(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板に剛性結合され、上記底板に、光斑画像と座標システムを結合する光斑画像参考底板領域があるモーター駆動モジュールと、
上記モーター駆動モジュールに結合され、上記モーター駆動モジュールにより駆動されて、上記底板に対応して、変位する作業台と、
上記作業台に剛性結合されて、上記作業台とともに、上記底板が、ともに相対的に変位し、上記光斑画像参考底板領域において、一つの光斑撮像領域中の一つの光斑画像を捕獲する光斑撮像モジュールと、
上記光斑撮像モジュールで捕獲した光斑画像を基にモーター駆動モジュールを制御する制御モジュールと、を含有し、
該制御モジュールは、参考座標作成モードにおいて、上記制御モジュールが、上記光斑撮像モジュールで、連続的に光斑撮像で、上記光斑画像参考底板領域の全ての光斑画像を捕獲し、また、上記作業台上に、設置された高精度位置付け装置で、全ての捕獲した光斑画像を多段階に参考座標を標定し、上記制御モジュールにより、各段階の光斑画像とその位置参考座標を記録して、上記参考座標光斑画像データベースを作成し、
位置付けモードにおいては、上記光斑撮像モジュールに、上記作業台において、所定の位置にある光斑画像参考底板領域の即時光斑画像を捕獲させるように、制御し、上記即時光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比して、上記即時光斑画像の即時位置座標を得てから、上記即時位置座標と目標位置座標とを対比し、誤差ベクトルを手に入れ、上記誤差ベクトルに基づいて、上記作業台が上記目標位置座標に位置するように、上記モーター駆動モジュールを作動させることを特徴とするレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
【請求項２】
上記高精度位置付け装置が、レーザ干渉計であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
【請求項３】
上記モーター駆動モジュールは、モーターと上記底板に剛性結合された案内部材とが含まれ、上記作業台が、変位可能にその上に載せられ、上記モーターとともに、操作されて、上記作業台と上記底板が、相対的に変位可能に駆動されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
【請求項４】
上記モーターは、リニアモーターであり、上記案内部材は、リニアレールであることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
【請求項５】
上記モーターは、サーボモーターやステッパーモーターの何れかの一つであり、上記案内部材は、上記作業台に結合され、上記サーボモーターや上記ステッパーモーターによって駆動されて、上記作業台と上記底板とが、相対的に変位されるボールスクリューが備えられる、ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
【請求項６】
上記モーター駆動モジュールは、更に、上記案内部材上に設置された変位可能のベースと、上記ベース上に設置され、上記制御モジュールとともに操作される圧電素子とを有する、圧電作動部材が備えられ、上記作業台が、上記ベースに配置されて、上記圧電素子に接続され、上記圧電素子によって駆動され、上記ベースに対して、相対的に変位できる、ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
【請求項７】
上記モーター駆動モジュールは、更に、上記案内部材に設置された第一の方向に変位可能のベースと、一対の上記ベースに設置されて上記制御モジュールとともに操作される圧電素子とを有する、圧電作動部材が備えられ、上記作業台が、上記ベースに配置されて、上記圧電素子に接続され、上記圧電素子によって駆動され、上記ベースに対して、相対的に変位でき、その一つの圧電素子によって、上記作業台が、第一の方向に変位するように駆動され、もう一つの圧電素子により、上記作業台が、第一の方向に垂直する第二の方向に変位するように駆動される、ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
【請求項８】
上記光斑撮像モジュールと上記制御モジュールは、ケーブルやワイヤレスで、互いに連絡する、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置。
【請求項９】
光斑画像と座標システムを結合するための光斑画像参考底板領域を有する底板と、
上記底板に剛性結合されるモーター駆動モジュールと、
上記モーター駆動モジュールに結合され、上記モーター駆動モジュールによって駆動されて、上記底板に対して、相対的に変位可能である作業台と、
上記作業台に剛性結合され、上記作業台とともに、上記底板に対して、相対的に変位可能で、上記光斑画像参考底板領域中の一つの光斑撮像領域の一つの光斑画像を捕獲する光斑撮像モジュールと、
上記光斑撮像モジュールで捕獲した光斑画像を基にモーター駆動モジュールを制御する制御モジュールと、を含有し、
該制御モジュールは、参考座標作成モードにおいて、上記制御モジュールが、上記光斑撮像モジュールで、連続的に光斑撮像で、上記光斑画像参考底板領域の全ての光斑画像を捕獲し、また、上記作業台上に、設置された高精度位置付け装置で、全ての捕獲した光斑画像を多段階に参考座標を標定し、上記制御モジュールにより、各段階の光斑画像とその位置参考座標を記録して、上記参考座標光斑画像データベースを作成し、
位置付けモードにおいては、上記光斑撮像モジュールに、上記作業台において、所定の位置にある光斑画像参考底板領域の即時光斑画像を捕獲させるように、制御し、上記即時光斑画像と一参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比して、上記即時光斑画像の即時位置座標を得てから、上記即時位置座標と目標位置座標とを対比し、誤差ベクトルを手に入れ、上記誤差ベクトルに基づいて、上記作業台が上記目標位置座標に位置するように、上記モーター駆動モジュールを作動させることを特徴とするレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１０】
上記高精度位置付け装置が、レーザ干渉計であることを特徴とする請求項９に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１１】
上記駆動装置のモーター駆動モジュールは、モーターと上記底板に剛性結合された案内部材とが含まれ、上記作業台が、変位可能にその上に載せられ、上記モーターとともに、操作されて、上記作業台と上記底板が、相対的に変位可能に駆動されることを特徴とする請求項９に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１２】
上記モーターは、リニアモーターであり、上記案内部材は、リニアレールであることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１３】
上記モーターは、サーボモーターやステッパーモーターの何れかの一つであり、上記案内部材は、上記作業台に結合され、上記サーボモーターや上記ステッパーモーターによって駆動されて、上記作業台と上記底板とが、相対的に変位されるボールスクリューが備えられる、ことを特徴とする請求項１１に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１４】
上記モーター駆動モジュールは、更に、上記案内部材上に設置された変位可能のベースと、上記ベース上に設置され、上記制御モジュールとともに操作される圧電素子とを有する、圧電作動部材が備えられ、上記作業台が、上記ベースに配置されて、上記圧電素子に接続され、上記圧電素子によって駆動され、上記ベースに対して、相対的に変位できる、ことを特徴とする請求項１１に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１５】
上記モーター駆動モジュールの圧電作動部材は、上記案内部材に設置された第一の方向に変位可能のベースと、一対の上記ベースに設置されて上記制御モジュールとともに操作される圧電素子とを有し、上記作業台が、上記ベースに配置されて、上記圧電素子に接続され、上記圧電素子によって駆動され、上記ベースに対して、相対的に変位でき、その一つの圧電素子によって、上記作業台が、第一の方向に変位するように駆動され、もう一つの圧電素子によって、上記作業台が、第一の方向に垂直する第二の方向に変位するように駆動される、ことを特徴とする請求項１１に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１６】
上記底板は、耐磨耗や耐変形材料からなることを特徴とする請求項９に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１７】
上記底板の材料は、０過剰（Ｚｅｒｏ−ｉｎｆｌａｔｅｄ）ガラスや大理石、金属及びその組み合わせからなる群れの何れかの一つからなる、ことを特徴とする請求項１６に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１８】
上記光斑撮像モジュールと上記制御モジュールは、ケーブルやワイヤレスで互いに連絡する、ことを特徴とする請求項９に記載のレーザ光斑絶対位置付け駆動システム。
【請求項１９】
作業台と底板とを、相対的に変位可能に駆動でき、上記作業台が、上記底板のモーター駆動モジュールに剛性結合されて駆動され、上記底板が、光斑画像と座標システムとを結合するための光斑画像参考底板領域と上記作業台に剛性結合する光斑撮像モジュールと上記光斑撮像モジュールで捕獲した光斑画像を基にモーター駆動モジュールを制御する制御モジュールとを有するレーザ光斑絶対位置付け駆動方法であって、
（Ａ）上記制御モジュールが、上記光斑撮像モジュールで、連続的に光斑撮像で、上記光斑画像参考底板領域の全ての光斑画像を捕獲し、また、上記作業台上に、設置された高精度位置付け装置で、全ての捕獲した光斑画像を多段階に参考座標を標定し、上記制御モジュールにより、各段階の光斑画像とその位置参考座標を記録して、上記参考座標光斑画像データベースを作成するステップと、
（Ｂ）上記光斑画像参考底板領域中の一つの光斑撮像領域の一つの光斑画像を捕獲するステップと、
（Ｃ）上記光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比し、上記作業台の即時位置座標を取得するステップと、
（Ｄ）上記作業台の即時位置座標と目標位置座標との誤差ベクトルに基づいて、上記作業台を、上記目標位置座標に位置するように駆動する上記モーター駆動モジュールを制御するステップと、が含有される、ことを特徴とするレーザ光斑絶対位置付け駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法に関し、特に、高位置付け精度、特に、高位置付け精度能力で作業台を相対的に底板に変位するように駆動する駆動装置と駆動システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学スケールは、相対位置の高精度測定（相対変位）に幅広く利用されている。また、コンピュータ数値制御が、測定中に生成した、例えば、ボールスクリューとサーブモーターと間のあそびや圧電作動装置の磁気ヒステリシス現象の誤差を補償することに運用されている。それらの誤差は、相対位置を測定する校正において、最新参考として、テーブルに記録される。
【０００３】
しかしながら、光学スケールは、製作する時に関連する累積誤差の特性を有し、一般の、市販の光学スケールは、位置付け精度が、±（３＋Ｌ／０．２）μｍで、その中、Ｌ（ｍ）が、光学スケール長さ用メートルを単位とする。言い換えれば、光学スケールは、大型ガントリー形加工機に適合しなく、例えば、大型風力発電機の風車羽根加工機に適合しなく、相対位置が、光学スケールによって連続的に測定されるため、関連する誤差が累積される。
【０００４】
そのため、一般の、従来のものは、絶対位置付け機能に実用されることなく、また、大型ガントリー形加工機の計量技術やツールとして適用できない。
【０００５】
本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、従来技術の上記問題点を解消でき、高位置付け精度能力で作業台を相対に底板に対して変位できるように駆動する、レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、レーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法を提供し、
本発明の一観点によれば、モーター駆動モジュールと作業台、光斑撮像モジュール及び制御モジュールからなる作動装置を提供する。上記モーター駆動モジュールは、底板に剛性結合され、上記底板は、光斑画像と座標システムとを結合するための光斑画像参考底板領域を有し、上記作業台は、上記モーター駆動モジュールによる駆動に合わせて、上記モーター駆動モジュールによって、上記底板が相対的に変位するように駆動され、上記光斑撮像モジュールは、上記作業台に剛性結合され、上記作業台と上記底板とが、相対的に変位可能になり、また、上記光斑画像参考底板領域中の一つの光斑撮像領域の一つの光斑画像を捕獲でき、そして、上記制御モジュールは、位置付けモードにおいて、上記モーター駆動モジュールと上記光斑撮像モジュールを操作でき、上記制御モジュールは、上記光斑撮像モジュールに、上記作業台にある所定の位置にある光斑画像参考底板領域の即時光斑画像を捕獲させ、上記即時光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比して、上記即時光斑画像の即時位置座標を取得するように、制御でき、それから、上記即時位置座標と目標位置座標とを対比して、誤差ベクトルを取得し、上記制御モジュールが、上記誤差ベクトルに基づいて、上記作業台が、上記目標位置座標に位置するように、上記モーター駆動モジュールを駆動する。
【０００８】
本発明の他の観点によれば、光斑特徴と座標システムとを結合するための光斑画像参考底板領域を有する底板と、上記の作動装置と、が含有される、駆動システムを提供する。
【０００９】
本発明の更に他の観点によれば、作業台と底板とを、相対的に変位可能に駆動でき、上記作業台が上記底板のモーター駆動モジュールに剛性結合されて駆動され、上記底板が、光斑特徴と座標システムとを結合するための光斑画像参考底板領域を有する、レーザ光斑絶対位置付け駆動方法を提供し、上記方法は、少なくとも、
（Ａ）上記作業台に剛性結合する光斑撮像モジュールを設置して、上記光斑画像参考底板領域中の一つの光斑撮像領域の一つの光斑画像を捕獲するステップと、
（Ｂ）上記光斑画像と参考座標光斑画像データベースの参考座標光斑画像とを対比し、上記作業台の即時位置座標を取得するステップと、
（Ｃ）上記作業台の即時位置座標と目標位置座標との誤差ベクトルに基づいて、上記作業台を、上記目標位置座標に位置するように駆動する上記モーター駆動モジュールを制御するステップと、が含有される。
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それによって制限されることが無い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の駆動装置の第一のより良い実施例概念図である。
【図２】本発明の駆動装置のブロック概念図である。
【図３】本発明の第一の実施例を駆動システム底板上の一つの光斑画像参考対象表面に貼りつく時の概念図である。
【図４】本発明の参考座標光斑画像データベースを作成する参考座標作成モードの流れ概念図である。
【図５】本発明の光斑画像を位置付けする時の位置付けモード流れ概念図である。
【図６】本発明の駆動装置の第二のより良い実施例概念図である。
【図７】本発明の第二の実施例を駆動システム底板上の長尺状光斑画像参考対象表面に貼りつく時の概念図である。
【図８】本発明のモーター駆動モジュールのより良い実施例概念図である。
【図９】本発明のモーター駆動モジュールの他のより良い実施例概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図９は、それぞれ、本発明の駆動装置の第一のより良い実施例概念図と本発明の駆動装置のブロック概念図、本発明の第一の実施例を駆動システム底板上の光斑画像参考対象表面に貼りつく時の概念図、本発明の参考座標光斑画像データベースを作成する参考座標作成モードの流れ概念図、本発明の光斑画像を位置付けする時の位置付けモードの流れ概念図、本発明の駆動装置の第二のより良い実施例概念図、本発明の第二の実施例を駆動システム底板の長尺状光斑画像参考対象表面に貼りつく時の概念図、本発明のモーター駆動モジュールのより良い実施例概念図、及び本発明のモーター駆動モジュールの他のより良い実施例概念図である。図１と図２及び図３のように、本発明の第一のより良い実施例のレーザ光斑絶対位置付け駆動装置１は、作動装置１０と底板２０を備え、光斑画像が付く光斑画像参考底板領域２１を有する。上記作動装置１０は、上記底板２０に剛性結合されるモーター駆動モジュール１１と、上記モーター駆動モジュール１１に結合され、上記モーター駆動モジュール１１によって駆動されて、上記底板２０に対して、相対的に変位可能の作業台１２と、上記作業台１２に剛性結合され、上記作業台１２と上記底板２０に沿って、相対的に変位可能の光斑撮像モジュール１３と、上記モーター駆動モジュール１１と上記光斑撮像モジュール１３とともに、操作される制御モジュール１４とが、含有される。本実施例において、上記光斑撮像モジュール１３と上記制御モジュール１４とは、ケーブルやワイヤレスで互いに連絡する。
【００１３】
上記モーター駆動モジュール１１は、モーター１１１と、上記底板２０に剛性結合される案内部材１１２と、が備えられ、上記作業台１２は、変位可能にその上に位置し、上記モーター１１１とともに、操作され、上記作業台１２と上記底板２０とを、相対的に変位可能に駆動する。本実施例において、上記モーター１１１は、ステッパーモーターやサーボモーターであり、また、上記案内部材１１２は、上記作業台１２に接続されるボールスクリューを有し、上記モーター１１１によって駆動されて、上記作業台１２が、それに連動して、一方向に平行するボールスクリューと上記底板２０が、相対的に変位可能になる。特に、上記作業台１２が、非常に安定な状態を必要とする場合において、上記モーター１１１が、ステッパーモーターであることが好ましく、それは、上記ステッパーモーターが、毎度、位置付けに駆動された後、励起電流が流れることないため、上記作業台１２が、上記ステッパーモーターにより、所定の位置に変位された後、上記作業台１２が、安定状態になり、他のタイプのモーターのように、絶えず、励起電流が流れて、微細に動揺することないからである。そして、他の実施例において、上記モーター駆動モジュール１１のモーター１１１は、リニアモーターであってもよく、それに対応して、上記モーター駆動モジュール１１の案内部材１１２は、リニアレール（図８のように）であってもよい。
【００１４】
本実施例において、上記モーター駆動モジュール１１は、更に、上記案内部材１１２上に設置された圧電作動部材１１３がある。上記圧電作動部材１１３は、上記案内部材１１２上に設置され、上記底板２０に対して、相対的に変位可能のベース１１４と、上記ベース１１４上に設置され、上記制御モジュール１４とともに、操作される圧電素子１１５とが、備えられる。上記作業台１２は、上記ベース１１４に配置され、上記圧電素子１１５に結合され駆動されて、上記ベース１１４に対して、相対的に変位可能であり、上記圧電作動部材１１３を利用して、上記作業台１２が、何十マイクロメートルよりも小さい範囲内で変位するように駆動でき、より高い精度（即ち、數十マイクロメートル内の変位）を有するため、本実施例のシステムは、より、短い距離に適用することに適合する。
【００１５】
上記作動システム１は、ここでは、一次元システムを例とする。上記案内部材１１２と上記ベース１１４との間の機械磨耗や上記案内部材１１２の作製の限界等により、上記作業台１２は、上記底板２０に対して、第二の方向に、不良な変位になる可能性がある。そのため、図９のように、上記圧電作動部材１１３のベース１１４は、上記案内部材１１２の第一の方向（Ｘ）に変位でき、上記作業台１２に、上記底板２０に対して、一次元運動を行わせ、また、上記圧電素子１１５で、上記作業台１２の上記底板２０に対する第一の方向（Ｘ）の位置を微調整でき、上記圧電作動部材１１３は、更に、上記ベース１１４上に設置され、上記制御モジュール１４とともに操作されるもう一つの圧電素子１１６が設置され、上記作業台１２に合わせて、上記作業台１２が、上記底板２０に対して、上記第一の方向（Ｘ）に垂直する第二の方向（Ｙ）の位置を微調整でき、これにより、上記作業台１２は、第二の方向（Ｙ）においての不良な変位も、補償される。
【００１６】
上記作動システム１は、ここでは、一次元システムを例とするが、本発明によれば、二次元の作動システムも含まれ、上記圧電作動部材１１３は、二つの上記ベース１１４に配列された圧電素子１１５を有してもよく、これにより、上記作業台１２が、上記ベース１１４に対して、二次元運動を行うこと用に駆動できる。二次元の作動システムを実現することが、公知や周知された技術であるため、ここでは、あえてそれの詳細を省略した。
【００１７】
上記光斑撮像モジュール１３は、実施例においては、二次元アレイ画素像素センサー（例えば、Ｓｏｎｙ  ＸＣＬ  ５００５  ＣＣＤ）であり、また、上記底板２０上にある光斑画像参考底板領域２１中の光斑撮像領域２２の変形しない光斑画像を捕獲でき、それが、上記作業台１２において、座標システムと上記光斑画像参考底板領域２１とが結合された即時位置に、対応する関係を持ち、上記光斑撮像モジュール１３で、変形しない光斑画像を捕獲でき、また、上記光斑撮像モジュール１３により、次の式で、高い位置付け精度に、上記作業台１２が配置されることを実現する。
【００１８】
【数１】
0005477982.tif 000002
上記の式において、２δが光斑平均直径で、λがレーザ波長で、Ｌが上記光斑撮像モジュール１３のアイリスから二次元センサーまでの距離で、Ｄが上記光斑撮像モジュール１３のアイリス直径である。特に、上記光斑撮像モジュール１３は、光斑輝点を捕獲し、その直径（２δ）が、二次元センサーの像素直径よりもやや大きい。そのため、光斑輝点が光斑画像での移位することを、上記光斑画像参考底板領域２１の微細の相対的な変位でも、識別でき、そのため、上記作業台１２が、上記底板２０の相対な位置でも、精密に取得できる。その結果、上記光斑撮像モジュール１３を配置することにより、上記作動システム１において、上記作業台１２を、１％の非常に高い二次元センサーの像素サイズの位置付け精度で位置付けでき、既存の高解像度である二次元センサーの像素サイズの一般範囲が、１μｍから２μｍまでであり、そのため、上記作業台１２の位置付け精度が、１０ｎｍから２０ｎｍまでになる。
【００１９】
上記底板２０は、耐磨耗や耐変形材からなり、より高い剛性を有するため、旋盤やフライス盤によって加工される過程の後、上記光斑画像参考底板領域２１に十分の光斑特徴があり、そして、０過剰ガラスや大理石、金属（例えば、ステンレス）及びその組合からなる群から選ばれたものからなってもよい。一般として、上記底板２０は、金属からなり、上記光斑画像参考底板領域２１は、上記底板２０の頂面において、上記特徴光斑を表示できる領域とする三次元対象表面生地がある。金属は、比較的に大きい熱膨張係数があるため、上記作動システム１は、定温制御環境において操作されることが好ましく、これにより、上記底板２０熱変形が防止され、また、上記底板２０頂面において、同じ光斑撮像領域２２の変形しない光斑画像と上記光斑撮像モジュール１３で取得した光斑画像とが、同じように維持し、即ち、上記光斑撮像モジュール１３は、異なる時間で、同じ光斑撮像領域２２の変形しない光斑画像を捕獲できる。また、上記底板２０頂面領域の三次元対象表面生地が、上記光斑画像参考底板領域２１の光斑特徴を提供できるため、上記光斑撮像モジュール１３で、上記光斑撮像領域２２の二次元光斑画像を取得するものは、比較的に高い解像度が得られる。本発明は、光斑撮像の変形しないことと高解像度特性に合わせて、上記作業台１２の上記底板２０に対する高い位置付け精度を促進できる。
【００２０】
しかし、定温制御環境外で操作される時、上記底板２０は、金属板材で、比較的に大きい熱膨張係数（例えば、鋼鉄）、環境温度の変化により、熱変形が発生する恐れがある。そのため、光斑尺２１’は、熱膨張係数の低い板材からなることにより、豊かな光斑特徴を有して、上記底板２０の頂面に連接されて上記光斑画像参考底板領域２１とされることができ、図３のようである。上記光斑尺２１’は、比較的に、低い熱膨張係数の耐磨耗と耐変形材からなり、例えば、０過剰ガラスや大理石基材あるいは不変鋼である。
【００２１】
上記制御モジュール１４は、上記モーター駆動モジュール１１と上記光斑撮像モジュール１３とともに操作されて、上記作業台１２と上記底板２０とを相対的に変位させるためのものである。上記作業台１２と上記底板２０とを相対的に変位させる方法において、上記制御モジュール１４は、参考座標作成モードにおいて、操作されて、参考座標光斑画像データベースを作成し、そして、それを、上記底板２０の独自の光斑画像参考底板領域２１と結合し、上記参考座標作成モードが終了された後、位置付けモードにおいて、上記作業台１２の位置座標を位置付けする。
図１と図２及び図４のように、上記参考座標作成モードにおいて、上記制御モジュール１４は、ステップＳ１１で、上記モーター駆動モジュール１１が上記作業台１２を変位する方式を制御でき、上記光斑撮像モジュール１３は、連続的に、上記底板２０の光斑画像参考底板領域２１において、座標システム中の異なる位置座標の光斑画像を捕獲でき、また、同時に、ステップＳ１２で、高精度位置付け装置（例えば、上記作業台に、レーザ干渉計を設置し、例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ  ５５３０動的校正測定装置）に合わせて、上記作業台１２において、所定の位置にある光斑画像参考底板領域２１の光斑画像について、座標システム中の絶対位置付け座標を定義する。
【００２２】
ステップＳ１３において、上記制御モジュール１４は、上記光斑画像参考底板領域２１の全ての光斑画像を取得でき、また、多段階に、上記光斑画像参考底板領域２１の全ての光斑画像を記録できる。上記制御モジュール１４は、上記高精度位置付け装置に合わせて、各段の光斑画像の位置参考座標を標定でき、また、上記制御モジュール１４により記録された上記光斑画像参考底板領域２１の各段の光斑画像とその位置参考座標で、上記参考座標光斑画像データベースを作成できる。
【００２３】
また、図５を参照しながら、上記位置付けモードにおいて、上記制御モジュール１４は、ステップＳ２１で、上記光斑撮像モジュール１３を制御して、上記光斑画像参考底板領域２１中の光斑撮像領域２２の一つの光斑画像を捕獲できる。
【００２４】
ステップＳ２２において、上記制御モジュール１４は、ステップＳ２１で、参考座標作成モードにおいて、作成された参考座標光斑画像データベース中の各参考座標光斑画像を比較できる。その後、ステップＳ２３において、上記制御モジュール１４は、ステップＳ２２の比較結果に基づいて、上記作業台１２が、座標システムにおいての即時位置座標を取得できる。
【００２５】
ステップＳ２４において、上記制御モジュール１４は、上記モーター駆動モジュール１１を制御して、上記作業台１２を、目標位置に近づくように駆動でき、それは、座標システム中の絶対位置座標であり、上記即時位置座標と上記目標位置座標との誤差ベクトルによることである。特に、上記作動システム１は、サブステップＳ２４１からＳ２４４までで、座標システムにおいて、正確的に上記作業台１２を、上記目標位置座標に近づくように変位させることを実行できる。
【００２６】
サブステップＳ２４１において、上記制御モジュール１４は、ステップＳ２３において判断された作業台１２の目標位置座標と即時位置座標との誤差ベクトルを算出できる。サブステップＳ２４２において、上記制御モジュール１４は、サブステップＳ２４１で取得した誤差ベクトルに基づいて、上記モーター駆動モジュール１１のモーター１１１で、上記作業台１２を上記案内部材１１２に沿って上記目標位置座標に近づくように駆動することを制御できる。その後、サブステップＳ２４３において、上記制御モジュール１４は、上記光斑撮像モジュール１３が、上記即時位置に対応する光斑画像参考底板領域２１の他の光斑撮像領域２２の一つの光斑画像を捕獲するように制御できる。サブステップＳ２４４において、上記制御モジュール１４は、サブステップＳ２４３で捕獲した光斑画像と目標位置座標との光斑画像を比較し、その間の誤差ベクトルを算出できる。サブステップＳ２４５において、上記制御モジュール１４は、上記サブステップＳ２４４で算出された誤差ベクトルが、予定誤差範囲よりも小さいかを判断でき、即ち、上記モーター駆動モジュール１１が、上記作業台１２を駆動して変位させる精度である。それから、サブステップＳ２４５において、上記サブステップＳ２４４で算出された誤差ベクトルが、上記予定誤差範囲よりも小さくない場合、上記制御モジュール１４は、ステップＳ２４６で、上記サブステップＳ２４４で算出された誤差ベクトルに基づいて、上記作業台１２の位置を微調整し、サブステップＳ２４３を繰り返すように、上記モーター駆動モジュール１１の圧電作動部材１１３を制御できる。サブステップＳ２４５でＯＫと判断された場合、位置付けモードが終了され、即ち、上記作業台１２は、正確に、座標システムの目標位置に位置する。
【００２７】
図６は、本発明の第二のより良い実施例の作動システム１である。本実施例の作動システム１は、第一のより良い実施例に類似するものである。本実施例において、上記モーター駆動モジュール１１の圧電作動部材１１３（図１を参照）が省略され、また、上記作業台１２が、直接に、上記モーター駆動モジュール１１に設置された案内部材１１２上に変位できる。本実施例の作動システム１は、０．１μｍ程度の精度で、上記作業台１２を位置付けでき、また、幅広く適用される。同様に、金属からなる底板が、定温制御環境外において、操作される場合、光斑尺２１’は、熱膨張係数が比較的に低い板材からなり、豊かな光斑信号を有し、上記底板２０の頂面に連接されて、上記光斑画像参考底板領域２１とすることができ、図７のようである。
【００２８】
以上のように、上記底板２０の光斑画像参考底板領域２１には、耐磨耗や耐変形特性、そして、比較的に低い熱膨張係数を有し、また、上記モーター駆動モジュール１１と上記光斑撮像モジュール１３とが、それぞれ、上記底板２０と上記作業台１２に剛性結合されるため、上記光斑撮像モジュール１３により、捕獲された上記光斑画像参考底板領域２１中の光斑撮像領域２２の変形しない光斑画像は、また、上記光斑撮像領域２２と上記作業台１２との位置が、上記底板２０に対して、対応関係が一定であるため、上記光斑画像を利用して、上記予めに作成された参考座標光斑画像と比較することにより取得された、例えば、座標システムによって定義された作業台１２の絶対位置座標を取得される。言い換えれば、本発明の作動システム１によれば、自我の座標システムで、絶対位置を定義し、従来技術の上記作業台１２の変位期間に累積された誤差が、有効的に解消できる利点が得られる。
【００２９】
以上のように、本発明に係るレーザ光斑絶対位置付け駆動装置と駆動システム及びその方法は、有効的に従来の諸欠点を解消でき、高位置付け精度能力で作業台と底板とを相対的に変位可能に駆動でき、絶対位置付け機能が発揮され、また、大型ガントリー形加工機の計量技術やツールに適用でき、そのため、本発明は、より進歩的かつより実用的で、法に従って発明請求を出願する。
【００３０】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１      駆動装置
１０    作動装置
１１    モーター駆動モジュール
１１１  モーター
１１２  案内部材
１１３  圧電作動部材
１１４  ベース
１１５  圧電素子
１１６  圧電素子
１２    作業台
１３    光斑撮像モジュール
１４    制御モジュール
２０    底板
２１    光斑画像参考底板領域
２１’  光斑尺
２２    光斑撮像領域
Ｓ１１〜Ｓ１３      ステップ
Ｓ２１〜Ｓ２４      ステップ
Ｓ２４１〜Ｓ２４６  サブステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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