一种机台编码器安装偏移的修正方法与流程

本发明涉及一种机台编码器安装偏移的修正方法，具体涉及一种应用机台的第一编码器之测量值推算参考坐标，再算出第二编码器相对于机台的安装偏移角度，进行软件补偿以修正第二编码器的安装偏移的方法。

背景技术：

线性编码器如光学尺、磁性尺，为精密仪器（解析度为μm等级），常用于机台第二回馈做闭回路控制，其安装精度要求高，一般会要求与安装面的平行度、垂直度以及表面粗糙度；常见安装步骤为：一、光学尺安装；二、系统连接，将读头连接至用户端；三、安装并校正读头。上述校正读头可搭配薄垫片或可调式支架，来调整其前后倾角及安装高度，以在沿着整条行程轴线滑动时，读头均可得到良好的信号，有些信号会以led灯号显示，当作完成读头校正的依据。然而，只透过读头安装校正，可能会发生读头虽读得到值，但却是读到不正确的数值，原因在于第一个步骤中光学尺安装所造成的误差。光学尺安装依不同设计需不同定位设备，如定位销、定位承靠面或其它安装治具，并以如百分表、千分表等长度测量仪器来测量光学尺与床台之间的距离，反复进行调整及测量后达规定之平行度，才可得到正确光学尺回馈值。

承上所述，因外部编码器安装上的诸多不便，许多硬件调教治具因应而生，如滑块间隙调教治具、调整平台等等，但上述调教治具又另外须学习其使用方式，对使用者来说是额外成本，使得加装外部编码器的意愿降低。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种机台编码器安装偏移的修正方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机台编码器安装偏移的修正方法，所述机台具有经由床台移动机构进行移动的床台，所述床台移动机构包括移动所述床台的伺服马达、测量所述伺服马达旋转位置的第一编码器以及电性耦接所述伺服马达与所述第一编码器的控制器，其特征在于，它包括以下步骤：

应用所述伺服马达驱动所述床台从第一位置移至第二位置；

取得所述第一编码器测量的所述伺服马达于所述床台在所述第一位置与所述第二位置时的反馈数值；

以设置于所述机台上的第二编码器检测所述床台在所述第一位置与所述第二位置时所述床台位置的反馈数值；

比较所述伺服马达的反馈数值与所述床台位置的反馈数值，以所述伺服马达的反馈数值推算参考坐标，计算所述第二编码器相对于所述机台的安装偏移角度；以及

根据所述安装偏移角度，以所述控制器的检测软件对所述第二编码器进行补偿修正。

优化地，在对所述第二编码器进行补偿修正后，再次驱动所述床台从第一位置移至第二位置，取得所述第一编码器测量的所述伺服马达于所述床台在所述第一位置与所述第二位置时的反馈数值；应用所述第二编码器检测所述床台于所述第一位置与所述第二位置时位置的反馈数值；比较所述伺服马达的反馈数值与所述床台位置的反馈数值，计算所述第二编码器相对于所述机台的安装偏移角度；当所述机台的安装偏移角度低于设定门槛，停止对所述第二编码器进行安装偏移角度的补偿修正。

优化地，应用所述伺服马达驱动所述床台从第一位置移至第二位置的步骤中，还包含至少一中间位置；所述床台由所述第一位置先移至所述中间位置，再接着移至所述第二位置；取得所述第一编码器测量所述伺服马达于所述床台在所述中间位置时的反馈数值；所述第二编码器检测所述床台于所述中间位置时位置的回授数值；比较所述伺服马达的反馈数值与所述床台位置的反馈数值以计算所述第二编码器的安装偏移角度。

进一步地，所述第一位置、所述中间位置和所述第二位置之间为线性关系。

进一步地，所述第一位置、所述中间位置和所述第二位置之间为非线性关系。

优化地，以所述控制器的检测软件对所述第二编码器进行补偿修正的步骤中，是以所述伺服马达的反馈数值推算所述参考坐标，且将所述床台位置的反馈数值映射至所述参考坐标。

优化地，所述第二编码器为可记录位置信息的光学尺、磁性尺和磁环中的一种装置。

优化地，在对所述第二编码器进行补偿修正前，还包括预先排除所述机台相对于地面偏移的步骤：

测量所述机台的轴向垂直度，以取得所述机台的偏移角度；以及

输入所述机台的偏移角度值所述控制器的检测软件中，使所述控制器的检测软件依输入的所述机台偏移角度进行补偿。

进一步地，测量所述机台的轴向垂直度是使用千分表或百分表于x轴、y轴与z轴方向上测量所述机台的偏移角度。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明机台编码器安装偏移的修正方法，让使用第二编码器做机台检测时，第二编码器根床台之间不需要额外辅助工具及大量定位时间，只须将第一编码器反馈伺服马达的反馈数值与第二编码器反馈床台位置的反馈数值相比较，并以伺服马达的反馈数值推算参考坐标计算第二编码器相对于机台的安装偏移角度，再根据安装偏移角度使用软件进行安装偏移的补偿校正，即可大幅降低了现有技术反复进行调整、检测及检测的难度，大幅减少硬件安装的不便性。

附图说明

图1为本发明安装编码器时产生的偏移示意图；

图2为本发明实施例的系统架构图；

图3为本发明机台编码器安装偏移的修正方法流程图；

图4为本发明软件补充修正的一实施例的坐标示意图；

图5为本发明软件补充修正的另一实施例的坐标示意图；

图6为本发明一实施例中排除机台相对于地面偏移的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。

以下各实施例的说明是参考附图，用以例示本发明可据以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”或“包含”应被理解为意指包括该元件，但是不排除任何其它元件。

图1为本发明安装编码器时产生的偏移示意图。一般而言，机台在出场、年检或是做双反馈控制时，可以藉由加装编码器（以下称第二编码器）来进行机构修正及调机检测、控制等等，此加装的第二编码器往往在安装时会产生相对于三维坐标（坐标轴x、坐标轴y、坐标轴z）的偏移，包含以坐标轴x为轴心转动的翻滚角度偏移a（roll）、以坐标轴y为轴心转动的俯仰角度偏移b（yaw）及以坐标轴z为轴心转动的偏摆角度偏移c（pitch）。本发明利用机台的控制器启动机台校正安装偏移的功能，以系统读取第一编码器伺服马达位置的反馈数值与第二编码器床台位置的反馈数值，计算第二编码器安装偏移角度后，对第二编码器进行软件修正。

实施应用时，该第一编码器可由分别测量x轴、y轴与z轴三个伺服马达反馈数值的三个编码器所组成，该第二编码器可由分别测量床台在x轴、y轴与z轴三个轴向位置的三个编码器所组成。

图2是本发明一实施例的系统构架图。图3是应用图2系统架构的机台编码器安装偏移的修正方法的流程图。图4是本发明软件补偿修正的一实施例的坐标示意图。请参考图2，本实施例的机台编码器安装偏移的修正方法，其可适用的机台1是具有床台2，床台2设置有床台移动机构21，以便床台2可经由床台移动机构21进行移动，床台移动机构21包含伺服马达22、第一编码器23以及控制器3，伺服马达22用于移动床台2，第一编码器23用于测量伺服马达22的旋转位置并推算床台2应用要有的移动距离，控制器3电性耦接伺服马达22和第一编码器23，以用接受的指令驱动伺服马达22及读取第一编码器23的信息。

参见图3和图4，本实施例的机台编码器安装偏移的修正方法，包括以下步骤：

步骤s10：应用伺服马达22驱动床台2移动，例如图4为床台2由第一位置移至第二位置，床台2可沿着x轴、y轴或z轴移动，亦可不限于沿着x轴、y轴或z轴移动；

步骤s20：取得第一编码器23所测量的伺服马达22于床台2在第一位置和第二位置时的反馈数值；

步骤s30：以设置在机台1上的第二编码器4检测床台2在第一位置和第二位置时床台位置的反馈数值；

步骤s40：比较伺服马达22的反馈数值与床台位置的反馈数值，以伺服马达22的反馈数值推算参考坐标（p0和p1），计算第二编码器4相对于机台1的安装偏移角度；

步骤s50：根据安装偏移角度，以控制器3的检测软件对第二编码器4进行补偿修正。

经上述以软件进行补偿修正第二编码器4的安装偏移角度，原则上应已可顺利确实修正。当然，本发明也可有一实施例中，增加修正效果的验证程序，如：于“进行第二编码器4安装的偏移角度补偿修正工序后，再次进行驱动床台2从第一位置移至第二位置、取得第一编码器23所测量的伺服马达22于床台2在第一位置与第二位置时的反馈数值、第二编码器4检测床台2于第一位置与第二位置时位置的反馈数值、比较伺服马达22的反馈数值与床台2位置的反馈数值、计算第二编码器4相对于机台1的安装偏移角度”步骤，通过软件修正，将对偏移角度做第二次补偿，当偏移角度低于设定门槛（设定值根据实际应用场景或需要确定），表示第二编码器4安装偏移角度的补偿修正已确实完成，此时则可停止进行后续的安装偏移角度的补偿修正。

值得一提的是，前述实施例所称第一编码器23可为机台1的内部编码器，即机台1内建的编码器；第二编码器4为额外再安装在机台1上的外接编码器。

在本发明一实施例中，更包含至少一中间位置，其中床台2由第一位置先移至中间位置，才接着移动至第二位置，且取得第一编码器23所测量该伺服马达22于床台2在中间位置时的反馈数值，该第二编码器4检测床台2于中间位置时位置的反馈数值，比较该伺服马达22的反馈数值与床台2位置的反馈数值以计算安装偏移角度。

进一步说明，在前述实施例中，于步骤s40至步骤s50所进行的角度补偿修正举例说明如下（如图4所示）：

以床台2由第一位置移至第二位置为例，并基于第一编码器23检测伺服马达22的反馈数值计推算第一位置的参考坐标为p0(x0,y0,z0)到第二位置的参考坐标p1(x1,y1,z1)；

第二编码器4检测床台2位置的反馈数值在第一位置的坐标为p0^’(x0^’,y0^’,z0^’)，在第二位置的坐标为p1^’(x1^’,y1^’,z1^’)；

以线性关系y=ax+b

x轴：x0^’=ax0+bx1^’=ax1+b

y轴：y0^’=ay0+by1^’=ay1+b

z轴：z0^’=az0+bz1^’=az1+b

可计算得到各坐标轴的a、b系数。

上述实施例说明了以床台2由第一位置移至第二位置的实施例的两点式直线移动的角度补偿修正方式。然而，图5为本发明软件补偿修正第二编码器安装偏移的另一实施例的坐标示意图。在实施应用上，在第一位置至第二位置中，可以进一步设置至少一中间位置，床台2由第一位置先移至中间位置，之后才接着移动至第二位置的角度补偿修正方法，举例说明如下：

以床台2由第一位置移至一个中间位置，再移至第二位置为例，并基于第一编码器23检测伺服马达22的反馈数值计算出第一位置、中间位置与第二位置的坐标分别为p0(x0,y0,z0)、pm(xm,ym,zm)与p2(x2,y2,z2)；

第二编码器4检测床台2位置的反馈数值在第一位置到中间位置、再到第二位置的坐标为p0^’(x0^’,y0^’,z0^’)到pm^’(xm^’,ym^’,zm^’)、再到p2^’(x2^’,y2^’,z2^’)；

二次式关系y=ax²+bx+c

x轴：x0^’=ax0²+bx0+cxm^’=axm²+bxm+cx2^’=ax2²+bx2+c

y轴：y0^’=ax0²+bx0+cym^’=axm²+bxm+cy2^’=ax2²+bx2+c

z轴：z0^’=ax0²+bx0+czm^’=axm²+bxm+cz2^’=ax2²+bx2+c

计算可得到各轴a、b、c系数。

在一实施例中，上述第一位置、中间位置与第二位置之间可为线性或非线性关系。

前述根据安装偏移角度以控制器3的检测软件进行补偿修正步骤（即步骤s50），它是以伺服马达22的反馈数值推算参考坐标，将床台2位置的反馈数值映射至参考坐标。具体而言，上述映射是指床台2位置的反馈数值转换至由伺服马达22的反馈数值所推算出的参考坐标。

本发明各实施例中提及的第二编码器4可为光学尺、磁性尺或磁环等可记录位置信息的装置。

如图6所示，前述本发明的机台编码器安装偏移的修正实施例中，是假定该机台结构与地面是无偏移的状态。而且，当经过前述方法而仍无法确实修正第二编码器4的安装偏移角度时，应考虑先进行排除机台相对于地面的偏移，其步骤包含：

步骤s1：测量机台1的轴向垂直度，以取得该机台1的偏移角度；

步骤s2：将机台1的偏移角度输入至控制器3的检测软件，使检测软件依输入该机台的偏移角度进行补偿。藉此，先排除机台相对于地面的偏移，使本发明的校正方式更准确。

前述测量该机台1的轴向垂直度是应用千分表或百分表在x轴、y轴与z轴方向上测量该机台的偏移角度。

通过本发明的校正方式，让使用外部编码器做机台检测时，编码器跟床台之间不需额外辅助工具及大量定位时间，只需将外部编码器装上，再使用软件进行安装偏移的校正，大幅降低了检测的难度。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。