一种大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法技术

大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法，该方法采用的测量系统包括八个Z向电涡流传感器、两个Y向电涡流传感器、一个X方向绝对光栅和一个Y方向绝对光栅。八个Z向电涡流传感器平均分为四组，分别测量四个位置上的动子悬浮高度，使用电涡流切换算法使各组Z向电涡流传感器的测量不受散热孔的干扰，并输出四个位置上的动子悬浮高度数据；利用这四组数据进行解算，可得到平面电机动子在固定坐标系下绕X轴的转角位移θx、绕Y轴的转角位移θy以及Z向的位移z。本发明专利技术能够克服磁钢表面散热孔对Z向电涡流传感器位移测量的干扰，实现平面电机动子在定子固定坐标系中的三自由度准确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法
本专利技术属于半导体装备
，涉及一种大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法。
技术介绍
工业生产中，包括电子产品生产、机械装卸以及自动仪表生产等过程都需要平面驱动装置参与其中，当前这些装置多由旋转电机驱动，转换为平面运动来完成。而平面电机则利用电磁能直接产生二维平面运动，具有高精度、高灵敏度、结构简单等诸多优点，因而得到了各界的关注，目前平面电机已经在半导体加工等领域取得重要应用。磁浮平面电机工作中，会产生大量的热量，为了更好地散热，常在定子上加工散热孔作为散热的通道。但散热孔的存在会对Z向电涡流传感器的测量产生干扰，直接影响到平面电机动子各自由度位置的准确计算，进而影响平面电机动子运动的高精度控制，阻碍平面电机动子高精度运动的实现。因此有必要排除散热孔对平面电机运动控制的影响，提高平面电机的运动性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对平面电机动子位置解算过程中由于散热孔的存在带来的对干扰，为平面电机动子提供一种简单易行，步骤简便的方法，实现平面电机动子在固定坐标系中的θx、θy和z的三自由度位置精确解算。本专利技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法，其特征在于该方法采用如下测量系统：所述测量系统包括第一Z向电涡流传感器(1)、第二Z向电涡流传感器(2)、第三Z向电涡流传感器(3)、第四Z向电涡流传感器(4)、第五Z向电涡流传感器(5)、第六Z向电涡流传感器(6)、第七Z向电涡流传感器(7)、第八Z向电涡流传感器(8)、第一Y向电涡流传感器(9)、第二Y向电涡流传感器(10)、X方向绝对光栅(11)和Y方向绝对光栅(12)；建立平面电机定子上的固定坐标系O‑XYZ和平面电机动子的随动坐标系Oc‑XcYcZc，其中固定坐标系O‑XYZ的Z轴垂直定子上表面，X轴平行于线缆(17)延伸方向，Y...

【技术特征摘要】
1.一种针对大面积磁浮平面电机动子的三自由度位置测量方法，其特征在于该方法采用如下测量系统：所述测量系统包括第一Z向电涡流传感器(1)、第二Z向电涡流传感器(2)、第三Z向电涡流传感器(3)、第四Z向电涡流传感器(4)、第五Z向电涡流传感器(5)、第六Z向电涡流传感器(6)、第七Z向电涡流传感器(7)、第八Z向电涡流传感器(8)、第一Y向电涡流传感器(9)、第二Y向电涡流传感器(10)、X方向绝对光栅(11)和Y方向绝对光栅(12)；建立平面电机定子上的固定坐标系O-XYZ和平面电机动子的随动坐标系Oc-XcYcZc，其中固定坐标系O-XYZ的Z轴垂直定子上表面，X轴平行于线缆(17)延伸方向，Y轴垂直于线缆(17)延伸方向，原点O位于平面电机定子上表面X方向和Y方向的坐标均最小的散热孔(15)中心；初始时刻，动子未悬浮时两个坐标系完全重合；所述八个Z向电涡流传感器均安装于磁浮平面电机动子(13)下表面，靶平面均为平面电机定子(14)的上表面，其中第一Z向电涡流传感器(1)、第二Z向电涡流传感器(2)、第三Z向电涡流传感器(3)和第四Z向电涡流传感器(4)安装于同一条与平面电机动子随动坐标系Yc轴平行的直线上；第五Z向电涡流传感器(5)、第六Z向电涡流传感器(6)、第七Z向电涡流传感器(7)和第八Z向电涡流传感器(8)安装于另一条与平面电机动子随动坐标系Yc轴平行的直线上；所述八个电涡流传感器分为四组，依次是第一Z向电涡流传感器(1)和第二Z向电涡流传感器(2)为第一组、第三Z向电涡流传感器(3)和第四Z向电涡流传感器(4)为第二组、第五Z向电涡流传感器(5)和第六Z向电涡流传感器(6)为第三组、第七Z向电涡流传感器(7)和第八Z向电涡流传感器(8)为第四组，每组的两个电涡流传感器安装于相邻的位置，各组两个Z向电涡流传感器的间距相同，该间距需要小于平面电机定子上表面磁钢阵列Y方向的极距DY减去两倍平面电机定子上表面散热孔(15)的直径再减去两倍Z向电涡流传感器靶区直径；所述第一Y向电涡流传感器(9)和第二Y向电涡流传感器(10)安装于平面电机动子(13)侧面，靶平面为线缆台导杆(16)靠近动子一侧的侧面，用于测量动子相对线缆台导杆的距离；所述X方向绝对光栅(11)的读数头安装于动子(13)侧面，标尺安装于线缆台导杆(16)靠近动子一侧的侧面，用于测量动子相对于线缆台在X方向的运动；所述Y方向绝对光栅(12)的读数头安装于线缆台上，标尺安装于平面电机定子(14)侧面，用于测量线缆台相对定子在Y方向的运动；所述测量方法包括如下步骤：1)采集原始数据：包括八个Z向电涡流传感器在随动坐标系Oc-XcYcZc中的Xc方向和Yc方向的坐标，依次为第一Z向电涡流传感器(1)的坐标(p1,q1)、第二Z向电涡流传感器(2)的坐标(p2,q2)、第三Z向电涡流传感器(3)的坐标(p3,q3)、第四Z向电涡流传感器(4)的坐标(p4,q4)、第五Z向电涡流传感器(5)的坐标(p5,q5)、第六Z向电涡流传感器(6)的坐标(p6,q6)、第七Z向电涡流传感器(7)的坐标(p7,q7)和第八Z向电涡流传感器(8)的坐标(p8,q8)；以及八个Z向电涡流传感器当前伺服周期内的读数，依次为第一Z向电涡流传感器(1)的读数z1、第二Z向电涡流传感器(2)的读数z2、第三Z向电涡流传感器(3)的读数z3、第四Z向电涡流传感器(4)的读数z4、第五Z向电涡流传感器(5)的读数z5、第六Z向电涡流传感器(6)的读数z6、第七Z向电涡流传感器(7)的读数z7和第八Z向电涡流传感器(8)的读数z8；2)计算四组电涡流传感器中每组两个Z向电涡流传感器位置的中点在随动坐标系Oc-XcYcZc中的坐标值，即(xi,yi,0)，i＝1,2,3,4，其中：xi＝(p2i-1+p2i)/2，yi＝(q2i-1+q2i)/2；其中(x1,y1,0)为第一Z向电涡流传感器(1)和第二Z向电涡流传感器(2)的中点坐标，(x2,y2,0)为第三Z向电涡流传感器(3)和第四Z向电涡流传感器(4)的中点坐标，(x3,y3,0)为第五Z向电涡流传感器(5)和第六Z向电涡流传感器(6)的中点坐标，(x4,y4,0)为第七Z向电涡流传感器(7)和第八Z向电涡流传感器(8)的中点坐标；3)使用电涡流切换算法依次对第一组Z向电涡流传感器、第二组Z向电涡流传感器、第三组Z向电涡流传感器和第四组Z向电涡流传感器进行处理，得到各组相应位置当前伺服周期内的悬浮高度依次为h1、h2、h3和h4；4)计算平面电机动子在固定坐标系O-XYZ中绕X轴的转角位移θx、绕Y轴的转角位移θy以及Z向的位移z，具体求解步骤如下：i.分别计算第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨开明，朱煜，黄伟才，成荣，李鑫，穆海华，
申请(专利权)人：清华大学，北京华卓精科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11