操作装置与两个工件在相对运动中的间距补偿方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种操作装置与两个工件在相对运动中的间距补偿方法，涉及测量、控制以及精密加工技术领域。操作装置中，控制系统控制第一工件组合体与第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动第一传感器运动到目标测量位置，通过第一传感器测量第一工件组合体与第二工件组合体之间的第一距离；控制系统控制第一工件组合体与第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动第二传感器运动到目标测量位置，通过第二传感器测量第一工件组合体与第二工件组合体之间的第二距离；控制系统基于第一距离减去第二距离的第一差值，生成控制信号；间距补偿装置根据控制信号调整第一工件组合体与第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距。本发明专利技术提升了操作装置的测量或加工精度。工精度。工精度。

【技术实现步骤摘要】
操作装置与两个工件在相对运动中的间距补偿方法


[0001]本专利技术涉及测量、控制以及精密加工
，具体涉及一种操作装置与两个工件在相对运动中的间距补偿方法。

技术介绍

[0002]在利用加工工件(包括测量传感器)对放置在工作台上的被测量和/或被加工工件或者样品进行测量、加工等操作时，由于一般加工工件小于被工件工件，于是时常需要控制加工工件在水平方向上相对于被加工样品进行移动，以完成对整个被加工工件的测量、加工等操作，这对加工工件在水平方向上运动时的定位精度就有了很高的要求。
[0003]这里加工操作是指测量被测表面，用刀具切削被工件表面，用电子束，光子束或者离子束辐照被加工表面，比如辐照涂有光刻胶的表面实现光刻，或者用电子束，光子束和离子束轰击表面形成表面的刻蚀等等。
[0004]一般情况下，加工工件在水平方向进行高精度相对运动时，加工工件与被测样品在垂直方向上的间距容易发生偏离。举例来说，加工工件在水平方向移动300毫米时，垂直方向上的间距偏离达到10微米的情况，而目前精确定位场景下所允许的偏差范围为10至30纳米，而这种微米大小级别的垂直间距偏差就会叠加在加工工件和被加工工件的间距上，其结果是叠加这些偏差后，间距总偏差将远远超过了所允许的偏差范围，大大降低了加工工件测量或加工的精度。这即成为纳米级精度的加工非常困难的主要原因之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种操作装置与两个工件在相对运动中的间距补偿方法，实现了对第一工件组合体与第二工件组合体沿第一方向相对运动过程中所产生的相对间距偏差量的补偿，减小了第一工件组合体与第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距的偏差，提升了操作装置的测量或加工精度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种操作装置，包括：控制系统、间距补偿装置、第一工件组合体以及第二工件组合体，所述控制系统与所述第一工件组合体和/或所述第二工件组合体通信连接，所述第一工件组合体上设置有朝向所述第二工件组合体的第一传感器与第二传感器；所述第一工件组合体和/或所述第二工件组合体上设置有间距补偿装置，所述控制系统分别与所述间距补偿装置、所述第一传感器以及所述第二传感器通信连接；所述控制系统用于控制所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动所述第一传感器运动到目标测量位置，通过所述第一传感器测量所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的第一距离；所述控制系统用于控制所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动所述第二传感器运动到所述目标测量位置，通过所述第二传感器测量所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的第二距离；所述控制系统还用于基于所述第一距离减去所述第二距离的第一差值，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述间距补偿装置；所述间距补偿装置用于根据所述控制信
号调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距，所述第一方向与所述第二方向垂直或者有垂直分量。
[0007]本专利技术还提供了一种两个工件在相对运动中的间距补偿方法，应用于上述的操作装置，所述方法包括：控制第一工件组合体与第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动第一传感器运动到目标测量位置，通过所述第一传感器测量所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的第一距离；控制所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动第二传感器运动到所述目标测量位置，通过所述第二传感器测量所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的第二距离；基于所述第一距离减去所述第二距离的第一差值，生成控制信号，并利用所述控制信号控制所述间距补偿装置调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距，所述第一方向与所述第二方向垂直或者有垂直分量。
[0008]本专利技术实施例中，由控制系统先控制第一工件组合体与第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动第一传感器运动到目标测量位置，随后通过第一传感器测量第一工件组合体与第二工件组合体之间的第一距离；再控制控制第一工件组合体与第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动第二传感器运动到目标测量位置，随后通过第二传感器测量第一工件组合体与第二工件组合体之间的第二距离，第一距离减去第二距离的第一差值表征了第一工件组合体与第二工件组合体沿第一方向相对运动时在与第一方向垂直或者有垂直分量的第二方向上产生的偏差量，由此控制系统会根据第一差值生成相应的控制信号，并将该控制信号发送到间距补偿装置，由间距补偿装置根据控制信号调整第一工件组合体与第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距，所述第一方向与第二方向垂直；即实现了对第一工件组合体与第二工件组合体沿第一方向相对运动过程中所产生的相对间距偏差量的补偿，减小了第一工件组合体与第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距的偏差，提升了操作装置的测量或加工精度。
[0009]在一个实施例中，所述控制系统用于在所述第一差值大于零时，生成用于调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的垂直间距增大所述第一差值的控制信号；所述间距补偿装置用于在所述第一差值小于零时，生成用于调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的垂直间距减小所述第一差值的绝对值的控制信号。
[0010]在一个实施例中，所述第一工件组合体上还设置有朝向所述第二工件组合体的第三传感器；所述第三传感器与所述控制系统通信连接；所述控制系统还用于控制所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动所述第三传感器运动到所述目标测量位置，通过所述第三传感器测量所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的第三距离；所述控制系统还用于计算所述第一距离减去所述第三距离得到的第二差值，并基于所述第一差值与所述第二差值，判断是否需要重新对所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间进行垂直间距补偿。
[0011]在一个实施例中，所述控制系统用于在所述第一差值与所述第二差值之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，判定无需重新对所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间进行垂直间距补偿；所述控制系统用于在所述第一差值与所述第二差值之间的差值的绝对值大于或等于预设差值阈值时，判定需要重新对所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间进行垂直间距补偿。
[0012]在一个实施例中，所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动的速度小于所述间距补偿装置调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距变化的速度。
[0013]在一个实施例中，所述第一工件组合体包括：第一基台，固定在所述第一基台上的第一工件以及设置在所述第一工件上的多个探针；所述第一传感器与所述第二传感器分别为所述第一工件的两个不同的探针；所述第二工件组合体包括：第二基台以及设置在所述第二基台上第二工件；所述第一基台与所述第一工件之间设置有所述间距补偿装置，和/或所述第二基台与所述第二工件之间设置有所述间距补偿装置；所述目标测量位置对应于所述第二工件的待操作表面上的预设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操作装置，其特征在于，包括：控制系统、间距补偿装置、第一工件组合体以及第二工件组合体，所述控制系统与所述第一工件组合体和/或所述第二工件组合体通信连接，所述第一工件组合体上设置有朝向所述第二工件组合体的第一传感器与第二传感器；所述第一工件组合体和/或所述第二工件组合体上设置有间距补偿装置，所述控制系统分别与所述间距补偿装置、所述第一传感器以及所述第二传感器通信连接；所述控制系统用于控制所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动所述第一传感器运动到目标测量位置，通过所述第一传感器测量所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的第一距离；所述控制系统用于控制所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动所述第二传感器运动到所述目标测量位置，通过所述第二传感器测量所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的第二距离；所述控制系统还用于基于所述第一距离减去所述第二距离的第一差值，生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述间距补偿装置；所述间距补偿装置用于根据所述控制信号调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距，所述第一方向与所述第二方向垂直或者有垂直分量。2.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述控制系统用于在所述第一差值大于零时，生成用于调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的所述垂直间距增大所述第一差值的控制信号；所述间距补偿装置用于在所述第一差值小于零时，生成用于调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的所述垂直间距减小所述第一差值的绝对值的控制信号。3.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述第一工件组合体上还设置有朝向所述第二工件组合体的第三传感器；所述第三传感器与所述控制系统通信连接；所述控制系统还用于控制所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动并带动所述第三传感器运动到所述目标测量位置，通过所述第三传感器测量所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间的第三距离；所述控制系统还用于计算所述第一距离减去所述第三距离得到的第二差值，并基于所述第一差值与所述第二差值，判断是否需要重新对所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间进行所述垂直间距补偿。4.根据权利要求3所述的操作装置，其特征在于，所述控制系统用于在所述第一差值与所述第二差值之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，判定无需重新对所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间进行所述垂直间距补偿；所述控制系统用于在所述第一差值与所述第二差值之间的差值的绝对值大于或等于预设差值阈值时，判定需要重新对所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间进行所述垂直间距补偿。5.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述第一工件组合体与所述第二工件组合体在第一方向上相对运动的速度小于所述间距补偿装置调整所述第一工件组合体与所述第二工件组合体之间在第二方向上的垂直间距变化的速度。6.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述第一工件组合体包括：第一基台，
固定在所述第一基台上的第一工件以及设置在所述第一工件上的多个探针；所述第一传感器与所述第二传感器分别为所述第一工件的两个不同的探针；所述第二工件组合体包括：第二基台以及设置在所述第二基台上第二工件；所述第一基台与所述第一工件之间设置有所述间距补偿装置，和/或所述第二基台与所述第二工件之间设置有所述间距补偿装置；所述目标测量位置对应于所述第二工件的待操作表面上的预设区域；所述探针用于测量所述探针的针尖与所述第二工件的待操作表面之间的距离；所述间距补偿装置用于根据所述控制信号调整所述第一工件与所述第二工件之间的所述垂直间距。7.根据权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述第一工件组合体包括：第一基台，固定在所述第一基台上的第一工件以及与所述第一工件固定的传感器辅件；所述第一传感器与所述第二传感器分别固定在所述传感器辅件上；所述第二工件组合体包括：第二基台，设置在所述第二基台上第二工件，以及与所述第二工件固定的被测辅件；所述第一基台与所述第一工件之间设置有所述间距补偿装置，和/或所述第二基台与所述第二工件之间设置有所述间距补偿装置；所述目标测量位置对应于所述被测辅件上的预设区域；所述第一传感器用于测量所述传感器辅件与所述被测辅件上的预设区域之间的距离；所述第二传感器用于测量所述传感器辅件与所述被测辅件上的预设区域之间的距离；所述间距补偿装置用于根据所述控制信号调整所述第一工件与所述第二工件之间的所述垂直间距。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：周向前，
申请(专利权)人：前微科技上海有限公司，
类型：发明
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