【摘 要】
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在半导体测试设备如芯片分选机、贴片机中,旋转摆臂是用于芯片移送的关键部件。旋转摆臂的运动具有高频、高速、高加速度、快速启停、往复旋转等特点,其定位精度和定位速度是影响半导体测试设备工作效率和精度的重要因素。本文针对旋转摆臂高频往复运动的定位控制进行了研究。本文对目前应用较多的半导体制造和测试设备,特别是其中的芯片分选设备进行调研,并对国内外专家和学者在机械臂旋转运动的动力学特性、运动定位控制策略等
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在半导体测试设备如芯片分选机、贴片机中,旋转摆臂是用于芯片移送的关键部件。旋转摆臂的运动具有高频、高速、高加速度、快速启停、往复旋转等特点,其定位精度和定位速度是影响半导体测试设备工作效率和精度的重要因素。本文针对旋转摆臂高频往复运动的定位控制进行了研究。本文对目前应用较多的半导体制造和测试设备,特别是其中的芯片分选设备进行调研,并对国内外专家和学者在机械臂旋转运动的动力学特性、运动定位控制策略等方面的研究成果进行分析和总结。结合旋转摆臂的工作场合和性能需求,提出旋转摆臂定位控制研究的主要指标,并制定出旋转摆臂高频往复运动定位控制系统的总体方案。选择基于EtherCAT实时工业以太网和松下MINAS-A6B交流伺服的定位控制系统搭建旋转摆臂高频往复运动定位控制实验平台。为避免上位机与第三方执行机构产生通讯问题,研究基于PC和松下伺服的EtherCAT主站和从站构建方法与功能需求。从运行原理、通信协议、拓扑结构、同步方式等多方面阐述EtherCAT现场总线的基本原理,并依据旋转摆臂的运动规律对伺服驱动速度和加速度进行规划。针对松下伺服中具有EtherCAT现场总线接口的伺服驱动器系列,分析MINASA6B型号的交流伺服驱动器适用于EtherCAT总线的通信同步模式、控制模式。结合旋转摆臂高频往复运动的定位需求,针对摆臂结构在高频高速运动中产生的末端振动,分析伺服参数的整定方法,研究陷波滤波器、制振控制及前馈控制等减小摆臂末端定位误差,提高系统响应速度的控制方案。最后,进行旋转摆臂定位控制实验平台的搭建与系统的调试。结合摆臂的伺服驱动速度曲线和参数配置原则,完成对摆臂定位控制实验的参数整定,通过实验结果证明本文设计的控制系统方案能满足旋转摆臂定位控制的性能需求。
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