[發明專利]一種多軸同步運動控制系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201110279010.X
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102999016A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 謝仁飚;方欣
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及計算機控制領域，尤其涉及一種多軸同步運動控制系統及其控制方法。

背景技術

多軸同步運動控制包含兩個層面的意思，一是多軸，包括多個速度、位置的控制，為幾個甚至幾十個傳感器和執行器的統一體；二是同步，具體而言，是執行器運動的時間保持一致，在指定的時間開始運動，在指定的時間達到某個位置。現在大型的數控設備或光刻設備要求同步控制的軸數達到十幾軸甚至幾十軸，同時控制算法越來越復雜，而同步時間卻要求越來越精確。

光刻是集成電路加工過程中最關鍵的工序，因此光刻機是集成電路加工過程中最關鍵的設備。在步進掃描光刻機中，光束通過一個狹縫并透過照明系統投影到掩膜面上，掩膜以設定的勻速通過這束光。同時，硅片在透鏡的下方以相反方向運動。承載硅片的工件臺和承載掩膜的掩膜臺都能夠實現高速運動，使得步進掃描光刻機具有很高的生產率，從而更好地滿足了市場對半導體芯片加工的需求。

步進掃描光刻機需要非常注意同步的問題，這是因為：

(1)對所有涉及的子模塊，掃描必須在相同的時間段內完成。具體來說，工件臺和掩膜臺必須在完全相同的時間段內通過事先規劃好的軌跡；照明系統必須在相同的時間段內提供均勻分布的正確劑量；狹縫控制系統必須與掩膜臺同步地打開和關閉它的狹縫。

(2)對于所有涉及的子模塊，掃描的起始時刻和結束時刻必須相同。具體而言，工件臺和掩膜臺必須在照明系統開始提供曝光劑量的時刻，以正確的速度到達正確的位置。

通過以上的分析可以得出，對于曝光掃描同步，要求所有涉及的子模塊必須在掃描時序上取得嚴格一致。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多軸同步運動控制系統及其控制方法，以解決子模塊在掃描時序上如何取得嚴格一致的問題。

為了實現上述的目的，本發明提供一種多軸同步運動控制系統，包括：上位機；同步信號模塊；主機箱，所述主機箱與所述上位機通訊連接，所述主機箱包括：主板卡和多個次級板卡，所述主板卡通過背板分別與多個所述次級板卡進行通訊傳輸，所述主板卡與所述上位機通訊連接，每個所述次級板卡之間連接所述同步信號模塊；多個次級機箱，所述各個次級機箱之間以及所述各個次級機箱與所述主機箱之間連接所述同步信號模塊。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統中，所述同步信號模塊為參考時鐘樹。

進一步的，所述參考時鐘樹樹形結構是一以所述主板卡或所述次級板卡為節點的二叉樹。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統中，所述多個次級板卡包括控制板、同步板以及檢測板。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統中，所述多軸同步運動控制系統還包括自定義總線，所述自定義總線設置在背板上，所述各個次級板卡分別連接至所述自定義總線。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統中，所述自定義總線包括地址總線、數據總線以及位置總線。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統中，所述自定義總線的時間單元分為數據傳輸周期、數據傳輸序元以及數據傳輸間隔三個級別。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統中，所述主機箱與所述上位機通過以太網或RS232通訊連接。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統中，所述主板卡通過背板分別與多個所述次級板卡進行VME通訊傳輸。

本發明還提供了一種多軸同步運動控制系統的控制方法，所述多軸同步運動控制系統的控制方法包括：主板卡與上位機進行通訊傳輸，所述主板卡接受所述上位機指派的任務；所述主板卡通過背板將所述任務分配給各個次級板卡；同步信號模塊對所述各個次級板卡進行同步；所述同步信號模塊對各個次級機箱進行同步以及對主機箱與各個次級機箱進行同步。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統的控制方法中，多個所述次級板卡包括控制板、同步板以及檢測板。

進一步的，在所述多軸同步運動控制系統的控制方法中，所述主機箱與各個次級機箱通過至少一個同步板進行同步。

綜上所述，本發明所提供的多軸同步運動控制系統中，同步信號模塊的設置可使運動控制系統實現精確同步，多個次級板卡之間通過同步信號模塊實現時鐘的同步精確可調，增強了系統的可擴展性。多軸同步運動控制系統的結構簡單，層次化清晰，且易于維修、更換、重用和擴展。該控制系統可以滿足各種復雜的控制算法、軌跡規劃等的計算量要求，為控制軸數的擴展提供了保障。