[发明专利]一种三自由度高精密定位运动台装置及定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三自由度高精密定位运动台装置及定位方法，尤其是指通过坐标系标定方法对运动台进行三自由度的高精度零位搜索方法。

背景技术

目前传统的对工作台进行三自由度(水平方向，垂直方向，以及旋转度)精密定位的方法中，因为存在定位的归零死区，一般会用把零位传感器安装于电机运动行程中的一段，并靠近其极限位置，同时，通过机械装置，使得电机处于零位传感器的一边，结构复杂，且对于极限位置的归零定位的效果并不理想。

另外，由于目前的定位方法中对于旋转角度逻辑轴Rz的定位仅仅只是做到了对组成逻辑轴Rz的两个物理轴Y1和Y2分别找到其零位，而不是同时找到零位，由于每次归零的条件不同，一般会产生不同的结果；如此，对于该自由度上的定位容易造成较大的误差，定位精度不高。

例如中国专利第03260236.7号公开了一种三自由度精密定位工作台，其主要说明了该精密定位工作台的结构设计，对精密定位的方法没有涉及任何新的技术特征，仍然依赖于传统的方法，故而使得该工作台的重复定位不能得到有效的保证，并且，该专利所记载的这种精密定位工作台的装置所能调整的运动台的三个自由度(水平方向，垂直方向，以及旋转度)的范围较小。

再例如中国专利第200420046154.6号也公开了一种精密定位平台，在此专利中所介绍的是定位平台的机械结构和设计方法，而对于精密定位的方法，也没有做出比较明确的说明，故该精密定位平台的定位方法仍然还是使用传统的方法，具有定位精度不高，且定位时存在死区等缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种三自由度高精密定位运动台装置及定位方法，其通过坐标系标定方法对运动台装置进行零位搜索定位，可达到定位精度高，在定位过程中三个自由度方向均不存在死区，以及定位方法简单、成本较低的效果。

为达上述目的，本发明提供一种三自由度高精密定位运动台装置，其包含运动平台，特点是另外还包含：

水平丝杠电机，其沿运动平台水平方向设置，且与运动平台垂直侧面连接；在沿着该水平丝杠电机的设置方向上对应设置有水平Home位置(起始位置)传感器；

第一垂直丝杠电机，其沿运动平台垂直方向设置，且与运动平台水平侧面连接；在沿着该第一垂直丝杠电机的设置方向上对应设置有第一垂直Home位置传感器；

第二垂直丝杠电机，其沿运动平台垂直方向设置，与运动平台水平侧面连接，且与第一垂直丝杠电机间隔位于运动平台的同侧；在沿着该第二垂直丝杠电机的设置方向上对应设置有第二垂直Home位置传感器。

所述的水平丝杠电机上设置有测量其所处的水平方向坐标位置的水平编码器，其测量值用以确定运动台装置在水平方向上的当前位置。

所述的第一垂直丝杠电机上设置有测量其所处的垂直方向坐标位置的第一垂直编码器，所述的第二垂直丝杠电机上设置有测量其所处的垂直方向坐标位置的第二垂直编码器，其测量值用以确定运动台装置在垂直方向上的当前位置，以及运动台装置当前的旋转角度。

所述的水平Home位置传感器，第一垂直Home位置传感器和第二垂直Home位置传感器均为光电开关传感器。

另外，本发明还提供一种对上述运动台装置进行三自由度高精密的定位方法，在本方法中定义：当运动台装置的各个电机上所设置的编码器全部处于对应的Home位置传感器的位置时，运动台装置即处于坐标零位，此时，该运动台装置的三自由度方向坐标为(x，y，Rz＝0，0，0)，其中，x代表水平方向坐标值，y代表垂直方向坐标值，Rz代表旋转角度；

所述的方法，具体包含以下步骤：

步骤1、测量得到当前各个丝杠电机上的编码器与其对应的Home位置传感器的相对位置关系，以判断运动台装置在水平方向和垂直方向上的坐标位置关系；

步骤2、对运动台装置的水平方向进行坐标搜零定位，根据步骤1中测得的水平丝杠电机上的水平编码器相对于水平Home传感器的位置，沿水平方向移动运动平台，直到水平编码器到达水平Home位置传感器的位置，并标定运动台装置的水平Home位置；

步骤3、对运动台装置的垂直方向进行坐标搜零定位，直到第一垂直编码器和第二垂直编码器同时到达相应Home位置传感器的位置，并标定运动台装置的垂直Home位置；具体包括以下步骤：

步骤3.1、根据步骤1测量得到的第一垂直丝杠电机上的编码器与第二垂直丝杠电机上的编码器相对于各自对应的Home位置传感器的位置关系，对运动平台的垂直方向进行相应的位置调整，并确定调整后的2个垂直编码器当前位置为定位标准位置；