Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ подходов к формированию структуры модульно-кластерных комплексов реализации технологии фотолитографии 9
1.1 Особенности технологического процесса фотолитографии 9
1.2 Специфика кластерной компоновки роботизированных комплексов в электронной промышленности 24
1.3 Математические модели модульно-кластерных комплексов фотолитографии 30
1.4 Цели работы и задачи исследования 35
2. Математические модели системы управления комплексом фотолитографии 3 8
2.1 Структурная модель системы управления технологическим модулем 38
2.2 Математическая модель системы управления механизмом перемещения в составе РТК 44
2.3 Математическая модель манипулятора с учетом динамики исполнительных приводов 58
2.4 Критерии планирования траектории движения схвата робота и анализ области практической устойчивости робототехнической системы 65
Выводы 73
3. Алгоритмизация управления комплексом фотолитографии 15
3.1 Алгоритмы управления роботом в составе комплекса фотолитографии 75
3.2 Алгоритмы управления технологическими модулями 81
3.3 Критерии выбора элементов системы управления 83 Выводы 90
4. Практическая реализация моделей и алгоритмов и экспериментальное исследование системы управления комплексом фотолитографии 93
4.1 Исследование системы управления комплексом фотолитографии 93
4.2 Математическое моделирование программных траекторий движения робота с учетом динамики исполнительных приводов робота-перегрузчика 95
4.3 Структура системы управления кластером фотолитографии «Лада-200Кфл» 108
Заключение 126
Список литературы 128
Приложения 135
- Особенности технологического процесса фотолитографии
- Структурная модель системы управления технологическим модулем
- Математическая модель системы управления механизмом перемещения в составе РТК
- Алгоритмы управления роботом в составе комплекса фотолитографии
Введение к работе
Актуальность темы. Рост требований, накладываемых на СБИС и совершенствование технологии производства полупроводниковых пластин, предъявляют повышенные требования к технологическому оборудованию: к транспортным механизмам, к точности позиционирования пластин на модулях центрифугирования, к системе управления оборудованием в отношении взаимодействия технологических модулей между собой с целью обеспечения необходимых качественных характеристик технологического процесса.
Использование специализированного робота-перегрузчика в качестве транспортного механизма позволяет решить задачи по обеспечению требуемой точности позиционирования, производительности комплекса.
Для реализации данных задач необходима разработка принципиально новых видов оборудования, так как вписывание робота в оборудование старой конфигурации не будет целесообразным и не даст большого экономического эффекта.
Для создания единого комплекса технологического оборудования нужно решить задачи, связанные с разработкой методов планирования траекторий движения робота, с оптимизацией совмещения циклов активности робота с циютами работы технологических модулей, вопросы о выборе структуры системы управления и ее реализации.
На настоящий момент недостаточно изучен ряд теоретических вопросов, связанных с проблемой создания алгоритмов, позволяющих совместить несколько технологических процессов в одном комплексе оборудования.
В этой связи актуальность темы диссертационного исследования
продиктована необходимостью дальнейшего совершенствования
математических моделей и алгоритмов управления модульно-кластерными комплексами для повышения эффективности работы сложного технологического оборудования.
5 Тема диссертации соответствует одному из основных научных
направлений Воронежского государственного технического университета
«Вычислительные системы и программно-аппаратные электротехнические
комплексы».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является
разработка структур систем управления роботизированными технологическими
установками фотолитографии, а также моделей и алгоритмов, обеспечивающих
оптимальное решение задач технологической обработки. Для достижения
данной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
- анализ существующих структур систем управления оборудования для
фотолитографии, основных требований, предъявляемых к ним, путей их
оптимизации;
- разработка математических моделей системы управления РТК и
отдельных ее элементов относительно информационных сигналов;
анализ методов синтеза алгоритмов управления роботом в составе РТК, создание универсальных алгоритмов предназначенных для использования в самых широких областях промышленности;
анализ результатов моделирования и экспериментального исследования, макетирования и внедрения системы управления комплексом субмикронной литографии.
Методы исследования. Теоретические результаты работы получены с использованием разделов теории моделирования и идентификации объектов управления, алгоритмизации управления, теории оптимального управления, теории электропривода, методы синтеза систем управления.
Научная новизна работы. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
- математические модели системы управления робототехническим
комплексом, отличающиеся структурным воспроизведением информационных
взаимодействий между отдельными элементами САУ;
- универсальные критерии выбора системы управления технологическим
оборудованием, применимые для различных многоуровневых САУ;
- алгоритмы управления роботом в составе спецтехнологического
оборудования, отличающиеся реализацией технологической гибкости процесса
фотолитографии;
- структура системы многоуровневого управления РТК субмикронной
литографии на основе запатентованного устройства (патент на полезную
модель РФ №36906,2004).
Практическая значимость и результаты внедрения. В результате проведенных исследований разработаны компоненты математического, программного и информационного обеспечения для модульно-кластерных комплексов субмикронной литографии.
Разработанные методы, алгоритмы, методики и устройства использовались в ОАО "НИИ ПМ" (г. Воронеж) при разработке и изготовлении оборудования, введенного в промышленную эксплуатацию на ФГУП ПО «УОМЗ» г. Екатеринбург, ГУП ПГШ «Электрон» г. Санкт-Петербург, ОАО «Ангстрем» г. Зеленоград, ФГУП НПО «Орион» г. Москва; в Воронежском государственном техническом университете в рамках учебного процесса по исследованию АСУ.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на региональной научно-технической конференции "Автоматизация и роботизация технологических процессов" (Воронеж, 2001), научно-технической конференции студентов и молодых ученых "Вычислительные машины. Автоматика и робототехника" (Воронеж, 2002), региональной научно-технической конференции "Автоматизация и роботизация технологических процессов" (Воронеж, 2002), научно-технической конференции студентов и молодых ученых "Вычислительные машины. Автоматика и робототехника" (Воронеж, 2003), на тематических семинарах
7 кафедры «Роботы и робототехнические системы» Воронежского
государственного технического университета (2003-2006).
Публикации по работе. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК РФ; получен патент на полезную модель «Устройство для управления технологическим процессом фотолитографии» (патент РФ №36906, 2004).
В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежат: разработка математического описания информационных сигналов [71]; разработка структуры системы управления комплексом фотолитографии [73]; определение направление развития технологического оборудованием для фотолитографии [62, 63]; обоснование направлений оптимизации основных технологических характеристик фотолитографического оборудования [64]; разработка динамической модели робота со сферической системой координат с учетом ограничений его рабочей зоны [66]; разработка математической модели планирования движения схвата робота [67]; определение метода сбора технологической информации [72].
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Материал изложен на 134 страницах, содержит список литературы из 73 наименований, 31 рисунок, 5 таблиц.
Содержание работы
Во введении обоснована актуальность проблемы исследования, определена цель, научная проблема и задачи исследования, изложены основные научные результаты, выносимые на защиту, практическая ценность работы, апробация и реализация результатов, определены ее структура, объем и содержание.
Первая глава посвящена анализу современного этапа развития теории и практики систем управления технологическим оборудованием фотолитографии, рассмотрены особенности технологического процесса
8 фотолитографии, предъявляющие требования к системе управления ее
комплексом.
Вторая глава диссертации посвящена вопросам разработки математической модели отдельных элементов и всей системы управления в целом для рассматриваемой области применения.
В третьей главе разработаны алгоритмы работы робота в рабочем режиме, в аварийной ситуации и алгоритм позиционирования. Также приведены алгоритмы активизации основных технологических модулей.
В четвертой главе использовался пакет программ, написанный в среде Matlab 5.0, для расчета управляющих воздействий и построения требуемых программных траекторий движения, состоящий из следующих подпрограмм; подпрограмма формирования динамической модели манипулятора и расчета управляющих моментов (сил), подпрограмма формирования динамической модели привода и расчета управляющих воздействий, программа расчета управляющих воздействий робота.
Определены программные траектории движения робота при перемещении пластин с одной позиции на другую.
Практически апробирована структура системы управления кластером фотолитографии «Лада-200Кфл».
В заключении изложены основные результаты проведённых теоретических и экспериментальных исследований.
Особенности технологического процесса фотолитографии
Развитие электронных технологий, требующих формирования элементов сложной конфигурации (топологии) на структурных слоях, в значительной степени определяется уровнем литографических процессов. Микролитография состоит из двух основных стадий: формирование необходимого рисунка элементов в слое актиночувствительного вещества (резиста) путём его экспонирования и проявления; травления нижележащего технологического слоя (диэлектрика, металла) через сформированную топологическую маску или непосредственного использования слоя резиста в качестве топологической маски при полном легировании или для других технологических целей. Технологический процесс фотолитографии можно разделить на три стадии [24]: формирование фоторезистивного слоя (обработка подложек с целью их очистки и повышения адгезионной способности, нанесение фоторезиста и его сушка); формирование защитного рельефа в слое фоторезиста (совмещение, экспонирование, проявление и сушка слоя фоторезиста, т.е. его задубливание); создание рельефного изображения на подложке (травление технологического слоя - плёнки Si02, 8Із№, металла, удаление слоя фоторезиста, контроль). Фотолитография характеризуется строгой последовательностью технологических операций, качество выполнения которых важно для получения положительных результатов. Основными параметрами, которые определяют технологический уровень фотолитографии, являются [62]: минимальный элемент изображения и точность его воспроизведения в фоторезисте по полю изображения, по пластине и в партии обрабатываемых пластин; погрешность совмещения топологических слоев; воспроизводимость формы (рельефа) элементов, протравленных в технологическом слое через маску в фоторезисте; плотность дефектов в технологическом слое, внесённых в процессе литографии. Качество процесса микролитографии обеспечивается на его отдельных операциях, приведённых ниже [24]. Обработка поверхности подложек. Качество процесса фотолитографии во многом определяется механическим и физико-химическим состоянием поверхности подложек. Механическое состояние поверхности подложек влияет на точность получения элементов рисунка, поэтому любые неровности, микробугорки, впадины, царапины и риски приводят к их искажению. Кроме того, при нанесении слоя фоторезиста эти дефекты вызывают появление пузырьков или проколов в слое фоторезиста.
Необходимое качество поверхности подложек обеспечивается на начальных стадиях их изготовления механической обработкой - резкой слитков на пластины, шлифованием и полированием пластин, - в результате которой их поверхность доводится до зеркального блеска и приобретает идеальную плоскость и плоскопараллельность. Нанесение и сушка фоторезиста. И Нанесённый на предварительно подготовленную поверхность подложек слой фоторезиста должен быть однородным по толщине по всему их полю без проколов, царапин (т.е. быть сплошным) и иметь хорошую адгезию. Центрифугирование наиболее широко используется в полупроводниковой технологии. На несложном оборудовании наносят слой фоторезиста, погрешность толщины, которого составляет + 5 %. На подложку, которая устанавливается на столике центрифуги и удерживается на нём вакуумным присосом, фоторезист подаётся капельницей - дозатором. Когда столик приводится во вращение, фоторезист растекается тонким слоем по поверхности подложки, а его излишки сбрасываются с него и стекают по кожуху.
При вращении центрифуги с большой частотой происходит испарение растворителя, и вязкость фоторезиста быстро возрастает. Изменяя частоту вращения центрифуги от 1500 до 8000 об/мин можно в зависимости от вязкости фоторезиста регулировать толщину его слоя от 0,4 до 3,5 мкм. При малых частотах вращения центрифуги слой фоторезиста получается неровным и происходит его утолщение по краям подложки. Выбирая толщину слоя фоторезиста, необходимо учитывать, что он должен обладать высокой разрешающей способностью (чем меньше толщина, тем выше разрешающая способность) и не терять стойкости к травлению. Кроме того, слой фоторезиста не должен иметь дефектов в виде проколов, число которых с уменьшением толщины увеличивается. Следовательно, толщина слоя фоторезиста должна быть минимально возможной, но достаточной для обеспечения его стойкости к травлению и малой дефектности (плотности проколов). Модуль для нанесения слоя фоторезиста центрифугированием состоит из блока центрифуги и блока дозатора, блока управления. В блоке центрифуги имеется электродвигатель малой инерционности, частота вращения которого контролируется специальным электронным блоком. Подложки удерживаются на столиках центрифуг вакуумным присосом, создаваемым системой вакуумной откачки. Достоинствами центрифугирования являются его простота, отработанность и достаточная производительность оборудования, а также возможность нанесения тонких слоев фоторезиста с небольшим разбросом по толщине. При нанесении слоя фоторезиста может появляться следующий вид брака, обусловленный системой управления: неоднородность толщины слоя фоторезиста на подложках и разброс её на разных подложках являются результатами перекоса столика, уменьшения частоты его вращения и увеличения времени разгона центрифуги. Отклонение толщины слоя фоторезиста от заданной может быть также связано с изменением вязкости фоторезиста. Проявление слоя фоторезиста. Сушка проявленного рельефа. Проявление заключается в удалении в зависимости от использованного типа фоторезиста экспонированных или неэкспонированных участков, в результате чего на поверхности подложек остаётся защитный рельеф -фоторезистивная маска требуемой конфигурации. Фоторезисты проявляют пульверизацией или поливом [24]. Эти методы обеспечивают необходимую чистоту процесса, достаточно полное удаление продуктов реакции и высокую производительность, а также возможность объединения в едином цикле на одной установке операций проявления, промывки и сушки на центрифуге.
Структурная модель системы управления технологическим модулем
Предложенный вариант содержит в своем составе: управляющую ЭВМ, блоки управления основными технологическими модулями (нанесение, проявление, нанесение антиотражающего покрытия, термообработка, ГМДС), блоки управления вспомогательными технологическими модулями (подготовка технологических сред, загрузка-выгрузка) и блок управления роботом-перегрузчиком.
При этом каждый блок управления основным технологическим модулем выполнен на двух микроконтроллерах, соединенных между собой через интерфейс связи. Каждый из дискретных входов первого микроконтроллера соответственно соединен с выходом соответствующего датчика контроля положения исполнительного механизма технологического модуля. Дискретные выходы соединены с входами соответствующих клапанов исполнительных механизмов, а управляющие выходы второго микроконтроллера соединены с входами исполнительного элемента соответствующего технологического модуля. Каждый блок управления вспомогательным технологическим модулем выполнен на одном микроконтроллере, аналогичном упомянутому первому, подключенном каждым своим дискретным входом к выходу соответствующего датчика контроля положения исполнительного механизма вспомогательного технологического модуля и дискретными выходами соединенном с входами соответствующих клапанов исполнительных механизмов, кроме того, каждый первый микроконтроллер блоков управления технологическими модулями соединен через другой интерфейс связи с управляющей ЭВМ, подключенной через третий интерфейс связи к информационным входам/выходам блока управления транспортным механизмом.
. Структурная схема системы управления комплексом фотолитографии Технологически шина между контроллером модуля и управляющей ЭВМ состоит из нагруженной с двух сторон активной линии - шинной структуры, которая обозначается так же, как сегмент шины RS-485. К шинному сегменту можно по стандарту RS-485 подключить до 32 RS-485 - участников. Каждый подключенный к шине участник, Master (активное устройство) или Slave (пассивное устройство), представляет собой токовую нагрузку. Для шины назначен способ передачи RS485, базирующийся на полудуплексной, асинхронной синхронизации. Безупречное функционирование сети достигается только тогда, когда установленные шинные параметры соответствуют друг другу. Шинные параметры, заданные для одного участника, должны устанавливаться для каждого другого участника сети, так что они идентичны во всей сети. В целом шинные параметры зависят от выбранной скорости передачи и задаются соответствующим инструментом проектирования. Важнейшие шинные параметры и их значения [32, 45]: Tslot_In - предварительно установленное значение для Tslot; параметр Tslot изменяется в зависимости от конфигурации сети; Tslot - время ожидания приема. Время ожидания приема (slot-me) определяет максимальное время ожидания передатчика, то есть максимальное время, которое передатчик ожидает ответ от партнера; Max. Tsdr (Maxmum Staton Delay Responder) - максимальная задержка ответа станции. Определяет максимальный отрезок времени, требуемый отвечающим узлам, чтобы редактировать протокол; Min. Tsdr (Minimum Station Delay Responder) - минимальная задержка ответа станции. Определяет минимальный отрезок времени, требуемый отвечающим узлам, чтобы редактировать протокол; Tset (Setup Time) - время установки - время, которое может пройти между приемом «телеграммы данных» и реакцией на нее (ответа на телеграмму); Tqui (Quierime for Modulator) - время переключения модулятора. Время,требуемое, чтобы переключиться из режима передачи на режим приема; GAP-Factor - определяет, через сколько оборотов маркера новый участник, подключенный к маркерному кольцу, будет включен в это кольцо. (GAP - пропуск, пробел в адресной области от собственного адреса участника до адреса следующего активного участника шины); Retry Limit - максимальное количество повторений вызова. Параметр устанавливает, сколько попыток предпринимается максимально, чтобы достичь участника; Tid2 (idleime 2) - время покоя 2. Определяет время задержки после посылки запроса без ответа; Trdy (readyime) - время для ответа; Tidl (idleime 1) - время покоя 1. Устанавливает время ожидания (задержки) после приема ответа; Ttr (Target-Rotationime) - заданное время обращения маркера -максимальное время, имеющееся в распоряжении для обращения маркера. В этот промежуток времени все активные участники (Master a) один раз получают маркер. Разность между заданным временем обращения маркера и фактическим временем обращения маркера определяет, сколько времени остается у Master1 ов для посылок телеграмм (данных) Slave ам; Ttr typicalli (Tipical Ttr) - типичное время цикла . среднее время реакции на шине, если все спроектированные Slave1 ы обмениваются с Master ами данными, ни один Slave не сообщает диагностических данных и нет никакой дополнительной передачи по шине для управляющей ЭВМ; Response Monitoring - время, в течение которого Master реагирует на выход из строя Slave. Все шинные параметры описывают таким образом времена, которые должны точно соответствовать друг другу. Единицей для измерения этих параметров является tBIT (time_Bit). Один tBIT - это время передачи по шине одного бита и называется также временем передачи бита. Это время зависит от скорости передачи и вычисляется следующим образом: tBIT = 1/скорость передачи (бит/с) Например, для скорости передачи 12 Мбит/с время передачи бита - 83 ns, а для скорости передачи 1,5 Мбит/с - 667 ns. В некоторых случаях при автоматизации выгодно, когда шинный цикл по времени остается одинаковым и, таким образом, обмен данными может происходить строго периодически. В отличии от нормального цикла, Master oM предусматривается (резервируется) при постоянном по времени цикле для ациклической части коммуникаций определенная часть времени. К управлению доступом к шине предъявляются два существенных требования [18]. С одной стороны для надежных коммуникаций между равноправными приборами автоматизации или PC необходимо, чтобы каждый участник в течение определенного временного окна получал доступ к шине для решения своих коммуникационных задач.
Математическая модель системы управления механизмом перемещения в составе РТК
Обобщенная структурная схема системы управления (СУ) механизма перемещения (манипулятора, робота), отображающая взаимосвязь уровня организации технологической "среды" автоматизируемого оборудования и уровня управления манипулятором представлена на рис.2.2. [22]. Данная структурная схема содержит следующие основные модули: управляющий, программно-задающий, информационный, исполнительный, расчета адаптивных элементов. Под модулем следует понимать устройство, обладающее функциональной полнотой и конструктивной завершенностью. Управляющий модуль системы выполняет операционно-логические и вычислительные функции обработки информации, в частности анализ сигналов внешней обстановки управления, принятие решений, формирование выдачи управляющих воздействий и т.д. информации, содержащей алгоритмы управления, управляющие программы и др. Информационный модуль обеспечивает прием информации о текущем состоянии манипулятора и технологического оборудования с помощью измерительной системы и узлов приема дискретных сигналов реакций и состоянии объекта управления. Исполнительный модуль включает в себя узлы формирования управляющих воздействий на объект управления. Характер воздействий определяется типом управляемого привода, числом координат манипулятора, а также видом и числом технологических дискретных команд управления. Модуль расчета адаптивных элементов предназначен для расчета и формирования адаптивных воздействий на исполнительные приводы для обеспечения требуемых параметров точности позиционирования. Другие управляющие устройства Рис.2.2. Обобщенная структурная схема системы управления механизмом перемещения где ПО- пульт оператора; ТО- технологическое оборудование; СУ- система управления. Модули: 1- управляющий; 2- информационный; 3-исполнительный; 4- программно-задающий; 5-расчета адаптивных элементов. Показанные на рис.2,2 основные потоки информации СУ робота могут быть описаны следующим образом [71]: 1 - информация задания траекторных перемещений манипулятора, логических дискретных сигналов с пульта обучения при программировании по методу обучения; 2 - информация о приёмо-выдаче массивов данных, связанных с алгоритмами управления системы и управляющей программы; 3 - информация о заданной программе движения манипулятора с учётом средств адаптации, данных контрольных измерений, управляющих логических командах, аварийных сигналах и т.д, на данном шаге программы; 4 - информация о результатах обработки заданных и текущих перемещений манипулятора, дополнительно возможных управляемых органов технологического оборудования и логической информации текущего состояния процесса управления; 5 - выходные логические сигналы и команды управления на манипулятор и технологическое оборудование; 6 - выходные геометрические сигналы управления приводами манипулятора и дополнительно возможными органами технологического оборудования; (7 )- информация о результатах контрольных измерений изделия; 8 входные логические сигналы об исполнении команд управления, сигналы запросов на обслуживание оборудования, блокировок и условий выполнения процесса управления; 9 - входные сигналы текущего координатного положения манипулятора и дополнительно возможных органов технологического оборудования; 10 - логические и геометрические сигналы от средств адаптации манипулятора; И - информация о взаимодействии с другими средствами автоматического управления (ЭВМ высшего уровня). Показанные на рис.2.2 основные потоки информации СУ имеют следующее математическое описание: 1 - содержит координаты точек начала и конца движения схвата и представляется в виде матрицы хи х21 Х = Х\п Х2п Элементы XI і представляют собой начальные точки движения, Х2І представляют собой конечные точки движения. При непрерывной траектории движения матрица X преобразуется в матрицу-столбец (при условии, чтоХ2і совпадает с Xli+1) следующего вида Х= [Х}\, XJ2, Хи, ...., XjJ, где п- количество промежуточных точек движения. 2 - данный поток информации содержит в себе сигналы подтверждающие факт приёма массивов данных управляющей программой и представляет собой некую матрицу-столбец, число элементов в которой равно числу условий в алгоритме управления; 3 - представляет собой несколько элементов объединённых в матрицу вида а= [a;, ci2,--., cifj, где а г номер заданной управляющей программы; aj- номер выполняемого шага программы; а3 ... ат- наличие аварийной ситуации (изменение значения любого из элемента а3 ... ат например, с "О" на "1" говорит о появлении аварийной ситуации определённого типа); ат ... ап резервные элементы, которые могут быть использованы для передачи данных контрольных измерений и т.д.; 5 - данный поток информации представляет собой совокупность управляющих сигналов на исполнительные приводы звеньев робота. При использовании в качестве исполнительных двигателей электродвигателей постоянного тока можно записать: где у- точка в которой робот находится в j момент времени; п- количество степеней подвижности. 6- геометрическое представление вектора 5 , т.е. какое перемещение соответствует приложению напряжения U за период времени t или за какое время будет совершенно перемещение х при напряжении управления U. (7 ) - содержит текущие значения параметров, влияющих на качество технологической обработки подложек, такие как точность позиционирования робота,
Алгоритмы управления роботом в составе комплекса фотолитографии
Данный алгоритм составлен для случая, когда имеется п пластин с к технологическими маршрутами (максимально 1 пластина - 1 технологический маршрут). Пластины могут перемещаться, как из загрузочной кассеты в приёмную, так и в ту же кассету. В комплексе имеется JV] позиций термообработки, N2 позиций центрифугирования (N 2- позиций проявления, N"- позиций нанесения) и N1 позиций на буфере накопителе. Основные технологические маршруты фотолитографии, как говорилось выше, могут быть 3 видов: - нанесение фоторезиста, нанесение фоторезиста с нанесением антиотражающего покрытия, проявления фоторезиста. Универсальный алгоритм работы робота в МКК (обеспечивающий выполнение требуемых технологических маршрутов) представлен на рис.3.1. Работа робота-перегрузчика в модульно-кластерном комплексе происходит следующим образом: В начале цикла (1) берется первая пластина из загрузочной кассеты (2) и в соответствии с заданным технологическим маршрутом обработки переносится на следующую позицию (3). После этого проверяется условие (4): есть ли пластины в загрузочной кассете не прошедшие обработку. Если таких пластин нет, то проверяется условие (5) наличия пластин в комплексе на любом из технологических модулей.
В случае выполнения условия (4) робот берет следующую пластину с одного из модулей загрузки (6) и в случае свободного технологического модуля (7) по ходу технологического маршрута переносит ее туда. В случае Рис. 3.1. Структурная схема алгоритма работы робота в МКК условия (5) происходит останов (8) и транспортный механизм возвращается в исходное положение. При выполнении условия (5) транспортный механизм дожидается ближайшую к схвату робота пластину и берет ее (9). Если требуемый модуль занят обработкой другой пластины, то пластина переносится на позицию буфера-накопителя (10), а если свободен - то переносится на следующий технологический модуль (11). После этого анализируется ситуация наличия пластин прошедших процесс обработки на любом из технологических модулей (12). Если такая пластина одна (13), то она переносится или на технологический модуль (если свободен), или на буфер накопитель (если требуемый технологический модуль занят). В случае нескольких обработанных пластин приоритет отдается пластинам, находящимся на модулях термообработки (14). Если таких нет, то проверяется наличие обработанных пластин на модулях центрифугирования (15). Далее пластина берется (16) схватом робота и в случае наличия свободного требуемого технологического модуля переносится туда, если нет то на буфер-накопитель. В случае отсутствия обработанных пластин на технологических модулях проверяется условие наличия пластин, чье время оставшееся до конца обработки меньше времени, требуемого на ее перенос на следующий модуль по ходу технологического маршрута (17). Если такая пластина есть, то транспортный механизм дожидается ее (18) и переносит либо на следующий технологический модуль (если он свободен), либо на буфер-накопитель. При отсутствии таких пластин работа идет с пластинами, находящимися на буфере-накопителе: проверяется условие наличия их (19). Если такие есть, то берется та пластина (20) для которой свободен следующий технологический модуль по ходу технологического процесса. В основе работы робота лежат следующие данные для СУ комплекса: технологические маршруты; матрицы рассчитанных траекторий (оптимальных) из каждой точки в каждую точку; матрицы рассчитанных усилий в каждом сочленении на основе матриц оптимальных траекторий; - матрица 1фИГ- матрица времён перемещения схвата робота от любой технической позиции к любой технической позиции.
Алгоритм работы робота в МКК при наличии аварийной ситуации (отсутствие пластины в охвате робота) показан на Структурная схема алгоритма работы робота в МКК при наличии аварийной ситуации Аварийной считается ситуация, при которой не срабатывает какой-то датчик или когда регулируемые параметры технологического процесса выходят за допустимые пределы, то есть вероятность повреждения или боя пластины. Также аварийными считаются такие ситуации при которых скорость на модулях центрифугирования или температура на модулях термообработки выходят за рамки предельно-допустимых отклонений. При аварийной ситуации все модули прекращают обработку пластин и возвращаются в исходное положение. Алгоритм начинается с обнаружения аварийной ситуации (1). Далее проверяется условие (2) наличия пластин в комплексе на технологических модулях. Если пластин в комплексе нет (3), то робот возвращается в свое исходное положение и ждет команды оператора об устранении причины аварийной ситуации и возможности продолжения работы по заданной программе. В случае выполнения условия (2), проверяется условие (4): есть ли пластина в схвате робота. При наличии такой пластины она переносится на позицию буфера-накопителя (7). В случае невыполнения условия (4) выполняется проверка условия (5): есть ли пластины в комплексе на модулях термообработки. В случае наличия такой пластины она переносится на позицию буфера-накопителя (7). Если условие (5) не выполняется то проверяется: нет ли пластин на модулях центрифугирования (6). В случае наличия такой пластины она переносится на буфер-накопитель (7), а в случае ее отсутствия алгоритм начинается заново. После возобновления работы комплекса (устранения причины аварийной ситуации), она идёт по исходному алгоритму (приведённому выше). Для обеспечения высоких требований, предъявляемых к точности позиционирования пластин на технологических позициях обработки, особенно на модулях центрифугирования необходима реализация алгоритма, показанного на рис.3.3 при подходе к соответствующему модулю.
