[發(fā)明專利]硅片傳輸機(jī)械手雙電機(jī)同步控制裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010614226.2
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102545733A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲道奎;王金濤;宋吉來;鄒風(fēng)山
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司
• 主分類號: H02P5/50
• 分類號: H02P5/50;H02P5/52
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 李曉光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅片傳輸機(jī)械手控制技術(shù)，具體地說為一種硅片傳輸機(jī)械手雙電機(jī)同步控制裝置及其方法。

背景技術(shù)

硅片傳輸機(jī)械手是一種在集成電路制造業(yè)中，用于硅片在生產(chǎn)線上不同的工藝加工模塊之間進(jìn)行高效的傳輸和定位的專用機(jī)器人。集成電路制造業(yè)的特點是超精密化、超潔凈環(huán)境和細(xì)微化，硅片傳輸過程中的輕微震動都可能對硅片造成損壞，這就對硅片傳輸機(jī)械手在運行過程中的平穩(wěn)性提出了較高要求。

當(dāng)前應(yīng)用較廣的frog-leg型真空機(jī)械手，其由兩個電機(jī)配合驅(qū)動兩個手臂的運行。由于機(jī)械摩擦、機(jī)構(gòu)設(shè)計、使用材料等因素的影響，兩個手臂的機(jī)械特性不可能完全相同。當(dāng)同時對兩個電機(jī)施加相同的控制作用時，兩個手臂的運行將會出現(xiàn)不同步性，這種不同步性將導(dǎo)致手臂末端托盤出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，甚至?xí)鋼p壞硅片。如何減小手臂運行過程中的不同步性、減小機(jī)械手抖動成為硅片傳輸機(jī)械手研制的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中硅片傳輸機(jī)械手存在的不同步性等不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠根據(jù)兩手臂的運行情況對兩電機(jī)的控制進(jìn)行補(bǔ)償，實現(xiàn)機(jī)械手臂的同步控制的硅片傳輸機(jī)械手雙電機(jī)同步控制裝置及其方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明硅片傳輸機(jī)械手雙電機(jī)同步控制裝置包括：主計算機(jī)、DSP電機(jī)同步控制卡、電機(jī)驅(qū)動器以及電機(jī)，其中主計算機(jī)作為主機(jī)，DSP電機(jī)同步控制卡作為從機(jī)，二者進(jìn)行通信連接，DSP電機(jī)同步控制卡的兩輸出端分別與兩個電機(jī)驅(qū)動器相連，每個電機(jī)驅(qū)動器的控制輸出端接至電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速信息通過電機(jī)驅(qū)動器送至DSP電機(jī)同步控制卡。

所述DSP電機(jī)同步控制卡具有DSP數(shù)字信號處理器，通過CAN接口電路與主計算機(jī)進(jìn)行通信，通過存儲器保存程序運行過程中的數(shù)據(jù)，通過模擬量輸出電路與電機(jī)驅(qū)動器相連，通過編碼器接口電路接收電機(jī)驅(qū)動器返回的碼盤數(shù)據(jù)。

本發(fā)明硅片傳輸機(jī)械手雙電機(jī)同步控制方法包括以下步驟：

主計算機(jī)通過軌跡規(guī)劃計算，得到兩個電機(jī)輸出軸的期望位置；

通過編碼器接口電路讀取兩個電機(jī)輸出軸的實際位置；

通過期望位置與實際位置求差值進(jìn)行PID計算得到單軸位置閉環(huán)控制量輸出給電機(jī)驅(qū)動器，實現(xiàn)單軸位置閉環(huán)控制；

通過兩個電機(jī)輸出軸的實際位置計算得到兩個電機(jī)輸出軸的實際速度；

根據(jù)兩個電機(jī)輸出軸的實際速度分別求兩個電機(jī)輸出軸的速度差和位置差；

將上述速度差和位置差輸入交叉耦合控制器進(jìn)行處理，得到交叉耦合控制量；

將交叉耦合控制量與單軸位置閉環(huán)控制量相加或減，然后輸出給電機(jī)驅(qū)動器，實現(xiàn)兩軸的交叉耦合同步控制。

所述交叉耦合控制器對速度差和位置差相加，再通過比例計算得到交叉耦合控制量。

本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點：

1.本發(fā)明提供一種硅片傳輸機(jī)械手同步控制方法和裝置，能夠在機(jī)械手運行過程中提高手臂同步性，避免硅片損壞。

2.本發(fā)明提供一種速度差和位置差求和后比例計算的交叉耦合控制算法，能夠?qū)C(jī)械手不同步性進(jìn)行補(bǔ)償，提高同步性。

附圖說明

圖1為硅片傳輸機(jī)械手雙電機(jī)同步控制裝置總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為DSP電機(jī)同步控制卡示意框圖；

圖3為本發(fā)明方法流程圖；

圖4為交叉耦合控制算法結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明包括主計算機(jī)、DSP電機(jī)同步控制卡、電機(jī)驅(qū)動器以及電機(jī)，其中主計算機(jī)作為主機(jī)，DSP電機(jī)同步控制卡作為從機(jī)，二者進(jìn)行通信連接，DSP電機(jī)同步控制卡的兩輸出端分別與兩個電機(jī)驅(qū)動器相連，每個電機(jī)驅(qū)動器的控制輸出端接至電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速信息通過電機(jī)驅(qū)動器送至DSP電機(jī)同步控制卡。

本實施例中，主計算機(jī)采用PC104，主計算機(jī)和DSP電機(jī)同步控制卡通過CAN總線實現(xiàn)通信，DSP電機(jī)同步控制卡作為從機(jī)。主計算機(jī)每個控制周期將軌跡規(guī)劃的位置點通過CAN總線發(fā)送給DSP電機(jī)同步控制卡。DSP電機(jī)同步控制卡通過模擬量輸出線與電機(jī)驅(qū)動器連接，電機(jī)驅(qū)動器又通過碼盤線將碼盤值返回給DSP電機(jī)同步控制卡。DSP電機(jī)同步控制卡根據(jù)主計算機(jī)發(fā)送來的位置值和電機(jī)驅(qū)動器返回的碼盤值計算控制量，然后將控制量通過模擬量輸出線輸出給電機(jī)驅(qū)動器。電機(jī)驅(qū)動器與電機(jī)直接通過驅(qū)動器連線連接，實現(xiàn)對電機(jī)的伺服控制。