專利名稱：一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于真空設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
電子槍坩堝在電子束蒸發(fā)鍍膜過程中需要更換坩堝位置。生產(chǎn)過程中更換坩堝位置時(shí)偶爾會(huì)發(fā)生坩堝卡堝(坩堝在移動(dòng)過程中卡死)事件。常規(guī)的坩堝定位控制系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)按照單一方向轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行坩堝換位操作，不能發(fā)現(xiàn)并處理坩堝卡堝事件。當(dāng)發(fā)生卡堝事件后只能中止當(dāng)前的生產(chǎn)過程，打開真空室對(duì)坩堝進(jìn)行清理，影響生產(chǎn)并造成廢片率的增加。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)及控制方法，在坩堝定位過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)卡堝后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反復(fù)換向運(yùn)行，以擺脫卡死狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)坩堝雙向定位、卡堝檢測(cè)及卡堝處理功能。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)，其特征在于，包括PLC和位置檢測(cè)裝置；所述位置檢測(cè)裝置，為若干個(gè)，均勻置于坩堝旋轉(zhuǎn)軸的圓周上，用于將所述坩堝旋轉(zhuǎn)軸的角位移轉(zhuǎn)換為周期性電信號(hào)；所述PLC，連接所述位置檢測(cè)裝置，讀取所述周期性電信號(hào)，接收外部控制信號(hào)，輸出端連接用于驅(qū)動(dòng)坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。所述位置檢測(cè)裝置為編碼器。所述外部控制信號(hào)外部坩堝選擇開關(guān)控制的開關(guān)量控制信號(hào)。一種電子槍坩堝定位控制方法，包括以下步驟:檢測(cè)外部控制信號(hào)，如果是坩堝到位信號(hào)，則計(jì)算目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值；設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向；啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行后讀取編碼器計(jì)數(shù)值，計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度低于卡堝判斷速度，則對(duì)坩堝卡堝進(jìn)行處理，并返回到檢測(cè)外部控制信號(hào)步驟；如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于或等于卡堝判斷速度(轉(zhuǎn)動(dòng)速度預(yù)定值)，檢查編碼器計(jì)數(shù)值是否達(dá)到位置:如果沒有達(dá)到，則重新讀取編碼器計(jì)數(shù)值，返回到計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度步驟；如果達(dá)到，則停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值的計(jì)算方法為；目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值=坩堝坐標(biāo)值/360*分辨率；所述分辨率為編碼器旋轉(zhuǎn)360度發(fā)出的脈沖數(shù)。所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的計(jì)算方法為:由PLC定時(shí)讀取編碼器的計(jì)數(shù)值，根據(jù)2次讀取的差值和時(shí)間間隔計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度:電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度=(當(dāng)前計(jì)數(shù)值-前次計(jì)數(shù)值)/分辨率*360/時(shí)間間隔所述分辨率為編碼器旋轉(zhuǎn)360度發(fā)出的脈沖數(shù)。
所述對(duì)坩堝卡堝進(jìn)行處理，包括以下步驟:卡堝次數(shù)加I ;如果卡堝次數(shù)小于卡堝處理次數(shù)，則停止坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)，坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)方向反向，重新啟動(dòng)坩堝電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，讀取編碼器當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并根據(jù)編碼器計(jì)數(shù)值計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；如果卡堝次數(shù)大于或等于卡堝處理次數(shù)，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出卡堝處理失敗信號(hào)；如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于或等于卡堝判斷速度，檢查編碼器計(jì)數(shù)值是否達(dá)到位置:如果沒有達(dá)到，則讀取編碼器當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并根據(jù)編碼器計(jì)數(shù)值計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；如果達(dá)到，則停止電機(jī)運(yùn)行。所述外部控制信號(hào)如果是手動(dòng)控制信號(hào)，則判斷并根據(jù)最短路徑設(shè)置電機(jī)方向，啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，如果手動(dòng)控制信號(hào)解除，則停止電機(jī)運(yùn)行，返回到檢測(cè)外部控制信號(hào)步驟。所述外部控制信號(hào)如果是校正位置信號(hào)，則計(jì)算目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值；更改編碼器計(jì)數(shù)值，返回到檢測(cè)外部控制信號(hào)步驟。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1.在坩堝定位過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)異常；2.電機(jī)可雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)卡堝后，可驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過反復(fù)換向，擺脫卡堝；3.可在設(shè)備工作狀態(tài)下清除電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)異常，避免生產(chǎn)損失。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的實(shí)施例框圖；圖2為本發(fā)明總流程圖；圖3為本發(fā)明坩堝到位控制流程圖；圖4為本發(fā)明手動(dòng)坩堝位置控制流程圖；圖5為本發(fā)明校正坩堝位置流程圖；圖6為本發(fā)明卡堝處理流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)包括PLC、編碼器、步進(jìn)電機(jī)(含驅(qū)動(dòng)器)，其中:PLC為主控部件，其輸入端接收編碼器位置信號(hào)和外部坩堝控制信號(hào)，輸出端接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)；編碼器將為檢測(cè)裝置，負(fù)責(zé)將坩堝位置信息反饋給PLC ;夕卜部坩堝控制信號(hào)為開關(guān)量控制信號(hào)，用于選擇坩堝；電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)、交流減速電機(jī)，驅(qū)動(dòng)坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)。編碼器是一種測(cè)量角位移的設(shè)備，可以將角位移轉(zhuǎn)換為周期性電信號(hào)(脈沖)，編碼器旋轉(zhuǎn)360度發(fā)出的脈沖數(shù)稱為分辨率，編碼器的分辨率基本上都是2的整次冪。坩堝旋轉(zhuǎn)軸上安裝有編碼器，坩堝位置在圓周上均勻分布，依次為45度、135度、225度和315度，以編碼器2048分辨率為例，分別對(duì)應(yīng)編碼器計(jì)數(shù)值為256、768、1280和1792。PLC所讀取編碼器脈沖計(jì)數(shù)，稱為編碼器計(jì)數(shù)值，PLC根據(jù)編碼器計(jì)數(shù)值計(jì)算坩堝位置，計(jì)算方法為位置=計(jì)數(shù)值/分辨率*360。目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值是指將坩堝移動(dòng)到目標(biāo)位置時(shí)編碼器所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值，簡稱為目標(biāo)計(jì)數(shù)值。坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)PLC實(shí)時(shí)讀取編碼器計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于目標(biāo)計(jì)數(shù)值時(shí)停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值的計(jì)算方法是目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值=坩堝坐標(biāo)值/360*分辨率。坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，PLC定時(shí)(例如Is)讀取編碼器計(jì)數(shù)值，根據(jù)2次讀取的差值和時(shí)間間隔計(jì)算速度，計(jì)算方法為速度=(當(dāng)前計(jì)數(shù)值-前次計(jì)數(shù)值)/分辨率*360/時(shí)間間隔。每個(gè)坩堝都有一個(gè)固定的編碼器數(shù)值，編碼器當(dāng)前計(jì)數(shù)值與坩堝的編碼器計(jì)數(shù)值相等時(shí)，認(rèn)為坩堝到達(dá)位置。坩堝坐標(biāo)值是預(yù)先設(shè)置好的，如果系統(tǒng)為常規(guī)的4坩堝系統(tǒng)，坩堝在圓周上是均勻分布的，則此時(shí)坩堝坐標(biāo)分別是45度、135度、225度和315度?？▓逄幚淼幕痉椒ㄊ峭ㄟ^電機(jī)反復(fù)反轉(zhuǎn)到位目標(biāo)位置，例如發(fā)生卡堝后(順時(shí)針方向卡堝)，電機(jī)反轉(zhuǎn)試圖到達(dá)目標(biāo)位置(逆時(shí)針移動(dòng))，如果反轉(zhuǎn)后也卡堝，則再次反轉(zhuǎn)進(jìn)行試探(順時(shí)針移動(dòng))，如果試探失敗，則再次反轉(zhuǎn)(逆時(shí)針移動(dòng))，以此類推。但反復(fù)試探不能無限制進(jìn)行下去，一般設(shè)為最多3次，如果3次都失敗，系統(tǒng)任務(wù)徹底卡死。坩堝更換時(shí)可以順時(shí)針移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可以逆時(shí)針移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)根據(jù)2種路徑的長短進(jìn)行判斷，使用最短路徑。堝每個(gè)位置都有一個(gè)固定的編碼器計(jì)數(shù)值，由坩堝坐標(biāo)計(jì)算獲得，通過PLC編碼器指令可以實(shí)現(xiàn)更改PLC系統(tǒng)的當(dāng)前計(jì)數(shù)值功能。發(fā)生卡堝時(shí)坩堝徹底不轉(zhuǎn)或者速度很低，當(dāng)電機(jī)速度低于一個(gè)指定值時(shí)，任務(wù)卡堝發(fā)生，該數(shù)值一般設(shè)為0.1轉(zhuǎn)/分。如圖2所示，本發(fā)明方法包括以下步驟:設(shè)備上電，初始化系統(tǒng)；檢測(cè)外部控制信號(hào)；如果是坩堝到位信號(hào)，執(zhí)行坩堝到位控制流程；如果是手動(dòng)控制，執(zhí)行手動(dòng)坩堝位置控制流程；如果是校正位置信號(hào)，執(zhí)行校正位置流程。如圖3所示，坩堝到位控制包括以下步驟:步驟I，計(jì)算目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值；步驟2，設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向；步驟3，啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；步驟4，讀取編碼器計(jì)數(shù)值，計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；步驟5，如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度低于0.1轉(zhuǎn)/分，執(zhí)行卡堝處理流程；步驟6，如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于等于0.1轉(zhuǎn)/分，檢查編碼器計(jì)數(shù)值是否達(dá)到；步驟7，如果沒有達(dá)到，返回到步驟4 ；步驟8,達(dá)到預(yù)定值,停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)?？▓迮袛嗨俣葹?發(fā)生卡堝時(shí)坩堝徹底不轉(zhuǎn)或者速度很低，當(dāng)電機(jī)速度低于一個(gè)指定值時(shí)，任務(wù)卡堝發(fā)生，該數(shù)值一般設(shè)為0.1轉(zhuǎn)/分。每個(gè)坩堝都有一個(gè)固定的編碼器數(shù)值，編碼器當(dāng)前計(jì)數(shù)值與坩堝的編碼器計(jì)數(shù)值相等時(shí)，認(rèn)為坩堝到達(dá)。如圖4所示，手動(dòng)坩堝位置控制流程包括以下步驟:判斷電機(jī)方向；設(shè)置電機(jī)方向；啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；等待手動(dòng)控制信號(hào)解除；停止電機(jī)運(yùn)行。如圖5所示，校正坩堝位置流程包括以下步驟:計(jì)算目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值；更改編碼器計(jì)數(shù)值。如圖6所示，卡堝處理流程包括以下步驟:步驟I，卡堝次數(shù)清零；
步驟2，停止坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟3，坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)方向反向；步驟4，重新啟動(dòng)坩堝電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟5，讀取編碼器當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并根據(jù)編碼器計(jì)數(shù)值計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；步驟6，如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度低于卡堝判斷速度，卡堝事件發(fā)生；步驟7，卡堝事件發(fā)生，卡堝次數(shù)加I ;步驟8，如果卡堝次數(shù)小于卡堝處理次數(shù)，返回步驟2，；步驟9，如果卡堝次數(shù)大于等于卡堝處理次數(shù)，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出卡堝處理失敗信號(hào);步驟10，如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于等于0.1轉(zhuǎn)/分，檢查編碼器計(jì)數(shù)值是否達(dá)到(坩堝到位);步驟11，如果沒有達(dá)到，返回步驟5 ；步驟12，達(dá)到計(jì)數(shù)值，停止電機(jī)運(yùn)行?？▓逄幚淼幕痉椒ㄊ峭ㄟ^電機(jī)反復(fù)反轉(zhuǎn)到位目標(biāo)位置，例如發(fā)生卡堝后(順時(shí)針方向卡堝)，電機(jī)反轉(zhuǎn)試圖到達(dá)目標(biāo)位置(逆時(shí)針移動(dòng))，如果反轉(zhuǎn)后也卡堝，則再次反轉(zhuǎn)進(jìn)行試探(順時(shí)針移動(dòng))，如果試探失敗，則再次反轉(zhuǎn)(逆時(shí)針移動(dòng))，以此類推。但反復(fù)試探不能無限制進(jìn)行下去，一般設(shè)為最多3次，如果3次都失敗，系統(tǒng)任務(wù)徹底卡死。坩堝更換時(shí)可以順時(shí)針移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可以逆時(shí)針移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)根據(jù)2種路徑的長短進(jìn)行判斷，使用最短路徑。坩堝每個(gè)位置都有一個(gè)固定的編碼器計(jì)數(shù)值，由坩堝坐標(biāo)計(jì)算獲得，通過PLC編碼器指令可以實(shí)現(xiàn)更改PLC系統(tǒng)的當(dāng)前計(jì)數(shù)值功能。
權(quán)利要求
1.一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)，其特征在于，包括PLC和位置檢測(cè)裝置； 所述位置檢測(cè)裝置，為若干個(gè)，均勻置于坩堝旋轉(zhuǎn)軸的圓周上，用于將所述坩堝旋轉(zhuǎn)軸的角位移轉(zhuǎn)換為周期性電信號(hào)； 所述PLC，連接所述位置檢測(cè)裝置，讀取所述周期性電信號(hào)，接收外部控制信號(hào)，輸出端連接用于驅(qū)動(dòng)坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)及控制方法，其特征在于，所述位置檢測(cè)裝置為編碼器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)及控制方法，其特征在于，所述外部控制信號(hào)為外部坩堝選擇開關(guān)控制的開關(guān)量控制信號(hào)。
4.一種電子槍坩堝定位控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 檢測(cè)外部控制信號(hào)，如果是坩堝到位信號(hào)，則計(jì)算目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值；設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向；啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行后讀取編碼器計(jì)數(shù)值，計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度低于卡堝判斷速度，則對(duì)坩堝卡堝進(jìn)行處理，并返回到檢測(cè)外部控制信號(hào)步驟；如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于或等于卡堝判斷速度，檢查編碼器計(jì)數(shù)值是否達(dá)到位置:如果沒有達(dá)到，則重新讀取編碼器計(jì)數(shù)值，返回到計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度步驟；如果達(dá)到，則停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子槍坩堝定位控制方法，其特征在于，所述目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值的計(jì)算方法為； 目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值=坩堝坐標(biāo)值/360*分辨率； 所述分辨率為編碼器旋轉(zhuǎn)360度發(fā)出的脈沖數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子槍坩堝定位控制方法，其特征在于，所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的計(jì)算方法為:由PLC定時(shí)讀取編碼器的計(jì)數(shù)值，根據(jù)2次讀取的差值和時(shí)間間隔計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度: 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度=(當(dāng)前計(jì)數(shù)值-前次計(jì)數(shù)值)/分辨率*360/時(shí)間間隔 所述分辨率為編碼器旋轉(zhuǎn)360度發(fā)出的脈沖數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子槍坩堝定位控制方法，其特征在于，所述對(duì)坩堝卡堝進(jìn)行處理，包括以下步驟:卡堝次數(shù)加I ;如果卡堝次數(shù)小于卡堝處理次數(shù)，則停止坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)，坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)方向反向，重新啟動(dòng)坩堝電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，讀取編碼器當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并根據(jù)編碼器計(jì)數(shù)值計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；如果卡堝次數(shù)大于或等于卡堝處理次數(shù)，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出卡堝處理失敗信號(hào)；如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于或等于卡堝判斷速度，檢查編碼器計(jì)數(shù)值是否達(dá)到位置:如果沒有達(dá)到，則讀取編碼器當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并根據(jù)編碼器計(jì)數(shù)值計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；如果達(dá)到，則停止電機(jī)運(yùn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子槍坩堝定位控制方法，其特征在于，所述外部控制信號(hào)如果是手動(dòng)控制信號(hào)，則判斷并根據(jù)最短路徑設(shè)置電機(jī)方向，啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，如果手動(dòng)控制信號(hào)解除，則停止電機(jī)運(yùn)行，返回到檢測(cè)外部控制信號(hào)步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子槍坩堝定位控制方法，其特征在于，所述外部控制信號(hào)如果是校正位置信號(hào)，則計(jì)算目標(biāo)位置編碼器計(jì)數(shù)值；更改編碼器計(jì)數(shù)值，返回到檢測(cè)外部控制信號(hào)步驟。
全文摘要
一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)及控制方法，屬于真空設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。常規(guī)的坩堝定位控制系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)按照單一方向轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行坩堝換位操作，不能發(fā)現(xiàn)并處理坩堝卡堝事件，影響生產(chǎn)并造成廢片率的增加。針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電子槍坩堝定位控制系統(tǒng)，包括PLC、編碼器和電機(jī)(含驅(qū)動(dòng)器)，在坩堝定位過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)卡堝后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反復(fù)換向運(yùn)行，以擺脫卡死狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)坩堝雙向定位、卡堝檢測(cè)及卡堝處理功能。
文檔編號(hào)G05B19/05GK103092217SQ20121059114
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者戚暉, 劉定文, 李重茂, 梁學(xué)慧 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器股份有限公司