工具機工作平台平坦度量測與補償

Flatness Measurement and Compensation of the Machine Tools

黃正岳(Cheng-Yue Huang)

指導教授 ： 陳世欣

共同指導教授 ： 沈金鐘

國立虎尾科技大學/工程學院/自動化工程研究所/碩士(2014年)

摘要

目前工具機產業盛行，工具機種類繁多，如果機台過大，則會產生誤差。因此如果能先以程式來做量測與誤差補償，可以提高工具機精密度，因此本研究發展目的在此。
本論文主要目的是補償長行程龍門工具機於Z軸方向之高低誤差，針對工具機整個平面位置之誤差建立誤差模組，當建立完整工具機誤差模組，即可估算工件座標與機器座標之間的關係，進而補償機台誤差。
本實驗架構使用雷射光源搭配PSD四象限感測器，應用於直度誤差量測，將整個平面位置之誤差量測後，使用曲線擬合的方式求得平台誤差地圖。最後藉此得到的誤差地圖對工具機X-Y平面進行誤差補償。

關鍵字

誤差補償 ； 四象限感測器 ； 長行程龍門工具機 ； 曲線擬合

並列摘要

Now the machine tools industry is very prevailed, there are different types of machine tools. If the machine is too large, it will produce errors. If we can write a program to do measurement and do error compensation, we can improve the precision of machine tools. That is the purpose of this study.
The purpose of this research is to compensate the Z axis error for long travel column machine. First thing we need to do is to build the error map of the working plane for machine tools. When the error map is constructed, it can be used to compensate the error.
In this research we use laser light and position sensing detector to measure the straightness error of the machine tool. After measured position error of all the plane error, we can use curve fitting method to obtain the error map. Then, compensate the X-Y plane error of machine tools can be done.

並列關鍵字

Error Compensation ； Position Sensing Detector ； Long Travel Double Column Machining Center ； Curve Fitting

參考文獻

[2] B. Bringmann J.P Besuchet , L. Rohr， “Systematic evaluation of calibration methods”,CIRP Annals-Manufacturing Technology, 2008。

[3] 陳俊仁，”使用雷射四象儀檢測精密機具性能”，碩士論文，國立成功大學機械工程學系， 2002。

[4] 楊文山，”多軸同動支光學量測路徑設計與實作”，碩士論文，國立虎尾科技大學機械與機電工程研究所，2009

[5] Sommargren, G. E., “Linear/angular Displacement Interferometer for Wafer Stage Metrology, ”Proc. SPIE,Vol. 1088,pp.268-272, 1989

[6] W.Lee, and S. W. Kim, “An Ultraprecision Stage for Alignment of Wafers in Advanced Microlithography,”Prec.Eng., Vol.21,pp.113-122, 1997