一種平臺的定位系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本申請公開的一種運動機構(gòu)的定位系統(tǒng)及其控制方法，控制器根據(jù)位置檢測裝置在平臺振動時，檢測到的平臺位置信息，控制致動元件進行相應的伸縮動作輸出。進而對平臺的振動進行消減，且實時對定位誤差進行補償。當致動元件進行伸長時，彈簧元件受壓縮短，從而使得平臺向前移動；當致動元件進行縮短時，彈簧元件伸長，從而使得平臺向后移動。因此，在平臺振動時，獲取平臺的振動位置信息，并結(jié)合平臺的目標位置，控制致動元件輸出針對性往復運動，對平臺的振動進行消減，并對平臺的定位誤差進行補償。進而減少了平臺的定位時間，提高了平臺的定位精度。進而提高了電子制造裝備的操作精度和工作效率。
【專利說明】
一種平臺的定位系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本申請涉及精密裝備制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種平臺的定位系統(tǒng)及其控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在微電子/光電子元器件的制造過程中，往往需要實現(xiàn)多目標位置的高速精密定位與操作，要求這類制造裝備的運動平臺具備快速精密定位功能。如圖1所示，需要控制承載微電子器件的平臺12運動到目標工位，然后對平臺12承載的電子器件進行操作?，F(xiàn)有技術(shù)中，平臺12安裝在與運動機構(gòu)11的末端連接的支撐結(jié)構(gòu)15上，控制機構(gòu)14控制運動機構(gòu) 11的前后移動，進而實現(xiàn)平臺12運動到目標工位。但是，平臺12由運動轉(zhuǎn)為靜止時會產(chǎn)生振動，振動后的穩(wěn)定位置通常與目標工位存在一定的誤差;并且，振動的衰減時間很長，造成平臺的定位過程耗費時間太長。進而影響電子制造裝備的操作精度和工作效率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本申請?zhí)岢鲆环N平臺定位系統(tǒng)及其控制方法，欲實現(xiàn)減少平臺的定位時間，提高平臺的定位精度，進而提高電子制造裝備的操作精度和工作效率的目的。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下:
[0005]—種平臺的定位系統(tǒng)，包括:腔體結(jié)構(gòu)、致動元件、彈簧限位結(jié)構(gòu)、彈簧元件、位置檢測裝置和控制器，其中，
[0006]所述腔體結(jié)構(gòu)的第一側(cè)壁設有用于運動機構(gòu)末端穿過的孔，所述彈簧限位結(jié)構(gòu)設置在所述運動機構(gòu)的末端，所述彈簧元件套設在所述運動機構(gòu)末端的外側(cè)，且所述彈簧元件的一端抵接于所述第一側(cè)壁的內(nèi)側(cè)，另一端抵接于所述彈簧限位結(jié)構(gòu)的一側(cè)；
[0007]所述致動元件的一端固定于與所述第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁，另一端抵接于所述彈簧限位結(jié)構(gòu)的另一側(cè)；
[0008]所述位置檢測裝置用于檢測平臺的位置信息，所述平臺安裝于所述腔體結(jié)構(gòu)的頂端；
[0009]所述控制器分別與所述致動元件和所述位置檢測裝置連接，用于根據(jù)所述位置檢測裝置在所述平臺振動時檢測到的平臺位置信息，控制所述致動元件的進行伸縮動作。
[0010]優(yōu)選的，所述致動元件為:壓電陶瓷元件或磁致伸縮元件。[〇〇11]優(yōu)選的，所述位置檢測裝置為:光柵尺，所述光柵尺包括光柵讀數(shù)頭和標尺光柵， 所述柵讀數(shù)頭安裝在平臺表面，所述標尺光柵安裝在基座表面，所述控制器與所述柵讀數(shù)頭連接。
[0012]優(yōu)選的，所述運動機構(gòu)的末端與所述彈簧限位結(jié)構(gòu)為一體結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選的，所述運動機構(gòu)的末端與所述彈簧限位結(jié)構(gòu)可拆卸連接。
[0014]優(yōu)選的，所述彈簧限位結(jié)構(gòu)為:擋板。
[0015]優(yōu)選的，所述致動元件的一端通過螺釘固定于所述第二側(cè)壁。
[0016]—種平臺的定位控制方法，基于上述平臺的定位系統(tǒng)，所述方法包括:
[0017]實時獲取所述平臺的當前位置值；
[0018]判斷平臺是否處于振動狀態(tài)，若是，則根據(jù)所述當前位置值和所述平臺的目標位置值，實時確定所述致動元件的輸出動作信息；
[0019]實時生成攜帶有所述輸出動作信息的控制信號；[〇〇2〇]實時將所述控制信號發(fā)送至所述致動元件，以控制所述致動元件進行相應的動作輸出。
[0021]優(yōu)選的，所述根據(jù)所述當前位置值和所述平臺的目標位置值，實時確定所述致動元件的輸出動作信息，包括:
[0022]當所述當前位置值大于目標位置值時，確定所述輸出動作信息為縮短以及縮短距離，所述縮短距離等于所述當前位置值減去所述目標位置值的距離；
[0023]當所述當前位置值小于目標位置值時，確定所述輸出動作信息為伸長以及伸長距離，所述伸長距離等于所述目標位置值減去所述當前位置值的距離。
[0024]優(yōu)選的，所述判斷平臺是否處于振動狀態(tài)，包括:
[0025]對所述實時獲取所述平臺的當前位置值進行微分處理，確定所述平臺的位移方向；
[0026]當所述位移方向變化時，記錄所述位移方向變化時的時刻；
[0027]判斷相鄰兩次所述位移方向變化時的時刻之間的間隔時間是否小于等于預設時間，若是則確定所述平臺處于振動狀態(tài)，若否，則確定所述平臺未處于振動狀態(tài)。
[0028]從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請公開的一種運動機構(gòu)的定位系統(tǒng)及其控制方法，控制器根據(jù)位置檢測裝置在平臺振動時，檢測到的平臺位置信息，控制致動元件的進行相應的伸縮動作輸出。進而對平臺的振動進行消減，且實時對定位誤差進行補償。當致動元件進行伸長時，彈簧元件受壓縮短，從而使得平臺向前移動(圖2中箭頭方向)；當致動元件進行縮短時，彈簧元件伸長，從而使得平臺向后移動(圖2中箭頭方向的反方向)。因此，在平臺振動時，獲取平臺的振動位置信息，并結(jié)合平臺的目標位置，控制致動元件輸出針對性往復運動，對平臺的振動進行消減，并對平臺的定位誤差進行補償。進而減少了平臺的定位時間，提高了平臺的定位精度。進而提高了電子制造裝備的操作精度和工作效率?！靖綀D說明】
[0029]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1為本實施例公開的現(xiàn)有技術(shù)中的一種平臺的定位系統(tǒng)的示意圖；
[0031]圖2為本實施例公開的一種平臺的定位系統(tǒng)的示意圖；
[0032]圖3為本實施例公開的采用本申請平臺的定位系統(tǒng)減振和誤差補償示意圖；
[0033]圖4為本實施例公開的一種平臺的定位控制方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0034]下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0035]本實施例公開一種平臺的定位系統(tǒng)，參見圖2所示，包括:腔體結(jié)構(gòu)1、致動元件2、 彈簧限位結(jié)構(gòu)3、彈簧元件4、位置檢測裝置(71、72)和控制器(未示出)，其中，
[0036]腔體結(jié)構(gòu)1的第一側(cè)壁(圖2中左側(cè)壁)設有用于運動機構(gòu)5末端穿過的孔，彈簧限位結(jié)構(gòu)3設置在運動機構(gòu)5的末端，彈簧元件4套設在運動機構(gòu)5末端的外側(cè)，且彈簧元件4的一端抵接于第一側(cè)壁的內(nèi)側(cè)，彈簧元件4的另一端抵接于彈簧限位結(jié)構(gòu)3的一側(cè)。運動機構(gòu)5 的末端與彈簧限位結(jié)構(gòu)3可以設置成一體結(jié)構(gòu)，也可以將運動機構(gòu)5的末端與彈簧限位結(jié)構(gòu) 3設置成可拆卸連接。彈簧限位結(jié)構(gòu)可以設置為擋板或者擋棍，主要用于對彈簧元件4進行限位。
[0037]致動元件2的一端固定于與第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁(圖2中右側(cè)壁)，另一端抵接于彈簧限位結(jié)構(gòu)3的另一側(cè)。致動元件2的一端通過螺釘固定于第二側(cè)壁上。
[0038]控制器分別與致動元件2和位置檢測裝置連接，平臺6安裝于腔體結(jié)構(gòu)1的頂端，位置檢測裝置用于檢測平臺6的位置信息。優(yōu)選的，本實施例中位置檢測裝置采用光柵尺，包括光柵讀數(shù)頭71和標尺光柵72兩部分，其中光柵讀數(shù)頭71安裝在平臺6上，標尺光柵72安裝在基座9上，控制器與柵讀數(shù)頭71連接。
[0039]控制機構(gòu)8控制運動機構(gòu)5進行前后移動，即在圖2所示情況下的左右移動。進而平臺6實現(xiàn)在不同工位的往復運動。在往復過程中，平臺6由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化成靜止狀態(tài)時，會產(chǎn)生一定的振動。
[0040]控制器根據(jù)位置檢測裝置在平臺6振動時，檢測到的平臺位置信息，控制致動元件 2的進行伸縮動作。當致動元件2進行伸長時，彈簧元件4受壓縮短，從而使得平臺6向前移動 (圖2中箭頭方向)；當致動元件2進行縮短時，彈簧元件4伸長，從而使得平臺6向后移動(圖2 中箭頭方向的反方向)。因此，在平臺6振動時，獲取平臺6的振動位置信息，并結(jié)合平臺6的目標位置，控制致動元件2輸出針對性往復運動，對平臺6的振動進行消減，并對平臺的定位誤差進行補償。進而減少了平臺6的定位時間，提高了微電子器件的制造效率。
[0041]致動元件可以為:壓電陶瓷元件或磁致伸縮元件。壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換功能，并具有精密位移快速輸出功能，從而對平臺產(chǎn)生致動動作。磁致伸縮元件在外磁場作用下伸長或縮短，去掉外磁場后，其又恢復原來的長度。[〇〇42]如圖3所示，未利用本實施例中平臺的定位系統(tǒng)，進行平臺的振動消減和誤差補償時。運動機構(gòu)的到位振動規(guī)律如曲線d所示，平臺的到位振動規(guī)律與運動機構(gòu)的到位振動規(guī)律一致，如曲線P所示進行阻尼振動:
[0043]y=A—St sin( ? t+9)
[0044]其中，y表示振動位移，A表示最大振動幅值，co表示振動位移系數(shù)，S表示振動阻尼系數(shù)，t表示時間，0表示初始相位角。
[0045]當采用本實施例中平臺的定位系統(tǒng)進行減振和誤差補償后，平臺的到位振動情況如曲線s所示。即振動的衰減時間很短，平臺很快實現(xiàn)穩(wěn)定，且實現(xiàn)了誤差補償，平臺振動消除時，平臺穩(wěn)定的位置即為平臺的目標位置m。具體的減振和誤差補償過程為:控制器實時獲取平臺振動時的當前位置值，然后結(jié)合目標位置值，控制致動元件進行伸縮動作。例如， 如圖3中所示，當平臺的當前位置在目標位置上方時，控制致動元件進行縮短，縮短距離等于當前位置值減去目標位置值的距離；當平臺的當前位置在目標位置的下方時，控制致動元件進行伸長，伸長距離等于目標位置值減去當前位置值的距離。重復伸縮動作，直至平臺的當前位置與目標位置重合且不再變化為止。本實施例公開的平臺的定位系統(tǒng)同時完成了平臺的減振和誤差補償過程。
[0046]本實施例公開一種平臺的定位控制方法，所述方法基于本實施例公開的平臺的定位系統(tǒng)，參見圖4所示，所述方法包括:
[0047]步驟S11:實時獲取所述平臺的當前位置值。
[0048]步驟S12:判斷平臺是否處于振動狀態(tài)，若是，則根據(jù)當前位置值和平臺的目標位置值，實時確定致動元件的輸出動作信息。
[0049]平臺的振動狀態(tài)檢測方式可以有多種。具體的，平臺在振動狀態(tài)時，移動方向會出現(xiàn)反復變化。因此，本實施例采用的是，對位置檢測裝置實時檢測的位置信息進行微分處理，判斷平臺的移動方向，以及在平臺的移動方向變化時，確定平臺的移動方向變化時的時亥IJ，當相鄰兩次移動方向變化時的時刻之間的間隔時間小于等于預設時間時，即可確定平臺處于振動狀態(tài)。預設時間大于等于運動機構(gòu)最大到位振動周期的一半，且小于平臺往復于不同工位的時間間隔。最大到位振動周期即為運動機構(gòu)在產(chǎn)生阻尼振動時的第一個振動周期。
[0050]輸出動作信息包括伸長以及伸長值，或縮短以及縮短值。獲取平臺振動時的當前位置后，即獲取平臺振動時的實時位置后，結(jié)合平臺的目標位置，可以實時確定致動元件需要輸出的動作信息。即如圖3中所示，當平臺的當前位置值大于目標位置值時，控制致動元件進行縮短，縮短距離等于當前位置值減去目標位置值的距離；當平臺的當前位置值小于目標位置值時，控制致動元件進行伸長，伸長距離等于目標位置值減去當前位置值的距離。
[0051]步驟S13:實時生成攜帶有輸出動作信息的控制信號。[〇〇52]步驟S14:實時將控制信號發(fā)送至致動元件，以控制致動元件進行相應的動作輸出。[〇〇53]致動元件在接收到攜帶有輸出動作信息的控制信息號時，實時輸出相應伸縮動作。實現(xiàn)針對平臺振動過程中，每一次的振動位移進行減振，每一次誤差進行誤差補償。實現(xiàn)平臺的減振和誤差補償?shù)耐瑫r進行。減少了平臺的定位時間，提高了微電子器件的制造效率。[〇〇54]需要說明的是，如果致動元件的伸縮范圍，小于平臺的定位誤差，那么將不能實現(xiàn)精確的誤差補償。因此，上述實施例選用伸縮范圍y大于e的致動元件，e為平臺的重復定位誤差的閾值￡。[〇〇55]還需要說明的是，上述實施例介紹的平臺的定位控制方法，是基于確定的縮短距離小于等于致動元件的縮短閾值y/2,確定的伸長距離小于等于致動元件的伸長閾值y/2。 而對于計算出的縮短距離大于y/2的情況，確定致動元件的縮短距離為致動元件的縮短閾值y/2;相應的，計算出的伸長距離大于y/2,則確定致動元件的伸長距離為致動元件的伸長閾值y/2〇
[0056]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種平臺的定位系統(tǒng)，其特征在于，包括:腔體結(jié)構(gòu)、致動元件、彈簧限位結(jié)構(gòu)、彈簧 元件、位置檢測裝置和控制器，其中，所述腔體結(jié)構(gòu)的第一側(cè)壁設有用于運動機構(gòu)末端穿過的孔，所述彈簧限位結(jié)構(gòu)設置在 所述運動機構(gòu)的末端，所述彈簧元件套設在所述運動機構(gòu)末端的外側(cè)，且所述彈簧元件的 一端抵接于所述第一側(cè)壁的內(nèi)側(cè)，另一端抵接于所述彈簧限位結(jié)構(gòu)的一側(cè)；所述致動元件的一端固定于與所述第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁，另一端抵接于所述彈簧 限位結(jié)構(gòu)的另一側(cè)；所述位置檢測裝置用于檢測平臺的位置信息，所述平臺安裝于所述腔體結(jié)構(gòu)的頂端；所述控制器分別與所述致動元件和所述位置檢測裝置連接，用于根據(jù)所述位置檢測裝 置在所述平臺振動時檢測到的平臺位置信息，控制所述致動元件的進行伸縮動作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動元件為:壓電陶瓷元件或磁致伸 縮元件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置檢測裝置為:光柵尺，所述光柵尺 包括光柵讀數(shù)頭和標尺光柵，所述柵讀數(shù)頭安裝在平臺表面，所述標尺光柵安裝在基座表 面，所述控制器與所述柵讀數(shù)頭連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運動機構(gòu)的末端與所述彈簧限位結(jié)構(gòu) 為一體結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運動機構(gòu)的末端與所述彈簧限位結(jié)構(gòu) 可拆卸連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧限位結(jié)構(gòu)為:擋板。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動元件的一端通過螺釘固定于所述第二側(cè)壁。8.—種平臺的定位控制方法，其特征在于，基于如權(quán)利要求1-7任意一項所述平臺的定 位系統(tǒng)，所述方法包括:實時獲取所述平臺的當前位置值；判斷平臺是否處于振動狀態(tài)，若是，則根據(jù)所述當前位置值和所述平臺的目標位置值， 實時確定所述致動元件的輸出動作信息；實時生成攜帶有所述輸出動作信息的控制信號；實時將所述控制信號發(fā)送至所述致動元件，以控制所述致動元件進行相應的動作輸出。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當前位置值和所述平臺的目 標位置值，實時確定所述致動元件的輸出動作信息，包括:當所述當前位置值大于目標位置值時，確定所述輸出動作信息為縮短以及縮短距離， 所述縮短距離等于所述當前位置值減去所述目標位置值的距離；當所述當前位置值小于目標位置值時，確定所述輸出動作信息為伸長以及伸長距離， 所述伸長距離等于所述目標位置值減去所述當前位置值的距離。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述判斷平臺是否處于振動狀態(tài)，包括: 對所述實時獲取所述平臺的當前位置值進行微分處理，確定所述平臺的位移方向；當所述位移方向變化時，記錄所述位移方向變化時的時刻；判斷相鄰兩次所述位移方向變化時的時刻之間的間隔時間是否小于等于預設時間，若 是則確定所述平臺處于振動狀態(tài)，若否，則確定所述平臺未處于振動狀態(tài)。
【文檔編號】H01L21/68GK105957828SQ201610518480
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】高健, 張攬宇, 陳新, 陳云, 賀云波, 湯暉, 楊志軍
【申請人】廣東工業(yè)大學