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硅片传输机器人控制系统的研究与开发

作　者: 周玉敏
导　师: 丛明
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 硅片传输机器人控制系统 PMAC 人机交互接口界面
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 318次
引　用: 3次
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内容摘要

集成电路(IC)是电子信息产业的核心,应用于IC的IC制造装备是半导体产业发展的支柱,在整个半导体产业的发展中扮演着重要的角色。而硅片传输机器人是IC制造装备中不可缺少的关键设备,它的速度、重复定位精度直接或者间接的影响着IC元件的质量。硅片传输机器人控制系统的研究与开发,对提高硅片传输机器人的性能有很大作用,其控制系统的好坏直接影响到硅片传输的精确性以及稳定性。本文首先从硅片传输的特殊需求出发,阐述了硅片传输机器人的总体结构和传动原理,并在此基础上,从硅片传输机器人控制系统的插补算法、人工示教和PID调节等方面阐述了硅片传输机器人控制系统的研究基础,为后续软硬件技术的开发以及系统的实现奠定了基础。其次,结合硅片传输机器人的特点,本文以“通用PC+PMAC”为硬件平台,开发了开放式的控制系统。其中以通用PC作为上位机完成控制系统中的非实时任务,采用丌放式运动控制器PMAC作为下位机完成实时的控制任务。研究了运动控制器、伺服单元以及编码器的接口技术,实现了硅片传输机器人的控制功能。在硅片传输机器人控制系统软件开发中,借鉴了商用控制系统的人机界面风格,同时充分地发挥Windows编程的优势,采用面向对象的程序设计语言Visual Basic和模块化的编程方法,建立了便于用户操作的友好的人机交互接口界面。实现了伺服驱动系统的实时控制,状态数据的采集与显示、PLC程序的调用、用户参数输入和人工示教的功能。除此之外,还开发出了功能完善的辅助程序,从而使用户能够更方便的控制硅片传输机器人。最后,本文已经完成了硅片传输机器人整机的组装和控制系统的调试。通过控制程序对系统的实现进行了调试,阐述了具体的调试过程,在实践的基础上,对控制系统软件方面进行了不断的更新和完善,并解决了调试过程中遇到的有关问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-15
  1.1 论文的选题背景  10-11
  1.2 硅片传输机器人概述  11-12
    1.2.1 硅片传输机器人分类  11
    1.2.2 国内外硅片传输机器人发展状况  11-12
  1.3 硅片传输机器人控制系统的研究分析  12-13
    1.3.1 开放式控制系统的提出与分类  12
    1.3.2 基于“PC+运动控制器”的开放式控制系统应用  12-13
  1.4 论文研究的意义及主要内容  13-15
    1.4.1 论文研究的意义  13-14
    1.4.2 论文的主要研究内容  14-15
2 硅片传输机器人控制系统的研究基础  15-25
  2.1 研究基础总述  15
  2.2 硅片传输机器人的机械结构分析  15-16
    2.2.1 硅片传输机器人的技术指标  15-16
    2.2.2 硅片传输机器人的传动方式  16
    2.2.3 硅片传输机器人的末端翻转和真空吸附  16
  2.3 PMAC插补  16-18
    2.3.1 插补算法  16-17
    2.3.2 直线插补与圆弧插补  17
    2.3.3 PMAC插补应用  17-18
  2.4 人工示教  18
  2.5 PID调节方法  18-19
    2.5.1 PID控制器的发展状况及其意义  18
    2.5.2 PID控制器的作用  18-19
    2.5.3 PID控制器的调试方法  19
  2.6 误差补偿  19-20
  2.7 轨迹控制原理  20-24
    2.7.1 轨迹控制的基本原理  20-24
    2.7.2 本控制系统应用的轨迹规划原理  24
  2.8 本章小结  24-25
3 硅片传输机器人控制系统的硬件开发  25-41
  3.1 硅片传输机器人控制系统硬件系统总体设计  25-26
  3.2 运动控制器部分  26-29
    3.2.1 运动控制器分类  27-28
    3.2.2 PMAC2A-PC104控制器特点  28-29
  3.3 PMAC2A-PC104及其附件的接口技术  29-34
    3.3.1 PMAC2A-PC104基板的接口技术  29-31
    3.3.2 ACC-1P的接口技术  31-32
    3.3.3 ACC-2P的接口技术  32-34
  3.4 PMAC-PC104的跳线设置  34-36
    3.4.1 卡号跳线设置  34
    3.4.2 CPU以及PC总线跳线设置  34
    3.4.3 编码器跳线  34-35
    3.4.4 重新初始化／基板复位跳线  35
    3.4.5 通讯配置的跳线设置  35-36
    3.4.6 时钟配置跳线设置  36
    3.4.7 其它跳线设置  36
  3.5 伺服驱动系统及其控制方式  36-39
    3.5.1 伺服驱动系统分类  36-37
    3.5.2 伺服系统的确定  37-38
    3.5.3 电机控制模式的确定  38-39
    3.5.4 PMAC2A-PC104与伺服电机的硬件连接  39
  3.6 本章小结  39-41
4 硅片传输机器人控制系统的软件开发  41-53
  4.1 硅片传输机器人控制系统软件总体设计  41-42
  4.2 系统的开发环境及相关技术  42-43
    4.2.1 面向对象的程序设计  42
    4.2.2 Visual Basic软件平台  42
    4.2.3 上位机Windows 2000操作平台  42-43
  4.3 应用程序与PMAC的通讯  43-45
    4.3.1 PtalkDT控件的应用  43
    4.3.2 PComm32 PRO数据库的应用  43-44
    4.3.3 双端口RAM通讯技术  44-45
  4.4 实时控制模块  45-49
    4.4.1 PEWIN执行程序  45
    4.4.2 运动控制器各变量的初始化  45-47
    4.4.3 运动控制器坐标系的建立  47
    4.4.4 运动程序与PLC程序代码解释  47-49
  4.5 人机交互模块  49-50
    4.5.1 人机交互模块的组成  49-50
    4.5.2 软控制面板技术  50
  4.6 硅片传输机器人的回零控制  50-51
    4.6.1 概述  50-51
    4.6.2.回零参数控制  51
  4.7 耦合运动在程序中的实现  51-52
  4.8 本章小结  52-53
5.硅片传输机器人系统的实现与调试  53-67
  5.1 人机接口主界面的开发  54-56
    5.1.1 人机接口通讯设置  54
    5.1.2 人机接口主界面  54-55
    5.1.3 运动方式  55-56
  5.2 人机接口界面中各模块功能的实现  56-62
    5.2.1 状态显示模块  56
    5.2.2 人工示教／手动编程模块  56-58
    5.2.3 手动运动模块  58-59
    5.2.4 运动参数选择模块  59-60
    5.2.5 上传下载模块  60-61
    5.2.6 辅助功能  61-62
  5.3 系统关键变量的设置  62-63
  5.4 系统参数调试  63-66
    5.4.1 调试依据  63-64
    5.4.2 调试实现过程  64-66
  5.5 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-71
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  71-72
致谢  72-73
大连理工大学学位论文版权使用授权书  73

硅片传输机器人控制系统的研究与开发

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