论文部分内容阅读
自上世纪四十年代，贝尔实验室的肖特莱等人制造了人类第一个晶体管。半个世纪以来，半导体产业蓬勃发展，预计到2030年，将会成为世界第一大产业。硅片传输机械手是半导体工艺链中硅片传输和定位的核心设备，直接影响工艺质量和生产效率。然而在先进自动化装备研制方面，市场主要依赖国外进口。因此半导体全自圆片传输机械手的研究对我国半导体产业的发展具有重要意义。本课题旨在研制一种能够做到稳定、高速、高精度定位的硅片传输机械手。在对比了国内外各种类型硅片传系统机械、控制方案后，最终确定机械系统采用R-型机械手，控制系统采嵌入式运动控制器。课题对机械手结构进行设计，并对其运动学建模，并推导其位置逆解，并分析每个关节运动误差对末端执行机构位置的影响。设计了预对准系统，通过线阵图像传感器获取晶圆片轮廓坐标信息，然后采用最小二乘法，定位其圆心位置。给出了切口定位算法，并验证了其可行性。基于以上方案对控制系统要求，课题设计了以ARM+CPLD为主控核心，以FPGA采集编码器信号实现全闭环反馈的嵌入式运动控制器，并完成包括原理图、PCB设计、下位机软件编写，完成硬件调试，做出机械手实物。最后对机械手各功能进行验证，分析误差，并联机验证其最终性能满足设计要求。