[发明专利]提高精密加工设备运动平台绝对位置定位精度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高精密加工设备运动平台定位精度的装置和方法，特别涉及提高精密加工设备运动平台绝对位置定位精度的装置和方法。

背景技术

在高精密加工设备运动控制领域中，通常使用激光干涉仪等高精密检测设备来保证运动平台的控制精度，然而此类检测仪器无法解决运动平台在初始位置时的重复精度问题。所谓重复精度并非指加工设备运动时的重复精度，而是指设备从未知状态进入工作状态的重复性。例如切断设备电源后重新上电恢复使用，要保证其坐标的建立与前一次工作状态非常接近，即保证相同(尽量接近)的坐标原点和坐标方向，这就对精密加工设备运动平台绝对位置定位精度提出了更高的要求。

在现有技术中，霍尔元件被认为是一种成本低廉，性能可靠的位置检测装置，Honeywell的霍尔效应传感与应用(Hall Effect Sensing and Application)对霍尔元件的结构、特点、实现原理及应用方法做了详细的描述。中国专利第CN101067726A号公开了一种精密加工设备的提高重复精度的工件台结构及方法，该方法正是基于霍尔元件在对感应磁铁侧面滑移的工作模式而设计的。

该技术在运动平台绝对位置的精确定位方面具有理想的线性与极佳的分辨率，但无法避免“零点漂移”问题对运动平台定位精度的影响。基于该技术的运动平台在使用一段时间之后，必须重新检测背景磁场强度，重新标定运动平台零点，并将其作为机器常数保存在控制程序中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高精密加工设备运动平台绝对位置定位精度的装置和方法，通过在运动方向上同时布置两组不同的磁场，实现了对精密加工设备绝对位置的精确定位，以解决运动平台“零点漂移”问题。

本发明采用如下技术方案：

一种提高精密加工设备运动平台绝对位置定位精度的装置，包括运动平台和基准板，所述运动平台上固定有同一方向的第一零位磁铁组和第二零位磁铁组，所述第一零位磁铁组和第二零位磁铁组中相邻两零位磁铁磁极反向设置，所述基准板上对应于所述第一零位磁铁组和第二零位磁铁组位置处分别设有第一零位传感器和第二零位传感器。

进一步地，所述第一零位磁铁组包括第一零位磁铁、第二零位磁铁、第三零位磁铁，所述第二零位磁铁组包括第四零位磁铁、第五零位磁铁。

进一步地，所述第一零位传感器至所述第一零位磁铁组之间的间隙与所述第二零位传感器至所述第二零位磁铁组之间的间隙相等。

进一步地，所述第一零位传感器和第二零位传感器均为电压输出型霍尔元件。

进一步地，所述第一零位磁铁、第三零位磁铁靠近所述第一零位传感器的磁极与所述第二零位磁铁靠近所述第一零位传感器的磁极相反，所述第四零位磁铁靠近第二零位传感器的磁极与所述第五零位磁铁靠近所述第二零位传感器的磁极相反。

进一步地，所述第一零位磁铁、第二零位磁铁、第三零位磁铁之间直接吸合或存在间隙；所述第四零位磁铁、第五零位磁铁之间直接吸合或存在间隙。

本发明还提供一种运动平台绝对位置定位方法，包括：利用零位传感器测量运动平台的绝对位置，利用第一零位传感器的输出最大值确定零点范围，利用第一零位传感器和第二零位传感器的输出值确定零点的精确位置。

进一步地，所述确定零点范围包括：获得第一零位传感器的输出最大值V_{out1_max}后，使运动平台分别沿x轴负方向与x轴正方向运动，并获得第一零位传感器的输出电压V_{out1_G1}与V_{out1_G2}。

进一步地，所述输出电压V_{out1_G1}满足公式：