[實用新型]硅片傳輸機械手雙電機同步控制裝置

有效

• 申請號: 201020692738.6
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN202034930U
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 曲道奎;王金濤;宋吉來;鄒風山
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: H02P5/46
• 分類號: H02P5/46;H02P5/50
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李曉光

技術領域

本實用新型涉及硅片傳輸機械手控制技術，具體地說為一種硅片傳輸機械手雙電機同步控制裝置。

背景技術

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

當前應用較廣的frog-leg型真空機械手，其由兩個電機配合驅動兩個手臂的運行。由于機械摩擦、機構設計、使用材料等因素的影響，兩個手臂的機械特性不可能完全相同。當同時對兩個電機施加相同的控制作用時，兩個手臂的運行將會出現不同步性，這種不同步性將導致手臂末端托盤出現抖動現象，甚至會滑落損壞硅片。如何減小手臂運行過程中的不同步性、減小機械手抖動成為硅片傳輸機械手研制的關鍵問題。

實用新型內容

針對現有技術中硅片傳輸機械手存在的不同步性等不足之處，本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠根據兩手臂的運行情況對兩電機的控制進行補償，實現機械手臂的同步控制的硅片傳輸機械手雙電機同步控制裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型硅片傳輸機械手雙電機同步控制裝置包括：主計算機、DSP電機同步控制卡、電機驅動器以及電機，其中主計算機作為主機，DSP電機同步控制卡作為從機，二者進行通信連接，DSP電機同步控制卡的兩輸出端分別與兩個電機驅動器相連，每個電機驅動器的控制輸出端接至電機，電機轉速信息通過電機驅動器送至DSP電機同步控制卡。

所述DSP電機同步控制卡具有DSP數字信號處理器，通過CAN接口電路與主計算機進行通信，通過存儲器保存程序運行過程中的數據，通過模擬量輸出電路與電機驅動器相連，通過編碼器接口電路接收電機驅動器返回的碼盤數據。

本實用新型具有以下有益效果及優點：

1.本實用新型提供一種硅片傳輸機械手同步控制裝置，能夠在機械手運行過程中提高手臂同步性，避免硅片損壞。

2.本實用新型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，能夠對機械手不同步性進行補償，提高同步性。

附圖說明

圖1為本實用新型硅片傳輸機械手雙電機同步控制裝置總體結構圖；

圖2為實用新型中DSP電機同步控制卡示意框圖；

圖3為本實用新型采用的方法流程圖；

圖4為交叉耦合控制算法結構圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括主計算機、DSP電機同步控制卡、電機驅動器以及電機，其中主計算機作為主機，DSP電機同步控制卡作為從機，二者進行通信連接，DSP電機同步控制卡的兩輸出端分別與兩個電機驅動器相連，每個電機驅動器的控制輸出端接至電機，電機轉速信息通過電機驅動器送至DSP電機同步控制卡。

本實施例中，主計算機采用PC104，主計算機和DSP電機同步控制卡通過CAN總線實現通信，DSP電機同步控制卡作為從機。主計算機每個控制周期將軌跡規劃的位置點通過CAN總線發送給DSP電機同步控制卡。DSP電機同步控制卡通過模擬量輸出線與電機驅動器連接，電機驅動器又通過碼盤線將碼盤值返回給DSP電機同步控制卡。DSP電機同步控制卡根據主計算機發送來的位置值和電機驅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驅動器。電機驅動器與電機直接通過驅動器連線連接，實現對電機的伺服控制。

如圖2所示，DSP電機同步控制卡具有DSP數字信號處理器，通過CAN接口電路與主計算機進行通信，通過存儲器保存程序運行過程中的數據，通過模擬量輸出電路與電機驅動器相連，通過編碼器接口電路接收電機驅動器返回的碼盤數據。

DSP數字信號處理器運行電機控制程序，CAN接口電路實現DSP數字信號處理器與主計算機的通信，存儲器用于保存程序運行過程中的數據，模擬量輸出電路將DSP數字信號處理器的計算結果輸出給電機驅動器，編碼器接口電路用于接收電機驅動器返回的碼盤信息。

如圖3所示，本實用新型硅片傳輸機械手雙電機同步控制裝置采用的方法包括以下步驟：

主計算機通過軌跡規劃計算，得到兩個電機輸出軸的期望位置；

通過編碼器接口電路讀取兩個電機輸出軸的實際位置；

通過期望位置與實際位置求差值進行PID計算得到單軸位置閉環控制量輸出給電機驅動器，實現單軸位置閉環控制；