工件台测试方法、平面光栅测试方法及系统测试方法与流程

1.本发明涉及光栅测量领域，具体而言，涉及一种工件台测试方法、平面光栅测试方法及系统测试方法。


背景技术：

2.平面光栅测量系统主要用于为工件台、调平调焦传感器等提供位置测量反馈，工件台和平面光栅模块的质量，直接影响整机性能指标中的产率和套刻精度。
3.目前，对工件台以及平面光栅模块的测试都是在完成装配后进行的，由于平面光栅模块的大尺寸异形平面光栅的制造成本高昂且表面不能触碰，安全属性较低，在测试之前，工件台与平面光栅模块的性能均处于未知状态，工件台在大尺寸异形平面光栅下进行高速、大转角、大行程的运动测试时，一旦工件台控制失效或出现其他故障，而与大尺寸异形平面光栅发生触碰，将会对平面光栅模块造成不可修复的损坏，增加了整机的制造成本。
4.综上，如何克服现有的工件台以及平面光栅模块的测试方法的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种工件台测试方法、平面光栅测试方法及系统测试方法，以缓解现有技术中平面光栅测量系统的测试方法存在的因容易对大尺寸异形平面光栅造成损坏，而导致整机制造成本增加的技术问题。
6.本发明提供的工件台测试方法，包括：
7.将工件台与框架标定工装配合，以使框架标定工装上的第一平面光栅为工件台上的读数头的信号提供参考基准；
8.启动工件台；
9.获取各个读数头运动到各个工位时的第一测试参数；
10.根据各个所述第一测试参数，判断工件台是否合格。
11.与现有技术相比，本发明提供的工件台测试方法的有益效果在于：
12.利用框架标定工装上的第一平面光栅代替整机框架上的平面光栅模块，为工件台提供参考基准，通过获取运动的工件台上的各个读数头在各个时刻(即各个工位)的第一测试参数，根据获取的各个第一测试参数，便可判断出工件台是否合格。
13.因此，本发明提供的工件台测试方法，能够使工件台在框架标定工装下完成离线测试，因未利用整机框架上的平面光栅模块，故工件台在进行高速、大转角、大行程的运动测试时，即便控制失效或出现其他故障，也只会触碰到框架标定工装上的第一平面光栅，不会对平面光栅模块中的大尺寸异形平面光栅造成任何影响，从而，降低了整机的制造成本。
14.优选地，作为一种可实施方式，所述根据各个所述第一测试参数，判断工件台是否合格的步骤包括：
15.对各个所述第一测试参数与第一预定值进行比较，若各个所述第一测试参数均大
于等于所述第一预定值，则判断为工件台合格；若至少一个所述第一测试参数小于所述第一预定值，则判断为工件台不合格。
16.优选地，作为一种可实施方式，在所述将工件台与框架标定工装配合的步骤，与所述启动工件台的步骤之间，还包括：
17.调试工件台上的各个读数头，使各个读数头的所述第一测试参数均大于等于所述第一预定值。
18.优选地，作为一种可实施方式，在所述判断为工件台不合格的步骤之后，还包括：
19.调节读数头，直到各个读数头的所述第一测试参数均大于等于所述第一预定值。
20.优选地，作为一种可实施方式，所述第一测试参数包括读数头的交流电信号与直流电信号的比值。
21.优选地，作为一种可实施方式，所述将工件台与框架标定工装配合的步骤包括：
22.移动框架标定工装，使框架标定工装与工件台的水平相对位置达到测试标准；然后，调节框架标定工装，使框架标定工装上的第一平面光栅水平，并使框架标定工装上的第一平面光栅与工件台的间距为预定间距。
23.本发明提供的平面光栅测试方法，包括：
24.将测试合格的离线测试台与整机框架上的平面光栅模块配合，所述离线测试台具有与工件台相同的六自由度测量功能；
25.启动离线测试台，并获取各个测试读数头运动到各个工位时的第二测试参数，根据所述第二测试参数，判断平面光栅模块是否合格。
26.与现有技术相比，本发明提供的平面光栅测试方法的有益效果在于：
27.本发明提供的平面光栅测试方法中，离线测试台具有与工件台相同的六自由度测量功能，从而，可像工件台一样，带动测试读数头做六自由度运动。
28.测试合格的离线测试台可代替工件台，与整机框架上的平面光栅模块配合，通过获取运动的离线测试台上的各个测试读数头在各个时刻(即各个工位)的第二测试参数，来判断平面光栅模块是否合格。
29.因此，本发明提供的平面光栅的测试方法，能够利用测试合格的离线测试台对平面光栅模块完成离线测试，因离线测试台已通过合格测试，故性能稳定，在进行高速、大转角、大行程的运动测试时，不易触碰到平面光栅模块中的大尺寸异形平面光栅，从而，大尺寸异形平面光栅不易损坏，从而，降低了整机的制造成本；此外，离线测试台在测试合格后，可重复利用，对多个平面光栅模块进行测试，从而，提高了测试效率。
30.优选地，作为一种可实施方式，在所述将测试合格的离线测试台与整机框架上的平面光栅模块配合的步骤之前，所述平面光栅测试方法还包括：
31.将离线测试台与框架标定工装配合，以使框架标定工装上的第一平面光栅为离线测试台上的测试读数头的信号提供参考基准；
32.启动离线测试台，并获取各个测试读数头运动到各个工位时的第二测试参数；
33.根据所述第二测试参数，判断离线测试台是否合格；若否，则调节测试读数头，直到离线测试台合格。
34.优选地，作为一种可实施方式，所述根据所述第二测试参数，判断离线测试台是否合格的步骤包括：对各个所述第二测试参数与第二预定值进行比较，若各个所述第二测试
参数均大于等于所述第二预定值，则判断为离线测试台合格；若至少一个所述第二测试参数小于所述第二预定值，则判断为离线测试台不合格；
35.和/或，所述根据所述第二测试参数，判断平面光栅模块是否合格的步骤包括：对各个所述第二测试参数与所述第二预定值进行比较，若各个所述第二测试参数均大于等于所述第二预定值，则判断为平面光栅模块合格；若至少一个所述第二测试参数小于所述第二预定值，则判断为平面光栅模块不合格。
36.优选地，作为一种可实施方式，在所述将离线测试台与框架标定工装配合的步骤之前，还包括：
37.对离线测试台上的各个测试读数头进行调试，使各个测试读数头的所述第二测试参数均大于等于所述第二预定值。
38.本发明提供的系统测试方法，包括上述工件台测试方法和上述平面光栅测试方法。
39.与现有技术相比，本发明提供的系统测试方法的有益效果在于：
40.本发明提供的系统测试方法，具有上述工件台测试方法和上述平面光栅测试方法的所有优点，在测试时，不易损害平面光栅模块中的大尺寸异形平面光栅，从而，降低了整机的制造成本。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
42.图1为本发明实施例提供的工件台测试方法的第一流程图；
43.图2为本发明实施例提供的工件台测试方法的第二流程图；
44.图3为本发明实施例提供的工件台与框架标定工装配合时的立体结构示意图；
45.图4为本发明实施例提供的框架标定工装的立体结构示意图；
46.图5为本发明实施例提供的平面光栅测试方法的第一流程图；
47.图6为本发明实施例提供的平面光栅测试方法的第二流程图；
48.图7为本发明实施例提供的离线测试台的立体结构示意图；
49.图8为本发明实施例提供的离线测试台与框架标定工装配合时的立体结构示意图；
50.图9为本发明实施例提供的离线测试台与整机框架配合时的正视结构示意图；
51.图10为本发明实施例提供的读数头标定工装的立体结构示意图。
52.附图标记说明：
53.100-工件台；110-卡盘；120-读数头；
54.200-框架标定工装；210-支撑框架；220-第一平面光栅；
55.300-读数头标定工装；310-第一基座；320-第二平面光栅；
56.400-离线测试台；410-第二基座；420-水平粗动机构；430-六自由度微动台；440-卡盘替代盘；450-测试读数头；
57.500-整机框架。
具体实施方式
58.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
60.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
61.下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
62.参见图1-图4及图9，本实施例提供了一种工件台测试方法，其包括：
63.将工件台100与框架标定工装200配合，以使框架标定工装200上的第一平面光栅220为工件台100上的读数头120的信号提供参考基准；
64.启动工件台100；
65.获取各个读数头120运动到各个工位时的测试参数；
66.根据各个测试参数，判断工件台100是否合格。
67.本实施例提供的工件台测试方法，利用框架标定工装200上的第一平面光栅220代替整机框架500上的平面光栅模块，为工件台100提供参考基准，通过获取运动的工件台100上的各个读数头120在各个时刻(即各个工位)的第一测试参数，并根据获取的各个第一测试参数，便可判断出工件台100是否合格。
68.因此，本实施例提供的工件台测试方法，能够使工件台100在框架标定工装200下完成离线测试，因未利用整机框架500上的平面光栅模块，故工件台100在进行高速、大转角、大行程的运动测试时，即便控制失效或出现其他故障，也只会触碰到框架标定工装200上的第一平面光栅220，不会对平面光栅模块中的大尺寸异形平面光栅造成任何影响，从而，降低了整机的制造成本。
69.上述根据各个第一测试参数，判断工件台100是否合格的步骤，具体可包括：对各个第一测试参数与第一预定值进行比较，若各个第一测试参数均大于等于预定值，即工件台100在运动到任一工位时，各个读数头120的第一测试参数均大于等于预定值，则判断为工件台100合格；若至少一个第一测试参数小于第一预定值，即工件台100在运动到某一工位时，至少存在一个读数头120的第一测试参数小于第一预定值，则判断为工件台100不合格。
70.在完成工件台100与框架标定工装200的配合之后，启动工件台100之前，可预先对工件台100上的各个读数头120进行调试，使处于当前工位的各个读数头120的第一测试参
数均大于等于第一预定值，如此，可提高工件台100的合格率，从而，不但可提高一次性通过测试的几率，提高测试效率；而且工件台100在启动后，不易触碰到框架标定工装200上的第一平面光栅220，从而，框架标定工装200上的第一平面光栅220不易损坏，便于节省测试成本。
71.在判断为工件台100不合格后，可通过调节读数头120(调节次数可能为一次、两次或多次)，使各个读数头120的第一测试参数在工件台100运动过程中均大于等于第一预定值，从而，将不合格的工件台100，调节成合格的工件台100。
72.上述第一测试参数可以是读数头120的交流电信号与直流电信号的比值。
73.上述第一预定值大于80％，优选将第一预定值设为90％。
74.具体地，可直接利用平面光栅位置测量系统获取各个读数头120的交流电信号与直流电信号的比值，无需另外增加其他系统。
75.上述工件台100与框架标定工装200配合的步骤具体可包括：移动框架标定工装200，使框架标定工装200与工件台100的水平相对位置达到测试标准，即框架标定工装200与工件台100在水平方向上的相对位置符合测试要求；然后，调节框架标定工装200，使框架标定工装200上的第一平面光栅220呈水平状态，并使框架标定工装200上的第一平面光栅220与工件台100的间距设置为预定间距，以使得框架标定工装200上的第一平面光栅220能够为读数头120的信号提供良好的参考基准。
76.参见图5-图10，本实施例还提供了一种平面光栅测试方法，其包括：
77.将测试合格的离线测试台400与整机框架500上的平面光栅模块配合，离线测试台400具有与工件台100相同的六自由度测量功能；
78.启动离线测试台400，并获取各个测试读数头450运动到各个工位时的第二测试参数，根据各个第二测试参数，判断平面光栅模块是否合格。
79.本实施例提供的平面光栅测试方法中，离线测试台400具有与工件台100相同的六自由度测量功能，从而，可像工件台100一样，带动测试读数头450做六自由度运动。
80.离线测试台400可代替工件台100，与整机框架500上的平面光栅模块配合，通过获取运动的离线测试台400上的各个测试读数头450在各个时刻(即各个工位)的第二测试参数，来判断平面光栅模块是否合格。
81.因此，本实施例提供的平面光栅的测试方法，能够利用测试合格的离线测试台400对平面光栅模块完成离线测试，因离线测试台400为常用工装，会定期测试以确保其合格，故性能稳定，在进行高速、大转角、大行程的运动测试时，不易触碰到平面光栅模块中的大尺寸异形平面光栅，从而，大尺寸异形平面光栅不易损坏，从而，降低了整机的制造成本；此外，离线测试台400在测试合格后，可重复利用，对多个平面光栅模块进行测试，从而，提高了测试效率。
82.在将离线测试台与整机框架上的平面光栅模块配合的步骤之前，还可增设一下步骤：
83.将离线测试台400与框架标定工装200配合，以使框架标定工装200上的第一平面光栅220为离线测试台400上的测试读数头450的信号提供参考基准；
84.启动离线测试台400，并获取各个测试读数头450运动到各个工位时的第二测试参数；
85.根据所述第二测试参数，判断离线测试台400是否合格；若否，则调节测试读数头450，直到离线测试台400合格。
86.需要说明的是，框架标定工装200上的第一平面光栅220能够代替整机框架500上的平面光栅模块，为离线测试台400提供参考基准，通过获取运动的离线测试台400上的各个测试读数头450在各个时刻(即各个工位)的第二测试参数，来判断离线测试台400是否合格，若不合格，可调节测试读数头450，并按照上述步骤重复测试一次，若还不合格，则继续调节测试读数头450，并按上述步骤重复测试一次，直到离线测试台400合格为止，实现了对离线测试台400的调试，可获得合格的离线测试台400，为下一步利用离线测试台400测试整机框架500上的平面光栅模块做准备。
87.上述根据第二测试参数，判断离线测试台400是否合格的步骤，具体可包括：对各个第二测试参数与第二预定值进行比较，若各个第二测试参数均大于等于第二预定值，即离线测试台400在运动到任一工位时，各个测试读数头450的第二测试参数均大于等于第二预定值，则判断为离线测试台400合格；若至少一个第二测试参数小于第二预定值，即离线测试台400在运动到某一工位时，至少存在一个测试读数头450的第二测试参数小于第二预定值，则判断为离线测试台400不合格。
88.上述根据第二测试参数，判断平面光栅模块是否合格的步骤，具体可包括：对各个第二测试参数与第二预定值进行比较，若各个第二测试参数均大于等于第二预定值，即离线测试台400在运动到任一工位时，各个测试读数头450的第二测试参数均大于等于第二预定值，则判断为平面光栅模块合格；若至少一个第二测试参数小于第二预定值，即离线测试台400在运动到某一工位时，至少存在一个测试读数头450的第二测试参数小于第二预定值，则判断为平面光栅模块不合格。
89.在离线测试台400与框架标定工装200配合之前，可预先对离线测试台400上的各个测试读数头450进行调试，使处于当前工位的各个测试读数头450的第二预设参数均大于等于预定值，如此，可提高离线测试台400的合格率，从而，不但可提高一次性通过测试的几率，提高测试效率；而且离线测试台400在启动后，不易触碰到框架标定工装200上的第一平面光栅220，从而，框架标定工装200上的第一平面光栅220不易损坏，便于节省测试成本。
90.参见图7和图10，上述对离线测试台400上的各个测试读数头450进行调试的步骤，具体可包括：先在离线测试台400上安装读数头标定工装300，以使读数头标定工装300上的第二平面光栅320为测试读数头450的信号提供参考基准；然后，在离线测试台400上安装测试读数头450，调节测试读数头450，使各个测试读数头450的第二测试参数均大于等于第二预定值，完成调试之后，将读数头标定工装300拆下，如此，便提高了离线测试台400的合格率。
91.完成读数头标定工装300的安装步骤之后，在安装测试读数头450之前，可对读数头标定工装300的位置精度进行测量和调整，使读数头标定工装300的位置精度更高，从而，可提高读数头标定工装300对测试读数头450的标定效果，具体地，可利用三坐标测量仪测量读数头标定工装300的位置精度，依据三坐标测量仪的测量结果，调整读数头标定工装300，直到三坐标测量仪的测量结果满足安装要求。
92.上述第二测试参数可以是测试读数头450的交流电信号与直流电信号的比值。
93.上述第二预定值大于80％，优选将第二预定值设为90％。
94.本实施例还提供了一种系统测试方法，其包括上述工件台测试方法和上述平面光栅测试方法。
95.因此，本实施例提供的系统测试方法，在测试时，不易损害平面光栅模块中的大尺寸异形平面光栅，从而，降低了整机的制造成本。
96.参见图7-图9，在上述离线测试台400的具体结构中可设置第二基座410、水平粗动机构420、六自由度微动台430、卡盘替代盘440和测试读数头450；水平粗动机构420安装于第二基座410，六自由度微动台430安装于水平粗动机构420，水平粗动机构420能够带动六自由度微动台430水平移动；卡盘替代盘440安装于六自由度微动台430，六自由度微动台430能够带动卡盘替代盘440在空间内微动；测试读数头450安装于卡盘替代盘440。
97.水平粗动机构420能够间接驱动安装于六自由度微动台430上的卡盘替代盘440在水平面内进行大行程运动，六自由度微动台430能够驱动卡盘替代盘440在空间内进行六自由度精密微动，从而，水平粗动机构420和六自由度微动台430配合，能够替代工件台100上的运动机构，在水平方向驱动卡盘替代盘440移动，并能在空间内驱动卡盘替代盘440微动；卡盘替代盘440能够代替工件台100上的卡盘110，而安装于卡盘替代盘440上的测试读数头450则可代替工件台卡盘110上的读数头120，因此，上述离线测试台400能够代替工件台100，对平面光栅模块进行测试。
98.参见图4，在上述框架标定工装200的具体结构中可设置支撑框架210和四块第一平面光栅220，第一平面光栅220安装于支撑框架210，且四块第一平面光栅220用于与工件台100的四个读数头120的上端面一一配合。
99.在利用上述框架标定工装200对读数头120进行标定时，将工件台100移动到支撑框架210内，并使四块第一平面光栅220与工件台100的四个读数头120的上端面一一配合，利用四块第一平面光栅220替代整机框架的平面光栅部件为读数头120的信号调试提供参考基准，在此基础上，可调试读数头120，使读数头120的第一测试参数大于等于第一预定值。
100.参见图10，在上述读数头标定工装300的具体结构中，可设置第一基座310和第二平面光栅320，第二平面光栅320安装于第一基座310，第一基座310用于安装在离线测试台400的卡盘替代盘440上，第二平面光栅320用于与安装在所述卡盘替代盘440上的测试读数头450的上端面相对。
101.在利用上述读数头标定工装300对测试读数头450进行标定时，将第一基座310安装到离线测试台400的卡盘替代盘440上靠近测试读数头安装部的部位，读数头标定工装300安装完成后，安装测试读数头450，此时，测试读数头450的上端面与第一基座310上的第二平面光栅320相对，该第二平面光栅320能够替代整体框架上的平面光栅部件为测试读数头450的信号调试提供参考基准，在此基础上，可调试测试读数头450，使测试读数头450的第二测试参数大于等于第二预定值。
102.综上所述，本发明实施例公开了一种工件台测试方法、平面光栅测试方法及系统测试方法，其克服了传统的平面光栅系统测试方法的诸多技术缺陷。本发明实施例提供的工件台测试方法、平面光栅测试方法及系统测试方法，在测试时，不易损害平面光栅模块中的大尺寸异形平面光栅，从而，降低了整机的制造成本。
103.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。