[发明专利]一种复合位置误差补偿方法和装置

说明书

本发明公开了一种复合位置误差补偿方法和装置，包括将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿。本发明通过对原始多维非均匀分布的离散实测位置数据进行修正，并基于修正过的数据进行误差重构，进而生成补偿表，从而实现高精度、高复杂度的复合位置误差补偿。

技术领域

本发明属于超精密运动控制应用技术领域，涉及一种复合位置误差补偿方法，更具体涉及一种基于非均匀离散复合位置误差的复合位置误差补偿方法和装置。

背景技术

目前，在高精密以及超精密运动控制系统内，对于包含各种机械电气不理想状态的复合误差补偿成为获取更高精度的重要手段。通常1维、2维等简单误差补偿的手段在绝大多数运动控制系统中都比较常见，然而，受限于数补偿表据存储空间和实时计算速度，通常一个运动轴只能拥有极其有限的补偿表，而对于多维交叉补偿的情况，无论是补偿表的数量还是补偿的方法，在复杂高精密或者超精密运动控制系统中都受到极大的限制。对于高精密和超精密运动控制系统来说，复合位置误差通常包括机械的平行度、直线度、垂直度、热变形、力变形、装配误差、机械与电气的各种偏移量等多种误差，而且通常这些误差还具有相当复杂的交叉耦合性，使得理论建模几乎不可能。对于绝大多数的场合，复合位置误差通常是采用更高精度的测量装置如激光干涉仪或者高分辨率摄像机来获取的，那么如何将系统中测量出的复合位置误差在多轴运动控制过程中实现实时动态补偿，成为制约高精密以及超精密运动控制系统整体动态和静态精度的一个技术瓶颈。

通常我们可以假设系统的复合位置误差存在一个多维空间的误差曲面，如果可以通过离散测量点的复合位置误差重构系统整体空间的复合位置误差曲面的话，就可以实现任意精度的全局复合位置误差的补偿表，从而在运动控制器中实现动态实时复合位置误差补偿。由于实际的机电系统中常常存在各种非线性形变或者是随机噪声，造成实际测量点的位置分布呈现离散非均匀分布的特点，使得误差曲面的重构工作变得极其复杂。以高精度晶圆探针台为例，由于真空吸附装置导致晶圆发生的非线性形变以及系统其他复合误差和随机噪声，从而使得实测的复合误差点存在多维度非均匀分布误差，使后续的复合位置误差曲面的重构工作变得极其复杂。

如图1所示，由于真空吸附装置导致晶圆发生非线性形变以及其他机构的非线性误差和随机噪声的复合，从而使原本应该共线的测量点在高分辨率摄像头像素对位矫正后出现2维非均匀分布的情况，使后期的空间复合位置误差曲面的重构工作变得异常复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种复合位置误差补偿方法和装置，能够有效地解决非均匀离散复合位置误差赫米特样条曲面重构问题，既可以保证误差曲面重构的精度，还可以推广到3维或者多维空间的复合位置误差曲面的重构以及控制系统实时动态补偿。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种复合位置误差补偿方法，包括：

将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；

对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；

基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；

基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿。