surface 14 (or the glass plate 15) can be determined.
  • the position sensors 40a-40c serve, inter alia, to perform an autofocus control when moving the table surface 14 in the direction 20.
  • Such autofocus control is described in the German patent application DE 10 2005 039 094.3, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • the reference numeral 42 denotes a laser beam of a powerful laser (not shown here).
  • the laser beam 42 is widened by means of an optical system 44, as shown in simplified form in FIG.
  • the fan-shaped expanded laser beam 42 hits the table surface 14 or the glass plate 15 vertically from above.
  • the optical system 44 ensures that a focus line is formed, which is designated here by the reference numeral 46.
  • the focus line 46 forms a reference line transverse to the direction of movement 20 of the table 12.
  • the table surface 14 is aligned relative to the reference line 46, so that the surface of the glass plate 15 in the process of the table 12 in Y - Direction is located exactly in the focus line of the laser beam 42.
  • the table surface 14 is moved so that the position sensors 40a-40c ahead of the focus line 46 in the direction of movement 20 of the table 12, ie the table 12 is moved in the illustration of Figure 1 from right to left.
  • the table 12 is pivotable about a vertical axis 50.
  • the reference numeral 54 denotes a control unit which is connected via a plurality of lines 56, 58 to the drives 18, 22, the position sensors 28, 40 and the measuring systems 26.
  • the control unit 54 is designed to control the movements of the system 10, in particular the movements of the table 12 and the position sensor 28.
  • the control unit 54 has a processor 60 and at least two memories 62, 64.
  • the memory 62 is a read only memory a computer program is stored, which allows the implementation of the new method for aligning the table surface 14.
  • the read only memory 62 serves to permanently store actuation values representative of the aligned table surface 14 to return the table surface 14 to its aligned position as needed.
  • FIGS. 2 to 4 show different method steps when aligning the table surface 14 according to an exemplary embodiment of the invention. Like reference numerals designate the same elements as before.
  • FIG. 2 illustrates a situation in which the table surface 14 has been moved along the direction of movement 20 so far that the first position sensor 28 with the camera 30 is arranged below the reference line 46.
  • the table surface 14 is moved with the help of the legs 22 so far that the position of the reference line 46 is determined exactly at the corresponding X, Y and Z position.
  • the position sensor 28 is configured to automatically determine the position of the focus line 46, wherein a suitable image evaluation algorithm is provided in the position sensor 28 and / or in the control unit 54.
  • the position sensor 28 is moved in the direction of the arrow 36 (FIG. 1) along the guide 34 to determine the position of the reference or focus line 46 at different X positions. With the aid of a line fitting into the recorded X / Z positions, a tilt angle 68 between the direction of movement 34 and the X / Z position of the reference line 46 can then be determined.
  • the tilt angle 68 is taken into account during subsequent movements of the first position sensor 28 as a correction value.
  • Figure 3 shows a situation where the reference surface 32 of the first position sensor 28 is positioned below the second position sensor 40b.
  • the table 12 is accordingly moved in the Y direction and the position sensor 28 is moved along the direction of movement 34, ie in the X direction.
  • a reference height of the second position sensor 40b relative to the reference mark 32 of the first position sensor 28 is determined.
  • This reference height subsequently serves as a "zero line" to which the later-determined second table heights are referred to, in other words the second position sensor 40b is "zeroed” by means of the reference surface 32 of the first position sensor 28.
  • the second positives sensors 40a-40c thereafter provide table surface distance measurements that are in a defined relationship to reference line 46.
  • the table surface 14 is measured by means of the position sensors 40a-40c by moving the table 12 along the direction of movement 20.
  • second height of the table is determined by means of the position sensors 40a-40c (second) table heights form a point cloud into which a measurement plane 72 is fitted, for example according to the least squares method Since the second position sensors 40a-40c were “zeroed” to the reference line 46 via the first position sensor 28, the measurement plane 72 represents a Misalignment of the table surface 14 relative to the reference line 46. This misalignment is eliminated by aligning the table surface 14 with the aid of the actuators 22 in the legs parallel to the measurement plane 72.
  • the control values obtained are stored in the read-only memory of the control unit 54.
  • FIG. 5 illustrates a preferred embodiment of the new method once again with reference to a simplified flowchart.
  • the first position sensor 28 is first moved along the guide 34, ie in the X direction.
  • the table 12 is then moved in the Z direction until the reference line 46 is detected with the aid of the camera 30.
  • the current X / Z position (first table height) is stored (step 84).
  • method steps 80-84 are repeated for multiple X positions of position sensor 28, as represented by a query at step 86 and loop pass 88.
  • step 90 the tilt angle 68 between the direction of movement 34 and the reference line 46 is determined.
  • a measurement line is placed in the point cloud of the stored X / Z positions. Then the Tilt angle between the measurement line and the direction of movement 34 are determined.
  • step 92 the position sensors 40a-40c are "zeroed" according to step 92.
  • the table 12 is moved in the Y direction in step 94 to determine Y / Z values (second table heights) at a plurality of points of the table surface 14.
  • step 96 a measurement plane 72 is determined on the basis of the point cloud.
  • step 98 the table surface 14 is positioned parallel to the measurement plane 72 and the control values required therefor are stored according to step 100. Subsequently, the table 12 can be pivoted about its vertical axis 50 according to step 102. Thereafter, process steps 80-100 are repeated to store set values representing the orientation of the table surface 14 in the new pivot position (loop 104).
  • the new method and apparatus may also be used to orient a table surface 14 relative to a laser beam that extends across the table surface 14 in the manner of a light barrier.
  • the first position sensor 28 may be a light receiver arranged at the end of the table 12, which detects the reference laser beam as soon as it hits the position sensor 28 perpendicularly.
  • the table surface 14 can be moved transversely to the first direction of movement, ie in the X direction, in order to bring the first position sensor 28 to different X positions.
  • the position sensor 28 may be firmly fixed to the table 12.
  • the second position sensors 40a, 40c are preferably arranged stationary or stationary above the table surface 14, as has been explained in the preceding exemplary embodiments.

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Abstract

Zum Ausrichten einer ebenen Tischoberfläche (14) relativ zu einer Referenzlinie (46) wird ein erster Positionssensor (28) bereitgestellt, der mit der Tischoberfläche (14) verbunden ist. Mit Hilfe des ersten Positionssensors (28) wird eine erste Tischhöhe relativ zu der Referenzlinie (46) bestimmt. Anschließend wird der erste Positionssensor (28) senkrecht zu einem zweiten Positionssensor (40) positioniert und es wird mit dem zweiten Positionssensor (40) eine Referenzhöhe relativ zu dem ersten Positionssensor (28) bestimmt. Danach wird die Tischoberfläche (14) entlang einer ersten Bewegungsrichtung (20) verfahren, um eine Vielzahl von zweiten Tischhöhen mit Hilfe des zweiten Positionssensors (40) zu bestimmen. Aus den zweiten Tischhöhen wird eine Messebene bestimmt, und die Tischoberfläche (14) wird parallel zu der Messebene ausgerichtet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten einer ebenen Tischoberfläche
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten einer ebenen Tischoberfläche relativ zu einer Referenzlinie, um die Tischoberfläche mit einem definierten Abstand zu der Referenzlinie entlang einer ersten Bewegungsrichtung zu verfahren, wobei die erste Bewegungsrichtung quer zu der Referenzlinie verläuft.
Für die Herstellung von sogenannten Flüssigkristallanzeigen (liquid crystal displays, LCDs) wurde ein neues Verfahren unter der Bezeichnung „Thin-beam Crystallizati- on" vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird eine leitfähige Schicht aus polykristallinem Silizium auf einem Glassubstrat erzeugt, indem ein Siliziumfilm mit Hilfe eines Lasers aufgeschmolzen wird. Um ein möglichst gleichmäßiges Produktionsergebnis zu erhalten, soll das Glassubstrat mit dem Siliziumfilm möglichst gleichmäßig in der Fokuslinie eines fächerartig aufgeweiteten Laserstrahls geführt werden, der senkrecht auf die Glasplatte auftrifft. Jede Abweichung aus der Fokuslinie kann das Produktionsergebnis beeinträchtigen. US 7,009,140 B2 beschreibt eine solche Vorrichtung.
Bei der praktischen Realisierung einer solchen Vorrichtung zeigt sich allerdings, dass es äußerst schwierig ist, eine großflächige, ebene Platte exakt parallel zu einer dünnen Referenzlinie zu führen. Zumindest bei den Genauigkeiten, die für die neue Herstellung von LCDs benötigt wird, spielen schon Abweichungen eine Rolle, die in der Größenordnung der Fertigungs- und Montagetoleranzen von hochgenauen Maschinenführungen liegen. Dementsprechend ist das exakte Ausrichten einer Tischoberfläche, auf der z.B. ein zu Glassubstrat abgelegt werden soll, relativ zu einer im Idealfall parallelen Referenzlinie ein bislang ungelöstes Problem.
Auf einem anderen Technikgebiet, nämlich der Entwicklung, Herstellung und Verwendung von sogenannten Koordinatenmessgeräten, ist es bekannt, die Position eines bewegten Maschinenteils innerhalb eines Raumvolumens mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen, indem man in einem Kalibriervorgang Korrekturwerte entlang der Bewegungsbahnen des Maschinenteils bestimmt. Mit den Korrekturwerten lassen sich die so genannten Führungsfehler zumindest teilweise rechnerisch korrigieren. Die Führungsfehler sind eine Folge von statischen und dynamischen Einflüssen, wie etwa Welligkeiten oder Schräglauf der Führungsbahnen und wechselnde Lasten beim Bewegen des Maschinenteils. Verfahren zur Bestimmung und Korrektur von Führungsfehlern bei einem Koordinatenmessgerät sind beispielsweise in DE 44 10 267 Al oder in DE 102 14 490 Al beschrieben.
Bei einem Koordinatenmessgerät beziehen sich die Korrekturen der Führungsfehler in der Regel auf einen „Punkt", nämlich die Position des Messkopfes im Messvolumen. Die bekannten Verfahren bieten daher keine Lösung, um eine ebene Tischoberfläche relativ zu einer Referenzlinie mit hoher Genauigkeit auszurichten und zu führen.
Angesichts dessen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben. Wenngleich die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, ist es insbesondere eine Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um eine ebene Tischoberfläche, die zur Aufnahme eines plattenförmigen Werkstücks dient, mit höchster Genauigkeit relativ zu einer Referenzlinie auszurichten, wobei die ebene Tischoberfläche mit einem definierten Abstand quer zu der Referenzlinie verfahren werden soll.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Ausrichten einer ebenen Tischoberfläche relativ zu einer Referenzlinie gelöst, mit den Schritten:
Bereitstellen eines ersten Positionssensors, der mit der Tischoberfläche verbunden ist,
Bereitstellen von zumindest einem zweiten Positionssensor, der in einem senkrechten Abstand zu der Tischoberfläche angeordnet ist,
Bestimmen von zumindest einer ersten Tischhöhe relativ zu der Referenzlinie mit Hilfe des ersten Positionssensors,
Positionieren des ersten Positionssensors senkrecht zu dem zumindest einen zweiten Positionssensor und Bestimmen einer Referenzhöhe relativ zu dem ersten Positionssensor mit dem zweiten Positionssensor,
Verfahren der Tischoberfläche entlang der ersten Bewegungsrichtung und Bestimmen einer Vielzahl von zweiten Tischhöhen relativ zu den Referenzhöhen mit Hilfe des zweiten Positionssensors,
Bestimmen einer Messebene anhand der zweiten Tischhöhen, und
Ausrichten der Tischoberfläche parallel zu der Messebene. Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zum Ausrichten einer ebenen Tischoberfläche relativ zu einer Referenzlinie gelöst, mit einem ersten Positionssensor, der mit der Tischoberfläche verbunden ist, mit zumindest einem zweiten Positionssensor, der in einem senkrechten Abstand zu der Tischoberfläche angeordnet ist, mit einer ersten Messeinrichtung zum Bestimmen von zumindest einer ersten Tischhöhe relativ zu der Referenzlinie mit Hilfe des ersten Positionssensors, mit einer zweiten Messeinrichtung zum Bestimmen einer Referenzhöhe des zweiten Positionssensors relativ zu dem ersten Positionssensor, mit einer dritten Messeinrichtung zum Bestimmen einer Vielzahl von zweiten Tischhöhen relativ zu der Referenzhöhe mit Hilfe des zweiten Positionssensors, mit einer Recheneinheit zum Bestimmen einer Messebene anhand der zweiten Tischhöhen, und mit einer Stelleinrichtung zum Verfahren der Tischoberfläche entlang der ersten Bewegungsrichtung und zum Ausrichten der Tischoberfläche parallel zu der Messebene.
Nach der vorliegenden Erfindung werden zum Ausrichten der Tischoberfläche ein erster Positionssensor und zumindest ein zweiter Positionssensor verwendet. Der erste Positionssensor ist mit der Tischoberfläche verbunden und dient dazu, einen Bezug zwischen der Tischoberfläche und der Referenzlinie herzustellen. Dementsprechend ist der erste Positionssensor dazu ausgebildet, die Bestimmung einer ersten Tischhöhe relativ zu der Referenzlinie zu ermöglichen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beinhaltet der erste Positionssensor eine Kamera, mit der ein optisches Abbild des senkrecht auf die Kamera einfallenden Laserstrahls aufgenommen wird, um die Lage der Fokuslinie zu bestimmen.
Allerdings kann der erste Positionssensor Montagetoleranzen relativ zu der Tischoberfläche besitzen. Des Weiteren kann aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen nicht ausgeschlossen werden, dass die Tischoberfläche bei ihrer Bewegung entlang der ersten Bewegungsrichtung „schief" läuft. Der erste Positionssensor kann daher nur einen unvollkommenen Bezug zwischen der Referenzlinie und der Tischoberfläche herstellen. Aus diesem Grund schlägt die Erfindung vor, zumindest einen zweiten Positionssensor zu verwenden, der in einem senkrechten Abstand zu der Tischoberfläche und damit getrennt von der Tischoberfläche angeordnet ist. Bevorzugt ist der zumindest eine zweite Positionssensor über der Tischoberfläche angeordnet, und zwar insbesondere an einem Gestell senkrecht über der Tischoberfläche. Er könnte jedoch auch schräg über oder unter der Tischoberfläche sitzen, wenn ein eindeutiger Bezug von der Tischunterseite zur Tischoberfläche gegeben ist. Der zweite Positionssensor ist in bevorzugten Ausführungen der Erfindung ein Laserentfernungsmesser, mit dessen Hilfe sich die Entfernung zwischen dem zweiten Positionssensor und einem (beliebigen) Punkt an der Tischoberfläche bestimmen lässt.
Erfindungsgemäß wird eine Referenzhöhe des zweiten Positionssensors relativ zu dem ersten Positionssensor bestimmt. Durch diesen Schritt wird der zumindest eine zweite Positionssensor in einen definierten Bezug zu dem ersten Positionssensor gesetzt. Mittelbar wird der zweite Positionssensor damit in Bezug zu der Referenzlinie gesetzt.
Es ist bevorzugt, wenn der erste Positionssensor zum Bestimmen der Referenzhöhe senkrecht unterhalb des zweiten Positionssensors positioniert wird. Abweichend hiervon könnte der erste Positionssensor jedoch auch schräg unter oder über dem zweiten Positionssensor positioniert werden, da es hier letztlich nur darauf ankommt, einen definierten Bezug herzustellen zwischen dem ersten Positionssensor, der an der Tischoberfläche befestigt ist, und dem zumindest einen zweiten Positionssensor, der in einem senkrechten Abstand zu der Tischoberfläche angeordnet ist.
Durch den senkrechten Abstand ist der zweite Positionssensor in der Lage, Welligkeiten und Schräglauf der Tischoberfläche entlang der ersten Bewegungsrichtung zu vermessen. Dazu werden mit Hilfe des zweiten Positionssensors eine Vielzahl von zweiten Tischhöhen bestimmt. Durch die zweiten Tischhöhen werden die vermessenen Punkte auf der Tischoberfläche in einen definierte Bezug zu dem zweiten Positionssensor gesetzt. Mittelbar wird dadurch ein eindeutiger Bezug zwischen den Punkten auf der Tischoberfläche und der Referenzlinie geschaffen. Beim Verfahren der Tischoberfläche entlang der ersten Bewegungsrichtung kommt es letztlich nur auf die relative Bewegung der Tischoberfläche zu dem zweiten Positionssensor an. Dementsprechend ist der Schritt „Verfahren der Tischoberfläche" hier so zu verstehen, dass es sich um eine relative Bewegung zwischen der Tischoberfläche und dem zweiten Positionssensor handelt. Prinzipiell könnte auch der zweite Positionssensor bewegt werden, während die Tischoberfläche ortsfest angeordnet ist. Bevorzugt wird allerdings die Tischoberfläche bewegt, während der zweite Positionssensor ortsfest angeordnet ist, weil sich diese Ausführung leichter in eine Produktionsanlage für die neue Thin-beam Crystallization-Technik integrieren lässt.
Anhand der zweiten Tischhöhen wird anschließend eine Messebene bestimmt, die die Vielzahl der zweiten Tischhöhen repräsentiert. Diese Messebene stellt eine messtechnische Repräsentation der Tischoberfläche dar, die aufgrund der Wirkungskette von dem zumindest einen zweiten Positionssensor und dem ersten Positionssensor in einem definierten Bezug zu der Referenzlinie steht. In einer bevorzugten Ausführung wird die Messebene bestimmt, indem eine Ebeneneinpassung in die „Punktewolke,, der Vielzahl der zweiten Tischhöhen durchgeführt wird, beispielsweise nach der Methode der kleinsten Quadrate.
Wenn man nun die Tischoberfläche parallel zu der so bestimmten Messebene ausrichtet, wird die Tischoberfläche aufgrund der Wirkungskette auch relativ zu der Referenzlinie ausgerichtet. Weil die zweiten Tischhöhen zudem beim Verfahren der Tischoberfläche relativ zu dem zweiten Positionssensor ermittelt werden, berücksichtigt die Ausrichtung der Tischoberfläche auch einen etwaigen Schräglauf entlang der ersten Bewegungsrichtung. Welligkeiten der Führungen werden gemittelt und können daher beim späteren Verfahren der Tischoberfläche mit Hilfe des zumindest einen zweiten Positionssensors gut ausgeregelt werden, was in Ausführungsbeispielen der Erfindung auch bevorzugt ist. Ein geeignetes Verfahren für eine solche Regelung Korrektur ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 039 094.3 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme vollumfänglich eingeschlossen ist. Insgesamt lässt sich eine ebene Tischoberfläche mit Hilfe des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung mit einer hohen Genauigkeit parallel zu einer quer verlaufenden Referenzlinie ausrichten, an der die Tischoberfläche mit einem definierten und möglichst gleichbleibenden Abstand vorbei gefahren werden soll. Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
Darüber hinaus besitzen das neue Verfahren und die neue Vorrichtung den Vorteil, dass die Ausrichtung der ebenen Tischoberfläche relativ schnell und mit einer hohen Reproduzierbarkeit erfolgen kann. Außerdem lässt sich der zumindest eine zweite Positionssensor vorteilhafterweise noch zur dynamischen Lageregelung verwenden, so dass der allein für die Ausrichtung benötigte Hardwareaufwand begrenzt ist.
Die neue Ausrichtung der ebenen Tischoberfläche kann daher relativ kostengünstig realisiert werden, da der zumindest eine zweite Positionssensor in einer vorteilhaften Doppelfunktion verwendet werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zumindest zwei zweite Positionssensoren bereitgestellt, die mit einem seitlichen Versatz zueinander quer zu der ersten Bewegungsrichtung angeordnet sind, wobei die zweiten Tischhöhen mit Hilfe der zumindest zwei zweiten Positionssensoren bestimmt werden, um die Messebene zu bestimmen.
In dieser Ausgestaltung werden zweite Tischhöhen entlang von zumindest zwei zueinander parallelen Messlinien bestimmt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr schnelle und zuverlässige Bestimmung der Messebene. Vorteilhafterweise wird jeder der zweiten Positionssensoren individuell mit dem ersten Positionssensor abgeglichen, indem für jeden zweiten Positionssensor eine eigene Referenzhöhe bestimmt wird. Mit dieser Ausgestaltung wird eine besonders hohe Messgenauigkeit für die Bestimmung der Messebene erreicht. Alternativ hierzu könnte die Bestimmung der Messebene grundsätzlich jedoch auch nur mit einem zweiten Positionssensor durchgeführt werden, wenn dieser und/oder die Tischoberfläche zum Beispiel auch quer zu der ersten Bewegungsrichtung verfahren werden. Des Weiteren ist es grundsätzlich denkbar, die Winkellage der Messebene um eine Achse, die durch die zweiten Tischhöhen des einen zweiten Positionssensors verläuft, mit Hilfe eines weiteren Positionssensors zu bestimmen. Die hier bevorzugte Ausgestaltung lässt sich demgegenüber jedoch einfacher und kostengünstiger realisieren.
In einer alternativen Ausgestaltung wird die Tischoberfläche quer zu der ersten Bewegungsrichtung verfahren, um die Messebene zu bestimmen.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Realisierung mit nur einem zweiten Positionssensor. Sie ist vorteilhaft, wenn die Tischoberfläche ohnehin auch quer zu der ersten Bewegungsrichtung verfahren werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Referenzlinie eine Laserlinie, die quer zu der Tischoberfläche verläuft, und der erste Positionssensor ist dazu ausgebildet, die Laserlinie zu detektieren.
Diese Ausgestaltung ist bevorzugt, weil eine Laserlinie als Referenzlinie eine sehr exakte Bezugsgröße darstellt, so dass die Ausrichtung der Tischoberfläche im Raum mit einer sehr hohen Genauigkeit erfolgt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Laserlinie die Fokuslinie eines fächerartig geweiteten Laserstrahls, der senkrecht auf die Tischoberfläche auftritt.
In dieser Ausgestaltung sind das neue Verfahren und die neue Vorrichtung besonders einfach in eine Anlage der eingangs beschriebenen Art zur Herstellung von LCDs zu integrieren. Umgekehrt profitiert eine solche Anlage in besonderem Maße von der hohen Positioniergenauigkeit beim Ausrichten.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet der erste Positionssensor eine Kamera, um die Laserlinie zu erfassen. In allgemeinen Ausgestaltungen der Erfindung muss der erste Positionssensor lediglich in der Lage sein, die Referenzlinie mit möglichst hoher Genauigkeit zu erfassen. Wenn die Referenzlinie durch einen „konventionellen" Laserstrahl bereitgestellt wird, der von einem Sender seitlich der Tischoberfläche zu einem Empfänger auf der anderen Seite der Tischoberfläche verläuft, kann der erste Positionssensor beispielsweise ein einfacher Fotoempfänger sein, der ähnlich wie der Fotoempfänger einer herkömmlichen Lichtschranke ausgebildet ist. Bevorzugt beinhaltet der erste Positionssensor jedoch eine Kamera, die eine Vielzahl lichtempfindlicher Bildzellen in einer matrixartigen Anordnung aufweist, weil eine solche Kamera einen großen Erfassungsbereich mit einer hohen Ortsauflösung kombiniert.
Besonders vorteilhaft ist ein solcher erster Positionssensor, wenn die Referenzlinie die Fokuslinie eines senkrecht auf die Tischoberfläche auftreffenden, fächerartig geweiteten Laserstrahls ist, weil die Höhe der Fokuslinie über der Tischoberfläche dann parallel zum Verlauf der Referenzlinie detektiert werden kann. In bevorzugten Ausführungen wird der Tisch mit der Kamera von unten an die Fokuslinie herangefahren, um durch eine Auswertung des Kamerabildes die exakte Höhenlage der Fokuslinie an dem Punkt der Kamera zu bestimmen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine automatisierte Bestimmung der ersten Tischhöhe auch für den Fall, dass die Referenzlinie die oben beschriebene Fokuslinie ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der erste Positionssensor zumindest eine Referenzfläche auf, die mit dem zumindest einen zweiten Positionssensor erfasst wird, um die Referenzhöhe zu bestimmen.
In dieser Ausgestaltung ist an einer von außen zugänglichen Gehäuseseite des ersten Positionssensors zumindest eine definierte Fläche angeordnet, die mit Hilfe des zumindest einen zweiten Positionssensors exakt erfasst werden kann, um die beiden Positionssensoren relativ zueinander in Bezug zu setzen. Mit dieser Ausgestaltung wird eine besonders hohe Genauigkeit innerhalb der erfindungsmäßen Wirkungskette erreicht. In einer weiteren Ausgestaltung wird der erste Positionssensor relativ zu der Tischoberfläche entlang einer zweiten Bewegungsrichtung verfahren, um eine Vielzahl von ersten Tischhöhen relativ zu der Referenzlinie aufzunehmen, wobei ein Korrekturwert bestimmt wird, der einen Kippwinkel zwischen der zweiten Bewegungsrichtung und der Referenzlinie repräsentiert. In bevorzugten Ausgestaltungen wird eine Messgerade bestimmt, die die Vielzahl der ersten Tischhöhen repräsentiert. Vorteilhafterweise erfolgt die Bestimmung der Messgeraden mit Hilfe einer Geradeneinpassung in die Punktewolke der ersten Tischhöhen, beispielsweise nach der Methode der kleinsten Quadrate. Anschließend kann ein Kippwinkel zwischen der Messgeraden und der zweiten Bewegungsrichtung bestimmt werden. Dieser Kippwinkel wird vorteilhafterweise bei allen späteren Bewegungen entlang der zweiten Bewegungsrichtung berücksichtigt.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine noch höhere Genauigkeit beim Ausrichten der Tischoberfläche, weil eine Verkippung des ersten Positionssensors relativ zu der Tischoberfläche messtechnisch erfasst und berücksichtigt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Bestimmung der ersten Tischhöhe, indem die Tischoberfläche in Normalenrichtung verfahren wird, bis die Referenzlinie mit Hilfe des ersten Positionssensors detektiert wird.
Die Normalenrichtung ist senkrecht zur Tischoberfläche. Diese Ausgestaltung ist eine einfache und schnelle Möglichkeit, um die ersten Tischhöhen zu bestimmen. Sie kann darüber hinaus sehr einfach und kostengünstig realisiert werden, weil die Tischoberfläche schon eine Höhenverstellung mit einer hohen Positioniergenauigkeit aufweist, um den definierten Abstand zu der Referenzlinie einstellen zu können. Dem entsprechend macht diese Ausgestaltung vorteilhaften Gebrauch von der Positioniergenauigkeit, die die vorhandenen Stellantriebe aufweisen.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt das Ausrichten der Tischoberfläche mit Hilfe von Stellgrößen, die in einem Speicher dauerhaft abgespeichert werden. In dieser Ausgestaltung werden die Stellgrößen, die zum Ausrichten der Tischoberfläche ermittelt werden, dauerhaft abgespeichert. Die Ausgestaltung ermöglicht eine einfache und schnelle Neuausrichtung der Tischoberfläche, beispielsweise nach einem unvorhergesehenen Stoß oder nach einer definierten Anzahl von Produktionsdurchläufen.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Tischoberfläche um eine Hochachse senkrecht zur Tischoberfläche verschwenkt und die Bestimmung der Messebene und die Ausrichtung der Tischoberfläche wird nach dem Verschwenken wiederholt.
Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, weil sie eine einfache und schnelle Änderung der Zuführrichtung der Tischoberfläche relativ zu der Referenzlinie ermöglicht. Mit Hilfe dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, ein plattenförmiges Werkstück zunächst in einer ersten Richtung und anschließend in einer orthogonalen zweiten Richtung an der Referenzlinie vorbeizuführen. Die Neuausrichtung der Tischoberfläche nach einer Schwenkbewegung um die Hochachse sorgt dabei für eine gleichbleibend hohe Genauigkeit.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung im Zusammenhang mit einer Anlage der eingangs beschriebenen Art, Figur 2 die Vorrichtung aus Figur 1 in einem ersten Zwischenschritt des neuen
Verfahrens,
Figur 3 die Vorrichtung aus Figur 1 in einem weiteren Zwischenschritt des neuen Verfahrens,
Figur 4 die Vorrichtung aus Figur 1 in einem weiteren Zwischenschritt des neuen Verfahrens, und
Figur 5 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des neuen Verfahrens.
In Figur 1 ist eine Anlage zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Anlage 10 beinhaltet hier eine Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Anlage 10 besitzt einen Tisch 12 mit einer Tischoberfläche 14, auf der das Werkstück 15 angeordnet ist. Bei dem Werkstück 15 handelt es sich beispielsweise um eine Glasplatte, deren Oberseite mit amorphem Silizium beschichtet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen speziellen Anwendungsfall beschränkt und kann daher auch bei anderen Anlagen eingesetzt werden, bei denen eine ebene Tischoberfläche 14 relativ zu einer Referenzlinie ausgerichtet werden muss.
In typischen Anwendungen liegt die Glassplatte nicht unmittelbar auf der Tischoberfläche, sondern auf einem dazwischen angeordneten Halter. Ein solcher Halter ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Es versteht sich daher, das der Begriff „Tischoberfläche" ggf. den Werkstückhalter einschließt.
Der Tisch 12 ist hier auf einer Grundplatte 16 angeordnet und besitzt einen Antrieb 18, der ein Verfahren des Tisches 12 in Richtung des Pfeils 20 (Y-Achse) ermöglicht. Der Tisch 12 besitzt hier drei Beine, die einzeln höhenverstellbar sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist hier lediglich ein Bein mit einem entsprechenden Antrieb mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet. Die HÖhenverstellbarkeit der Beine 22 ermöglicht es, die Tisch Oberfläche 14 in Richtung des Pfeils 24 (Z- Achse) zu bewegen. Da die Beine 22 individuell in der Höhe einstellbar sind, kann außerdem die Neigung der Tischoberfläche 14 um die X- und Y-Achse individuell eingestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren zum Einstellen der Tischoberfläche 14 ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 020 681.9 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist.
Um die Höhe und Neigung der Tischoberfläche 14 zu ermitteln, ist an jedem Bein 22 ein Messsystem 26 angeordnet, das die Bestimmung der individuellen Beinlänge ermöglicht.
Am vorderen Ende des Tisches 12 befindet sich ein (erster) Positionssensor 28. Der Positionssensor 28 beinhaltet hier eine Kamera 30 und eine außen am Gehäuse angeordnete Referenzfläche 32. Die Referenzfläche 32 besitzt eine definierte Position relativ zu der Kamera 30. Der Positionssensor 28 ist hier an einer Führung 34 angeordnet. Über einen hier nicht näher gezeigten Antrieb, der in dem Positionssensor 28 angeordnet sein kann, kann der Positionssensor 28 entlang der Führung 34 verfahren werden, was durch einen Pfeil 36 dargestellt ist. Die Bewegungsrichtung des Positionssensors 28 entlang der Führung 34 entspricht der X-Achse.
Über der Tischoberfläche 14 ist ein Gestell 38 angeordnet, an dem hier drei zweite Positionssensoren 40a, 40b, 40c mit einem seitlichen Versatz zueinander in X- Richtung angeordnet sind. Die Positionssensoren 40a-40c sind hier Laser- Entfernungsmesser, mit deren Hilfe die Entfernung zu einem Punkt an der Tischoberfläche 14 (bzw. der Glasplatte 15) bestimmt werden kann. In bevorzugten Ausführungsbeispielen der Anlage 10 dienen die Positionssensoren 40a-40c u.a. dazu, eine Autofokusregelung beim Verfahren der Tisch Oberfläche 14 in Richtung 20 durchzuführen. Eine solche Autofokusregelung ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 039 094.3 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist. Mit der Bezugsziffer 42 ist ein Laserstrahl eines leistungsstarken Lasers (hier nicht näher dargestellt) bezeichnet. Der Laserstrahl 42 wird mit Hilfe einer Optik 44 aufgeweitet, wie dies in Figur 1 vereinfacht dargestellt ist. Der fächerartig aufgeweitete Laserstrahl 42 trifft senkrecht von oben auf die Tischoberfläche 14 bzw. die Glasplatte 15. Die Optik 44 sorgt dafür, dass sich eine Fokuslinie bildet, die hier mit der Bezugsziffer 46 bezeichnet ist. Die Fokuslinie 46 bildet eine Referenzlinie quer zur Bewegungsrichtung 20 des Tisches 12. Mit Hilfe des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung wird die Tisch Oberfläche 14 relativ zu der Referenzlinie 46 ausgerichtet, so dass sich die Oberfläche der Glasplatte 15 beim Verfahren des Tisches 12 in Y- Richtung genau in der Fokuslinie des Laserstrahls 42 befindet. Vorzugsweise wird die Tisch Oberfläche 14 so verfahren, dass die Positionssensoren 40a-40c der Fokuslinie 46 in Bewegungsrichtung 20 des Tisches 12 vorauslaufen, d.h. der Tisch 12 wird in der Darstellung gemäß Figur 1 von rechts nach links verfahren.
Um eine Belichtung der Glasplatte 15 mit Hilfe des aufgefächerten Laserstrahls 42 auch quer zu der Bewegungsrichtung 20 zu ermöglichen, ist der Tisch 12 um eine Hochachse 50 schwenkbar.
Mit der Bezugsziffer 54 ist eine Steuereinheit bezeichnet, die über mehrere Leitungen 56, 58 mit den Antrieben 18, 22, den Positionssensoren 28, 40 und den Messsystemen 26 verbunden ist. Die Steuereinheit 54 ist dazu ausgebildet, die Bewegungen der Anlage 10 zu steuern, insbesondere also die Verfahrbewegungen des Tisches 12 und des Positionssensors 28. Die Steuereinheit 54 besitzt einen Prozessor 60 und zumindest zwei Speicher 62, 64. Der Speicher 62 ist ein Festspeicher, in dem ein Computerprogramm abgespeichert ist, das die Durchführung des neuen Verfahrens zum Ausrichten der Tischoberfläche 14 ermöglicht. Außerdem dient der Festspeicher 62 dazu, Stell werte, die für die ausgerichtete Tischoberfläche 14 repräsentativ sind, dauerhaft abzuspeichern, um die Tisch Oberfläche 14 nach Bedarf in ihre ausgerichtete Position zurückzuversetzen. Die Figuren 2 bis 4 zeigen verschiedene Verfahrensschritte beim Ausrichten der Tischoberfläche 14 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente wie zuvor.
In Figur 2 ist eine Situation dargestellt, bei der die Tischoberfläche 14 entlang der Bewegungsrichtung 20 soweit verfahren wurde, dass der erste Positionssensor 28 mit der Kamera 30 unterhalb der Referenzlinie 46 angeordnet ist. Außerdem ist die Tischoberfläche 14 mit Hilfe der Beine 22 soweit nach oben verfahren, dass die Lage der Referenzlinie 46 an der entsprechenden X-, Y- und Z-Position exakt bestimmt ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Positionssensor 28 dazu ausgebildet, die Lage der Fokuslinie 46 automatisch zu bestimmen, wobei ein geeigneter Bildauswertealgorithmus in dem Positionssensor 28 und/oder in der Steuereinheit 54 bereitgestellt ist.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird der Positionssensor 28 in Richtung des Pfeils 36 (Figur 1) entlang der Führung 34 verfahren, um die Lage der Referenz- bzw. Fokuslinie 46 an verschiedenen X-Positionen zu bestimmen. Mit Hilfe einer Geradeneinpassung in die aufgenommenen X-/Z-Positionen kann dann ein Kippwinkel 68 zwischen der Bewegungsrichtung 34 und der X-/Z-Lage der Referenzlinie 46 bestimmt werden. Vorteilhafterweise wird der Kippwinkel 68 bei nachfolgenden Bewegungen des ersten Positionssensors 28 als Korrekturwert berücksichtigt.
Figur 3 zeigt eine Situation, bei der die Referenzfläche 32 des ersten Positionssensors 28 unterhalb des zweiten Positionssensors 40b positioniert ist. Der Tisch 12 ist dementsprechend in Y-Richtung verfahren und der Positionssensor 28 ist entlang der Bewegungsrichtung 34, also in X-Richtung verfahren. In der in Figur 3 dargestellten Situation wird eine Referenzhöhe des zweiten Positionssensors 40b relativ zu der Referenzmarkierung 32 des ersten Positionssensors 28 bestimmt. Diese Referenzhöhe dient nachfolgend als „Nulllinie", auf die die später bestimmten zweiten Tischhöhen bezogen werden. Mit anderen Worten wird der zweite Positionssensor 40b mit Hilfe der Referenzfläche 32 des ersten Positionssensors 28 „genullt". Gleiches erfolgt mit den weiteren Positionssensoren 40a und 40c. Im Ergebnis liefern die zweiten Positi- onssensoren 40a-40c danach Entfernungsmesswerte zu der Tischoberfläche, die in einer definierten Beziehung zu der Referenzlinie 46 stehen.
Nach dem „Nullen" der Positionssensoren 40a-40c wird die Tischoberfläche 14 mit Hilfe der Positionssensoren 40a-40c vermessen, indem der Tisch 12 entlang der Bewegungsrichtung 20 verfahren wird. Dabei werden mit Hilfe der Positionssensoren 40a-40c (zweite) Tischhöhen bestimmt. Die (zweiten) Tischhöhen bilden eine Punktewolke, in die eine Messebene 72 eingepasst wird, beispielsweise nach der Methode der kleinsten Quadrate. Da die zweiten Positionssensoren 40a-40c über den ersten Positionssensor 28 auf die Referenzlinie 46 „genullt" wurden, repräsentiert die Messebene 72 eine Fehlausrichtung der Tischoberfläche 14 relativ zu der Referenzlinie 46. Diese Fehlausrichtung wird beseitigt, indem die Tischoberfläche 14 mit Hilfe der Stellantriebe 22 in den Beinen parallel zu der Messebene 72 ausgerichtet wird. Die erhaltenen Stellwerte werden im Festspeicher der Steuereinheit 54 abgespeichert.
Figur 5 erläutert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens noch einmal anhand eines vereinfachten Flussdiagramms.
Gemäß Schritt 80 wird der erste Positionssensor 28 zunächst entlang der Führung 34, also in X-Richtung, verfahren. Gemäß Schritt 82 wird der Tisch 12 anschließend in Z- Richtung verfahren, bis mit Hilfe der Kamera 30 die Referenzlinie 46 detektiert wird. Die aktuelle X-/Z-Position (erste Tischhöhe) wird gespeichert (Schritt 84).
In bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen der Erfindung werden die Verfahrensschritte 80 bis 84 für mehrere X-Positionen des Positionssensors 28 wiederholt, was durch eine Abfrage im Schritt 86 und den Schleifendurchlauf 88 dargestellt ist.
Gemäß Schritt 90 wird als nächstes der Kippwinkel 68 zwischen der Bewegungsrichtung 34 und der Referenzlinie 46 bestimmt. Hierzu wird eine Messgerade in die Punktewolke der abgespeicherten X-/Z-Positionen gelegt. Anschließend kann der Kippwinkel zwischen der Messgeraden und der Bewegungsrichtung 34 ermittelt werden.
Gemäß Schritt 92 werden dann die Positionssensoren 40a-40c „genullt". Anschließend wird der Tisch 12 gemäß Schritt 94 in Y-Richtung verfahren, um Y-/Z-Werte (zweite Tischhöhen) an einer Vielzahl von Punkten der Tischoberfläche 14 zu bestimmen. Gemäß Schritt 96 wird anhand der Punktewolke eine Messebene 72 bestimmt.
Gemäß Schritt 98 wird die Tisch Oberfläche 14 parallel zur Messebene 72 positioniert und die dafür erforderlichen Stellwerte werden gemäß Schritt 100 gespeichert. Anschließend kann der Tisch 12 gemäß Schritt 102 um seine Hochachse 50 verschwenkt werden. Danach werden die Verfahrensschritte 80 bis 100 wiederholt, um Stellwerte zu speichern, die die Ausrichtung der Tisch Oberfläche 14 in der neuen Schwenkposition repräsentieren (Schleife 104).
Wenngleich anhand der Figuren 1 bis 5 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung dargestellt wurde, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung können beispielsweise auch angewendet werden, um eine Tischoberfläche 14 relativ zu einem Laserstrahl auszurichten, der in der Art einer Lichtschranke über der Tischoberfläche 14 verläuft. In diesem Fall kann der erste Positionssensor 28 ein am Ende des Tisches 12 angeordneter Lichtempfänger sein, der den Referenzlaserstrahl detektiert, sobald dieser senkrecht auf den Positionssensor 28 auftrifft.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Tischoberfläche 14 quer zu der ersten Bewegungsrichtung, also in X-Richtung verfahren werden, um den ersten Positionssensor 28 an verschiedene X-Positionen zu bringen. In diesem Fall kann der Positionssensor 28 fest an dem Tisch 12 befestigt sein. Die zweiten Positionssensoren 40a, 40c sind vorzugsweise stationär bzw. ortsfest über der Tisch Oberfläche 14 angeordnet, wie dies in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erläutert wurde.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ausrichten einer ebenen Tischoberfläche (14) relativ zu einer Referenzlinie (46), um die Tisch Oberfläche (14) mit einem definierten Abstand zu der Referenzlinie (46) entlang einer ersten Bewegungsrichtung (20) zu verfahren, wobei die erste Bewegungsrichtung (20) quer zu der Referenzlinie (46) verläuft, mit den Schritten:
Bereitstellen eines ersten Positionssensors (28), der mit der Tischoberfläche (14) verbunden ist,
Bereitstellen von zumindest einem zweiten Positionssensor (40), der in einem senkrechten Abstand zu der Tisch Oberfläche (14) angeordnet ist,
- Bestimmen (82) von zumindest einer ersten Tischhöhe relativ zu der Referenzlinie (46) mit Hilfe des ersten Positionssensors (28),
- Positionieren des ersten Positionssensors (28) senkrecht zu dem zumindest einen zweiten Positionssensor (40) und Bestimmen (92) einer Referenzhöhe relativ zu dem ersten Positionssensor (28) mit dem zweiten Positionssensor (40),
Verfahren der Tischoberfläche (14) entlang der ersten Bewegungsrichtung (20) und Bestimmen (94) einer Vielzahl von zweiten Tischhöhen relativ zu der Referenzhöhe mit Hilfe des zweiten Positionssensors (40),
Bestimmen einer Messebene (72) anhand der zweiten Tischhöhen, und
Ausrichten der Tischoberfläche (14) parallel zu der Messebene (72).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei zweite Positionssensoren (40a, 40b, 40c) bereitgestellt werden, die mit einem seitlichen Versatz zueinander quer zu der ersten Bewegungsrichtung (20) angeordnet sind, wobei die zweiten Tischhöhen mit Hilfe der zumindest zwei zweiten Positionssensoren (40a, 40b, 40c) bestimmt werden, um die Messebene (72) zu bestimmen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tischoberfläche (14) quer zu der ersten Bewegungsrichtung (20) verfahren wird, um die Messebene zu bestimmen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzlinie (46) eine Laserlinie ist, die quer zu der Tisch Oberfläche (14) verläuft, wobei der erste Positionssensor (28) dazu ausgebildet ist, die Laserlinie zu detektieren.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlinie (46) eine Fokuslinie eines fächerartig geweiteten Laserstrahls (42) ist, der senkrecht auf die Tischoberfläche (14) auf trifft.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionssensor (28) eine Kamera (30) beinhaltet, um die Laserlinie (46) zu erfassen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionssensor (28) zumindest eine Referenzfläche (32) aufweist, die mit dem zumindest einen zweiten Positionssensor (40) erfasst wird, um die Referenzhöhe zu bestimmen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionssensor (28) relativ zu der Tischoberfläche (14) entlang einer zweiten Bewegungsrichtung (34) verfahren wird, um eine Vielzahl von ersten Tischhöhen relativ zu der Referenzlinie (46) aufzunehmen, wobei ein Korrekturwert bestimmt wird, der einen Kippwinkel (68) zwischen der zweiten Bewegungsrichtung (34) und der Referenzlinie (46) repräsentiert.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der ersten Tischhöhe erfolgt, indem die Tisch Oberfläche (14) in Normalenrichtung (24) verfahren wird, bis die Referenzlinie (46) mit Hilfe des ersten Positionssensors (28) detektiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten der Tischoberfläche (14) mit Hilfe von Stellgrößen (56, 58) erfolgt, die in einem Speicher (62) dauerhaft abgespeichert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tischoberfläche (14) um eine Hochachse (50) senkrecht zur Tischoberfläche verschwenkt wird und dass die Bestimmung der Messebene (72) und die Ausrichtung der Tischoberfläche (14) nach dem Verschwenken wiederholt wird.
12. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.
13. Vorrichtung zum Ausrichten einer ebenen Tischoberfläche (14) relativ zu einer Referenzlinie (46), um die Tisch Oberfläche (14) mit einem definierten Abstand zu der Referenzlinie (46) entlang einer ersten Bewegungsrichtung (20) zu verfahren, wobei die erste Bewegungsrichtung (20) quer zu der Referenzlinie (46) verläuft, mit: einem ersten Positionssensor (28), der mit der Tischoberfläche (14) verbunden ist,
zumindest einem zweiten Positionssensor (40), der in einem senkrechten Abstand zu der Tischoberfläche (14) angeordnet ist,
einer ersten Messeinrichtung (26, 60, 82) zum Bestimmen von zumindest einer ersten Tischhöhe relativ zu der Referenzlinie (46) mit Hilfe des ersten Positionssensors (28),
einer zweiten Messeinrichtung (40, 60, 92) zum Bestimmen einer Referenzhöhe des zweiten Positionssensors (40) relativ zu dem ersten Positionssensor (28),
einer dritten Messeinrichtung (40, 60, 94) zum Bestimmen einer Vielzahl von zweiten Tischhöhen relativ zu der Referenzhöhe mit Hilfe des zweiten Positionssensors (40),
einer Recheneinheit (54) zum Bestimmen einer Messebene (72) anhand der zweiten Tischhöhen, und
einer Stelleinrichtung (18, 22) zum Verfahren der Tischoberfläche (14) entlang der ersten Bewegungsrichtung (20) und zum Ausrichten der Tischoberfläche (14) parallel zu der Messebene (72).
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