CN110426991B - 一种复合位置误差补偿方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合位置误差补偿方法和装置，包括将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿。本发明通过对原始多维非均匀分布的离散实测位置数据进行修正，并基于修正过的数据进行误差重构，进而生成补偿表，从而实现高精度、高复杂度的复合位置误差补偿。

Description

一种复合位置误差补偿方法和装置

技术领域

本发明属于超精密运动控制应用技术领域，涉及一种复合位置误差补偿方法，更具体涉及一种基于非均匀离散复合位置误差的复合位置误差补偿方法和装置。

背景技术

目前，在高精密以及超精密运动控制***内，对于包含各种机械电气不理想状态的复合误差补偿成为获取更高精度的重要手段。通常1维、2维等简单误差补偿的手段在绝大多数运动控制***中都比较常见，然而，受限于数补偿表据存储空间和实时计算速度，通常一个运动轴只能拥有极其有限的补偿表，而对于多维交叉补偿的情况，无论是补偿表的数量还是补偿的方法，在复杂高精密或者超精密运动控制***中都受到极大的限制。对于高精密和超精密运动控制***来说，复合位置误差通常包括机械的平行度、直线度、垂直度、热变形、力变形、装配误差、机械与电气的各种偏移量等多种误差，而且通常这些误差还具有相当复杂的交叉耦合性，使得理论建模几乎不可能。对于绝大多数的场合，复合位置误差通常是采用更高精度的测量装置如激光干涉仪或者高分辨率摄像机来获取的，那么如何将***中测量出的复合位置误差在多轴运动控制过程中实现实时动态补偿，成为制约高精密以及超精密运动控制***整体动态和静态精度的一个技术瓶颈。

通常我们可以假设***的复合位置误差存在一个多维空间的误差曲面，如果可以通过离散测量点的复合位置误差重构***整体空间的复合位置误差曲面的话，就可以实现任意精度的全局复合位置误差的补偿表，从而在运动控制器中实现动态实时复合位置误差补偿。由于实际的机电***中常常存在各种非线性形变或者是随机噪声，造成实际测量点的位置分布呈现离散非均匀分布的特点，使得误差曲面的重构工作变得极其复杂。以高精度晶圆探针台为例，由于真空吸附装置导致晶圆发生的非线性形变以及***其他复合误差和随机噪声，从而使得实测的复合误差点存在多维度非均匀分布误差，使后续的复合位置误差曲面的重构工作变得极其复杂。

如图1所示，由于真空吸附装置导致晶圆发生非线性形变以及其他机构的非线性误差和随机噪声的复合，从而使原本应该共线的测量点在高分辨率摄像头像素对位矫正后出现2维非均匀分布的情况，使后期的空间复合位置误差曲面的重构工作变得异常复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种复合位置误差补偿方法和装置，能够有效地解决非均匀离散复合位置误差赫米特样条曲面重构问题，既可以保证误差曲面重构的精度，还可以推广到3维或者多维空间的复合位置误差曲面的重构以及控制***实时动态补偿。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种复合位置误差补偿方法，包括：

将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；

对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；

基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；

基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿。

可选地，所述实测位置数据结构为[X_ij,Y_ij,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij+ε_yij]，其中，X_ij表示实测点的X坐标，Y_ij表示实测点的Y坐标，ΔX_ij表示实测点的X坐标复合误差，ε_xij表示实测点的X坐标经摄像头像素位置校正后与理论X坐标存在的非线性随机误差，ΔY_ij表示实测位置的Y坐标复合误差，ε_yij表示实测点的Y坐标经摄像头像素位置校正后与理论Y坐标存在的非线性随机误差；

所述修正位置数据结构为[X_ij,Y_ci,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij-(Y_ci-Y_ij)]或者[X_cj,Y_ij,ΔX_ij-(X_cj-X_ij),ΔY_ij+ε_yij]，其中，Y_ci为第i行实测点Y轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标，X_cj为第j列实测点X轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标。

可选地，所述一维非均匀分布的修正位置数据为一维行非均匀分布的修正位置数据或者一维列非均匀分布的修正位置数据；

所述对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据，具体包括以下步骤：

逐行对一维行非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

逐列对一维列非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维列均匀分布的修正位置数据。

可选地，所述基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面，具体包括以下步骤：

基于各一维行均匀分布的修正位置数据中位于同一列的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

基于各一维列均匀分布的修正位置数据中位于同一行的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

重复上面两个步骤直至获得均匀栅格点细分位置数据；

联立所有均匀栅格点细分位置数据得到重构曲面。

可选地，所述基于所述重构曲面生成对应的补偿表，具体为：

读取重构曲面中各栅格点中的数据，而且获得误差数据；

基于各误差数据生成补偿表。

可选地，所述方法还包括：

基于所述补偿表，作实测位置数据的在线补偿。

第二方面，本发明提供了一种复合位置误差补偿装置，包括：

修正模块，用于将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；

第一重构模块，用于对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；

第二重构模块，用于基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；

生成模块，用于基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿。

可选地，所述实测位置数据结构为[X_ij,Y_ij,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij+ε_yij]，其中，X_ij表示实测点的X坐标，Y_ij表示实测点的Y坐标，ΔX_ij表示实测点的X坐标复合误差，ε_xij表示实测点的X坐标经摄像头像素位置校正后与理论X坐标存在的非线性随机误差，ΔY_ij表示实测位置的Y坐标复合误差，ε_yij表示实测点的Y坐标经摄像头像素位置校正后与理论Y坐标存在的非线性随机误差；

所述修正位置数据结构为[X_ij,Y_ci,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij-(Y_ci-Y_ij)]或者[X_cj,Y_ij,ΔX_ij-(X_cj-X_ij),ΔY_ij+ε_yij]，其中，Y_ci为第i行实测点Y轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标，X_cj为第j列实测点X轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标。

可选地，所述一维非均匀分布的修正位置数据为一维行非均匀分布的修正位置数据或者一维列非均匀分布的修正位置数据；

所述对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据，具体包括以下步骤：

逐行对一维行非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

逐列对一维列非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

所述基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面，具体包括以下步骤：

基于各一维行均匀分布的修正位置数据中位于同一列的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

基于各一维列均匀分布的修正位置数据中位于同一行的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

重复上面两个步骤直至获得均匀栅格点细分位置数据；

联立所有均匀栅格点细分位置数据得到重构曲面。

可选地，所述复合位置误差补偿装置还包括：

补偿模块，用于基于所述补偿表，作实测位置数据的在线补偿。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出的一种复合位置误差补偿方法和装置，通过对原始多维非均匀分布的离散实测位置数据进行修正，并基于修正过的数据进行误差重构，进而生成补偿表，可推广到各种超精密机械设备多维复杂复合位置误差的动态实时补偿中，从而实现高精度、高复杂度的复合位置误差补偿。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例中晶圆探针台XY平台复合误差实测点分布图；

图2为实测非均匀离散复合误差测量点的平均线预处理后分布图；

图3为实测非均匀离散复合误差测量点的均匀栅格线预处理后的分布图；

图4为非均匀离散复合误差逐行赫米特样条曲线重构并实现目标均匀复合误差栅格点细分；

图5为非均匀离散复合误差逐列赫米特样条曲线重构并实现目标均匀复合误差栅格点细分；

图6为目标均匀复合位置误差栅格点行遍历及赫米特样条曲线目标均匀复合位置误差栅格点细分；

图7为目标均匀复合位置误差栅格点列遍历及赫米特样条曲线目标均匀复合位置误差栅格点细分；

图8为目标均匀复合误差赫米特样条曲面重构并生成对应的补偿表。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

本发明实施例中提供了一种复合位置误差补偿方法，包括以下步骤：

(1)将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；

(2)对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；

(3)基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；

(4)基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述实测位置数据(即实测复合误差数据)结构为：

[X_ij,Y_ij,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij+ε_yij]

其中，X_ij表示实测点的X坐标，Y_ij表示实测点的Y坐标，ΔX_ij表示实测点的X坐标复合误差，ε_xij表示实测点的X坐标经摄像头像素位置校正后与理论X坐标存在的非线性随机误差，ΔY_ij表示实测位置的Y坐标复合误差，ε_yij表示实测点的Y坐标经摄像头像素位置校正后与理论Y坐标存在的非线性随机误差；

所述修正位置数据结构为[X_ij,Y_ci,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij-(Y_ci-Y_ij)]或者[X_cj,Y_ij,ΔX_ij-(X_cj-X_ij),ΔY_ij+ε_yij]，其中，Y_ci为第i行实测点Y轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标，X_cj为第j列实测点X轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标。

所述步骤(1)用于将原始实测数据中不共线的行和列数据点修正到最近的目标均匀补偿行和列栅格线上，再将修正过程中导致的X轴与Y轴位置误差分别对应叠加到原始X坐标复合误差和Y坐标复合误差，从而将多维不均匀分布修正为1维非均匀分布，保证测量精度不丢失，为后续基于行列的一维赫米特样条曲线细分做好数据准备和数据简化，具体包括以下步骤：

对于一个n自由度的运动控制机构而言，假设***的广义坐标向量为θ，而***的广义坐标的复合误差向量为Δθ，则最可以建立一个新的复合误差数据集合Ω＝[θ,Δθ]。在本发明实施例中，空间任意一个点都有一个唯一的复合误差数据集合Ω与之相对应。以高精密晶圆探针台为例，晶圆探针台的原理是通过探针对晶圆上的半导体芯片作各种电压电流的测试，来判定晶圆上各个芯片工作是否正常。为了使探针扎到芯片管脚上可以钢性接触，同时为了保证探针扎板的过程中晶圆位置不变，通常采用真空吸附装置将晶圆固定在操作台上，然而由于晶圆自身的刚性不足，在真空吸附过程中晶圆会发生非线性形变，使得原本在行列上位置均匀分布的芯片管脚在晶圆发生非线性形变后，导致原本应该均匀的测点位置发生了非线性随机偏移，从而导致每个点的复合位置误差数据集合Ω发生了非线性随机变化，这些变化不仅使得原本均匀的广义坐标位置发生了随机非线性变化，对应每一点的广义坐标的复合误差Δθ也可能发生随机非线性变化，从而使原本理论上均匀分布的测量点变得不均匀，而且可能会随着***自由度数量的不同呈现出多维非均匀分布，从而使***复合位置误差曲面的重构从简单的一维均匀分布问题变成复杂的多维非均匀分布问题，大大增加了复合位置误差空间曲面的重构难度。

以晶圆探针台应用为例，为了能够重构整个测量区域的复合误差曲面，通常会在整个测试区域内作m行n列的m*n个测量点的复合误差检测，为了便于理解，假设m＝n＝5,即原始实测数据是5行5列25个点，由于晶圆探针台需要补偿的轴只有X和Y两个轴，因此，假设X_ij，Y_ij，ΔX_ij,ΔY_ij分别是***原始实测数据中第i行第j列测量点的X坐标、Y坐标，实测位置的X坐标复合误差、实测位置的Y坐标复合误差，那么***复合误差数据集如下式所示：

[X_ij,Y_ij,ΔX_ij,ΔY_ij],i＝1..5,j＝1..5 (1)

对于晶圆探针台而言，由于真空吸附装置导致晶圆发生的非线性随机形变，使得原本应该可以均匀测量的X和Y坐标分别出现了非线性随机误差，使得实际测量点的X坐标在经过高分辨率摄像头像素位置校正后与理论X坐标存在了非线性随机误差ε_x,而实际测量点的Y坐标出现了非线性随机误差ε_y,从而导致***测量点的位置出现二维非均匀分布，使测量点的实际复合误差数据集变成了[X+ε_x,Y+ε_y,ΔX,ΔY]。

[X_ij+ε_xij,Y_ij+ε_yij,ΔX_ij,ΔY_ij],i＝1..5,j＝1..5 (2)

由于ΔX，ΔY与ε_x和ε_y的量纲相同，因此，为了将非线性随机变化后的非均匀测量点还原回理论上的均匀测量点，同时又不影响***的复合误差曲面的重构精度，我们可以将实际复合误差数据集等效变换为[X,Y,ΔX+ε_x,ΔY+ε_y],从而可以实现从多维非均匀的测量点向一维均匀测量点的转换，既可以降低***复合误差曲面重构的难度，又不牺牲任何曲面重构的精度，起到一举两得的效果。

[X_ij,Y_ij,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij+ε_yij],i＝1..5,j＝1..5 (3)

然而由于随机误差的存在，即使通过以上数据预处理后，每个点的X和Y值都会存在一定的随机误差，因此，为了使二维非均匀分布变为一维非均匀分布，对于同一行的不同测量点，由于其Y值的变化量不大，可以将同一行各个点的实测Y值取平均值来消除随机噪声所带来的影响，而对于同一列的不同测量点，由于其X值变化量不大，可以将同一列中各个点的X值取平均值来消除随机误差所带来的影响。因此，假设某一行各个测量点Y值的平均值为Y_c，而同一列各个测量点的X值的平均值为X_c，那么对于同一行各个点的复合误差数据值就可以修正为[X_i,Y_c,ΔX_i+ε_xi,ΔY_i-(Y_c-Y_i)],i表示同一行测量点的序号i＝1..n,而对于同一列各个点的复合误差数据值就可以修正为[X_c,Y_i,ΔX_i-(X_c-X_i),ΔX_i+ε_yi,],i表示同一行测量点的序号i＝1..n,

所以通过上述复合误差测量数据的预处理方法，可以将原本的5行5列在X和Y方向均存在非线性随机非等间距误差的数据(如图1所示)，即实测数据均不在5行5列交叉点上，转换为所有25个修正点均在5行5列的交叉点上(如图2)，因此，对于任意一行还是任意一列来说，修正后的复合误差测试点均变为一维非均匀数据。

为了使运动控制***可以实现最终的动态复合误差补偿，需要建立均匀间距的复合位置误差补偿表，假设要求实现50行50列的均匀间距复合位置误差补偿表，需要将整个测试范围在行与列上均匀划分为50个等间距行与列，即需要从之前5行5列25个测量点生成50行50列2500个误差补偿点。为了进一步简化复合误差曲面的重构继而实现2500个均匀的补偿点数据，需要对之前预处理后的数据做进一步处理，具体处理的方法是每一行数据修正点的Y坐标(之前的平均线)修正到离它最近的50行的中的某一行，把每一列数据修正点的X坐标(之前的平均线)修正到离它最近的50列的中的某一列，处理的方法如公式(4)-(5)，只是此时的Yci与Xcj不再是列与行的平均值，而变成了最近的行与列所对应的Y轴和X轴的坐标，经过这样的处理，图2的效果就出来了，即所有最终修正过来的测量点都在5行5列均匀网格的交叉点上，从而对于任何一行来说，5个数据点的Y轴坐标不变，只有X轴坐标呈现1维非均匀分布变化，而对于任何一列来说，5个数据点的X轴坐标不变，只有Y轴坐标呈现1维非均匀分布变化。这样就彻底完成了权利要求中第一个特征，即非均匀离散复合误差数据预处理。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述一维非均匀分布的修正位置数据为一维行非均匀分布的修正位置数据或者一维列非均匀分布的修正位置数据；

所述对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据，具体包括以下步骤：

逐行对一维行非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

逐列对一维列非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维列均匀分布的修正位置数据。

具体地：对于实测复合误差数据预处理后得到的50行50列均匀网格以及5行5列非均匀网格，假设5行修正数据对应50行细分数据内的行号为k,5列修正数据对应50列细分数据内的列号为l的话，在5行非均匀网格的任意一行上，需要对于5个修正后的非均匀测试点的复合误差数据集的作X轴方向的赫米特样条拟合，如下式所示，

F_xk是第k细分行分别经过(X_kl,ΔX_kl)的分段赫米特样条曲线函数，而F_yk是第k细分行分别经过(X_kl,ΔY_kl)的分段赫米特样条曲线函数。有了第k行ΔX_kl和ΔY_kl对于X轴的赫米特样条曲线函数以后，就可以对于此行上其他45个未计算的等间距点的ΔX_kl和ΔY_kl的数值在对应均匀栅格点上根据各自的赫米特样条曲线的函数关系作细分了，从而得到在第k行的所有50个点对应的复合误差补偿值，具体参见图3；

对于实测复合误差数据预处理后得到的50行50列均匀网格以及5行5列非均匀网格，假设5行修正数据对应50行细分数据内的行号为k,5列修正数据对应50列细分数据内的列号为l的话，在5列非均匀网格的任意一列上，需要对于5个修正后的非均匀测试点的复合误差数据集的作Y轴方向的赫米特样条拟合，如下式所示，

F_xl是第l细分列分别经过(Y_kl,ΔX_kl)的分段赫米特样条曲线函数，而F_yl是第l细分列分别经过(Y_kl,ΔY_kl)的分段赫米特样条曲线函数。有了第l列ΔX_kl和ΔY_kl对于Y轴的赫米特样条曲线函数以后，我们就可以对于此列上其他45个未计算的等间距点的ΔX_kl与ΔY_kl的数值在对应均匀栅格点上根据各自的赫米特样条曲线的函数关系作细分了，从而得到在第l列的所有50个点对应的复合误差补偿值，具体参见图4。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面，具体包括以下步骤：

基于各一维行均匀分布的修正位置数据中位于同一列的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

基于各一维列均匀分布的修正位置数据中位于同一行的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

重复上面两个步骤直至获得均匀栅格点细分位置数据；

联立所有均匀栅格点细分位置数据得到重构曲面。

具体地：

在完成5行在目标50行中的均匀栅格点赫米特样条细分后，我们从最初的25个非均匀复合误差测试点计算出了5行上每行50个细分复合误差点，共计250个细分复合误差点的数据，剩下的45行每行50个细分误差点的复合误差数据我们需要在这一步计算出来。由于在第3步中，我们已经完成了5列每列50个细分误差点的复合误差计算，因此，对于剩下的45个未计算细分复合误差点的行，由于每行已经有了之前第3步中针对哪一行在5列上计算出的复合误差数据，因此，对于每一行来说，已经有了5个非均匀复合误差点数据，实现该行均匀细分点的复合误差计算就和第二步的方法完全一致。由此类推，我们就可以实现剩余45行每行50个细分误差点的复合误差数据计算，从而最终实现所有2500个点的基于行信息的细分复合误差数据，具体参见图5；

在完成5列在目标50列中的均匀栅格点赫米特样条细分后，我们从最初的25个非均匀复合误差测试点计算出了5列上每列50个细分复合误差点，共计250个细分复合误差点的数据，剩下的45列每列50个细分误差点的复合误差数据我们需要在这一步计算出来。由于在第2步中，我们已经完成了5行每行50个细分误差点的复合误差计算，因此，对于剩下的45个未计算细分复合误差点的列，由于每列已经有了之前第2步中针对哪一列在5列上计算出的复合误差数据，因此，对于每一列来说，已经有了5个非均匀复合误差点数据，实现该列均匀细分点的复合误差计算就和第三步的方法完全一致。由此类推，我们就可以实现剩余45列每列50个细分误差点的复合误差数据计算，从而最终实现所有2500个点的基于列信息的细分复合误差数据，具体参见图6。

可选地，所述基于所述重构曲面生成对应的补偿表，具体为：

读取重构曲面中各栅格点中的数据，而且获得误差数据；

基于各误差数据生成补偿表。

具体地：

前文第4步和第5步中我们均分别得到了所有2500个等间距误差点的复合误差数据，两者的不同点在于，第4步得到的2500个等间距误差点的复合误差数据是基于行信息产生的，而第5步得到的2500个等间距误差点的复合误差数据是基于列信息产生的，因此，要想得到最准确的复合误差数据，我们需要对第4步与第5步的复合误差数据进行逐点平均，这样就最终成功地实现了本发明所需要的基于赫米特样条的复合误差曲面重构后的均匀复合误差补偿表，为下一步生成运动控制器所用的实时动态符合位置误差补偿奠定了基础，参见图7。

实施例2

本发明实施例与实施例1的区别在于：所述方法还包括：

基于所述补偿表，作实测位置数据的在线补偿。

实施例3

基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种复合位置误差补偿装置，包括：

修正模块，用于将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；

第一重构模块，用于对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；

第二重构模块，用于基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；

生成模块，用于基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿。

可选地，所述实测位置数据结构为[X_ij,Y_ij,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij+ε_yij]，其中，X_ij表示实测点的X坐标，Y_ij表示实测点的Y坐标，ΔX_ij表示实测点的X坐标复合误差，ε_xij表示实测点的X坐标经摄像头像素位置校正后与理论X坐标存在的非线性随机误差，ΔY_ij表示实测位置的Y坐标复合误差，ε_yij表示实测点的Y坐标经摄像头像素位置校正后与理论Y坐标存在的非线性随机误差；

所述修正位置数据结构为[X_ij,Y_ci,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij-(Y_ci-Y_ij)]或者[X_cj,Y_ij,ΔX_ij-(X_cj-X_ij),ΔY_ij+ε_yij]，其中，Y_ci为第i行实测点Y轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标，X_cj为第j列实测点X轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标。

可选地，所述一维非均匀分布的修正位置数据为一维行非均匀分布的修正位置数据或者一维列非均匀分布的修正位置数据；

所述对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据，具体包括以下步骤：

逐行对一维行非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

逐列对一维列非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

所述基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面，具体包括以下步骤：

基于各一维行均匀分布的修正位置数据中位于同一列的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

基于各一维列均匀分布的修正位置数据中位于同一行的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

重复上面两个步骤直至获得均匀栅格点细分位置数据；

联立所有均匀栅格点细分位置数据得到重构曲面。

其余部分均与实施例1相同。

实施例4

本发明实施例与实施例3的区别在于：

所述复合位置误差补偿装置还包括：补偿模块，用于基于所述补偿表，作实测位置数据的在线补偿。

其余部分均与实施例3相同。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种复合位置误差补偿方法，其特征在于，包括：

将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；

对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；

基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；

基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿；

所述实测位置数据结构为[X_ij,Y_ij,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij+ε_yij]，其中，X_ij表示实测点的X坐标，Y_ij表示实测点的Y坐标，ΔX_ij表示实测点的X坐标复合误差，ε_xij表示实测点的X坐标经摄像头像素位置校正后与理论X坐标存在的非线性随机误差，ΔY_ij表示实测位置的Y坐标复合误差，ε_yij表示实测点的Y坐标经摄像头像素位置校正后与理论Y坐标存在的非线性随机误差；

所述修正位置数据结构为[X_ij,Y_ci,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij-(Y_ci-Y_ij)]或者[X_cj,Y_ij,ΔX_ij-(X_cj-X_ij),ΔY_ij+ε_yij]，其中，Y_ci为第i行实测点Y轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标，X_cj为第j列实测点X轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标。

2.根据权利要求1所述的一种复合位置误差补偿方法，其特征在于：所述一维非均匀分布的修正位置数据为一维行非均匀分布的修正位置数据或者一维列非均匀分布的修正位置数据；

所述对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据，具体包括以下步骤：

逐行对一维行非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

逐列对一维列非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维列均匀分布的修正位置数据。

3.根据权利要求2所述的一种复合位置误差补偿方法，其特征在于：所述基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面，具体包括以下步骤：

基于各一维行均匀分布的修正位置数据中位于同一列的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

基于各一维列均匀分布的修正位置数据中位于同一行的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

重复上面两个步骤直至获得均匀栅格点细分位置数据；

联立所有均匀栅格点细分位置数据得到重构曲面。

4.根据权利要求1所述的一种复合位置误差补偿方法，其特征在于：所述基于所述重构曲面生成对应的补偿表，具体为：

读取重构曲面中各栅格点中的数据，而且获得误差数据；

基于各误差数据生成补偿表。

5.根据权利要求1所述的一种复合位置误差补偿方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述补偿表，作实测位置数据的在线补偿。

6.一种复合位置误差补偿装置，其特征在于，包括：

修正模块，用于将获取到的原始多维非均匀分布的离散实测位置数据修正为若干组一维非均匀分布的修正位置数据，所述修正位置数据中保存了修正产生的误差数据；

第一重构模块，用于对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据；

第二重构模块，用于基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面；

生成模块，用于基于所述重构曲面生成对应的补偿表，用于实现复合位置误差补偿；

所述实测位置数据结构为[X_ij,Y_ij,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij+ε_yij]，其中，X_ij表示实测点的X坐标，Y_ij表示实测点的Y坐标，ΔX_ij表示实测点的X坐标复合误差，ε_xij表示实测点的X坐标经摄像头像素位置校正后与理论X坐标存在的非线性随机误差，ΔY_ij表示实测位置的Y坐标复合误差，ε_yij表示实测点的Y坐标经摄像头像素位置校正后与理论Y坐标存在的非线性随机误差；

所述修正位置数据结构为[X_ij,Y_ci,ΔX_ij+ε_xij,ΔY_ij-(Y_ci-Y_ij)]或者[X_cj,Y_ij,ΔX_ij-(X_cj-X_ij),ΔY_ij+ε_yij]，其中，Y_ci为第i行实测点Y轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标，X_cj为第j列实测点X轴坐标平均线距离其最近的均匀栅格线的Y轴坐标。

7.根据权利要求6所述的一种复合位置误差补偿装置，其特征在于：所述一维非均匀分布的修正位置数据为一维行非均匀分布的修正位置数据或者一维列非均匀分布的修正位置数据；

所述对各组一维非均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，形成对应的一维均匀分布的修正位置数据，具体包括以下步骤：

逐行对一维行非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

逐列对一维列非均匀分布的修正位置数据进行赫米特样条曲线重构，形成对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

所述基于所有一维均匀分布的修正位置数据进行曲线重构，获得均匀栅格点细分位置数据，进而获得重构曲面，具体包括以下步骤：

基于各一维行均匀分布的修正位置数据中位于同一列的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维列均匀分布的修正位置数据；

基于各一维列均匀分布的修正位置数据中位于同一行的数据，分别进行赫米特样条曲线重构，获得对应的一维行均匀分布的修正位置数据；

重复上面两个步骤直至获得均匀栅格点细分位置数据；

联立所有均匀栅格点细分位置数据得到重构曲面。

8.根据权利要求6所述的一种复合位置误差补偿装置，其特征在于：所述复合位置误差补偿装置还包括：

补偿模块，用于基于所述补偿表，作实测位置数据的在线补偿。

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