CN103092217B - 一种电子枪坩埚定位控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电子枪坩埚定位控制系统及控制方法，属于真空设备技术领域。常规的坩埚定位控制系统只能实现按照单一方向转动进行坩埚换位操作，不能发现并处理坩埚卡埚事件，影响生产并造成废片率的增加。针对上述存在的技术问题，本发明提供一种电子枪坩埚定位控制系统，包括PLC、编码器和电机（含驱动器），在坩埚定位过程中实时监测电机转动状态，发现卡埚后，驱动电机反复换向运行，以摆脱卡死状态，实现坩埚双向定位、卡埚检测及卡埚处理功能。

Description

一种电子枪坩埚定位控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于真空设备技术领域，特别是涉及一种电子枪坩埚定位控制系统及控制方法。

背景技术

电子枪坩埚在电子束蒸发镀膜过程中需要更换坩埚位置。生产过程中更换坩埚位置时偶尔会发生坩埚卡埚（坩埚在移动过程中卡死）事件。常规的坩埚定位控制系统只能实现按照单一方向转动进行坩埚换位操作，不能发现并处理坩埚卡埚事件。当发生卡埚事件后只能中止当前的生产过程，打开真空室对坩埚进行清理，影响生产并造成废片率的增加。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种电子枪坩埚定位控制系统及控制方法，在坩埚定位过程中实时监测电机转动状态，发现卡埚后，驱动电机反复换向运行，以摆脱卡死状态，实现坩埚双向定位、卡埚检测及卡埚处理功能。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种电子枪坩埚定位控制系统，其特征在于，包括PLC和位置检测装置；

所述位置检测装置，为若干个，均匀置于坩埚旋转轴的圆周上，用于将所述坩埚旋转轴的角位移转换为周期性电信号；

所述PLC，连接所述位置检测装置，读取所述周期性电信号，接收外部控制信号，输出端连接用于驱动坩埚转动的电机的驱动器。

所述位置检测装置为编码器。

所述外部控制信号外部坩埚选择开关控制的开关量控制信号。

一种电子枪坩埚定位控制方法，包括以下步骤：

检测外部控制信号，如果是坩埚到位信号，则计算目标位置编码器计数值；设置电机转动方向；启动电机运行后读取编码器计数值，计算电机转动速度；如果电机转动速度低于卡埚判断速度，则对坩埚卡埚进行处理，并返回到检测外部控制信号步骤；如果电机转动速度大于或等于卡埚判断速度（转动速度预定值），检查编码器计数值是否达到位置：如果没有达到，则重新读取编码器计数值，返回到计算电机转动速度步骤；如果达到，则停止电机转动。

所述目标位置编码器计数值的计算方法为；

目标位置编码器计数值=坩埚坐标值/360*分辨率；所述分辨率为编码器旋转360度发出的脉冲数。

所述电机转动速度的计算方法为：由PLC定时读取编码器的计数值，根据2次读取的差值和时间间隔计算电机转动速度：

电机转动速度=(当前计数值-前次计数值)/分辨率*360/时间间隔所述分辨率为编码器旋转360度发出的脉冲数。

所述对坩埚卡埚进行处理，包括以下步骤：卡埚次数加1；如果卡埚次数小于卡埚处理次数，则停止坩埚转动，坩埚转动方向反向，重新启动坩埚电机转动，读取编码器当前计数值，并根据编码器计数值计算电机转动速度；如果卡埚次数大于或等于卡埚处理次数，停止电机转动，输出卡埚处理失败信号；如果电机转动速度大于或等于卡埚判断速度，检查编码器计数值是否达到位置：如果没有达到，则读取编码器当前计数值，并根据编码器计数值计算电机转动速度；如果达到，则停止电机运行。

所述外部控制信号如果是手动控制信号，则判断并根据最短路径设置电机方向，启动电机运行，如果手动控制信号解除，则停止电机运行，返回到检测外部控制信号步骤。

所述外部控制信号如果是校正位置信号，则计算目标位置编码器计数值；更改编码器计数值，返回到检测外部控制信号步骤。

本发明具有以下优点：

1.在坩埚定位过程中实时监测电机转动状态，可及时发现转动异常；

2.电机可双向转动，发现卡埚后，可驱动电机通过反复换向，摆脱卡埚；

3.可在设备工作状态下清除电机转动异常，避免生产损失。

附图说明

图1为本发明系统的实施例框图；

图2为本发明总流程图；

图3为本发明坩埚到位控制流程图；

图4为本发明手动坩埚位置控制流程图；

图5为本发明校正坩埚位置流程图；

图6为本发明卡埚处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明一种电子枪坩埚定位控制系统包括PLC、编码器、步进电机（含驱动器），其中：PLC为主控部件，其输入端接收编码器位置信号和外部坩埚控制信号，输出端接电机驱动器控制步进电机；编码器将为检测装置，负责将坩埚位置信息反馈给PLC；外部坩埚控制信号为开关量控制信号，用于选择坩埚；电机为步进电机、交流伺服电机、交流减速电机，驱动坩埚转动。

编码器是一种测量角位移的设备，可以将角位移转换为周期性电信号（脉冲），编码器旋转360度发出的脉冲数称为分辨率，编码器的分辨率基本上都是2的整次幂。

坩埚旋转轴上安装有编码器，坩埚位置在圆周上均匀分布，依次为45度、135度、225度和315度，以编码器2048分辨率为例，分别对应编码器计数值为256、768、1280和1792。

PLC所读取编码器脉冲计数，称为编码器计数值，PLC根据编码器计数值计算坩埚位置，计算方法为位置=计数值/分辨率*360。

目标位置编码器计数值是指将坩埚移动到目标位置时编码器所对应的计数值，简称为目标计数值。坩埚转动时，当PLC实时读取编码器计数值，当计数值等于目标计数值时停止电机转动。目标位置编码器计数值的计算方法是目标位置编码器计数值=坩埚坐标值/360*分辨率。

坩埚转动时，PLC定时（例如1s）读取编码器计数值，根据2次读取的差值和时间间隔计算速度，计算方法为速度=(当前计数值-前次计数值)/分辨率*360/时间间隔。

每个坩埚都有一个固定的编码器数值，编码器当前计数值与坩埚的编码器计数值相等时，认为坩埚到达位置。

坩埚坐标值是预先设置好的，如果系统为常规的4坩埚系统，坩埚在圆周上是均匀分布的，则此时坩埚坐标分别是45度、135度、225度和315度。

卡埚处理的基本方法是通过电机反复反转到位目标位置，例如发生卡埚后（顺时针方向卡埚），电机反转试图到达目标位置（逆时针移动），如果反转后也卡埚，则再次反转进行试探（顺时针移动），如果试探失败，则再次反转（逆时针移动），以此类推。但反复试探不能无限制进行下去，一般设为最多3次，如果3次都失败，系统任务彻底卡死。

坩埚更换时可以顺时针移动实现，也可以逆时针移动实现，系统根据2种路径的长短进行判断，使用最短路径。

埚每个位置都有一个固定的编码器计数值，由坩埚坐标计算获得，通过PLC编码器指令可以实现更改PLC系统的当前计数值功能。

发生卡埚时坩埚彻底不转或者速度很低，当电机速度低于一个指定值时，任务卡埚发生，该数值一般设为0.1转/分。

如图2所示，本发明方法包括以下步骤：设备上电，初始化系统；检测外部控制信号；如果是坩埚到位信号，执行坩埚到位控制流程；如果是手动控制，执行手动坩埚位置控制流程；如果是校正位置信号，执行校正位置流程。

如图3所示，坩埚到位控制包括以下步骤：

步骤1，计算目标位置编码器计数值；

步骤2，设置电机转动方向；

步骤3，启动电机运行；

步骤4，读取编码器计数值，计算电机转动速度；

步骤5，如果电机转动速度低于0.1转/分，执行卡埚处理流程；

步骤6，如果电机转动速度大于等于0.1转/分，检查编码器计数值是否达到；

步骤7，如果没有达到，返回到步骤4；

步骤8，达到预定值，停止电机转动。

卡埚判断速度为：发生卡埚时坩埚彻底不转或者速度很低，当电机速度低于一个指定值时，任务卡埚发生，该数值一般设为0.1转/分。每个坩埚都有一个固定的编码器数值，编码器当前计数值与坩埚的编码器计数值相等时，认为坩埚到达。

如图4所示，手动坩埚位置控制流程包括以下步骤：判断电机方向；设置电机方向；启动电机运行；等待手动控制信号解除；停止电机运行。

如图5所示，校正坩埚位置流程包括以下步骤：计算目标位置编码器计数值；更改编码器计数值。

如图6所示，卡埚处理流程包括以下步骤：

步骤1，卡埚次数清零；

步骤2，停止坩埚转动；

步骤3，坩埚转动方向反向；

步骤4，重新启动坩埚电机转动；

步骤5，读取编码器当前计数值，并根据编码器计数值计算电机转动速度；

步骤6，如果电机转动速度低于卡埚判断速度，卡埚事件发生；

步骤7，卡埚事件发生，卡埚次数加1；

步骤8，如果卡埚次数小于卡埚处理次数，返回步骤2,；

步骤9，如果卡埚次数大于等于卡埚处理次数，停止电机转动，输出卡埚处理失败信号；

步骤10，如果电机转动速度大于等于0.1转/分，检查编码器计数值是否达到（坩埚到位）；

步骤11，如果没有达到，返回步骤5；

步骤12，达到计数值，停止电机运行。

卡埚处理的基本方法是通过电机反复反转到位目标位置，例如发生卡埚后（顺时针方向卡埚），电机反转试图到达目标位置（逆时针移动），如果反转后也卡埚，则再次反转进行试探（顺时针移动），如果试探失败，则再次反转（逆时针移动），以此类推。但反复试探不能无限制进行下去，一般设为最多3次，如果3次都失败，系统任务彻底卡死。

坩埚更换时可以顺时针移动实现，也可以逆时针移动实现，系统根据2种路径的长短进行判断，使用最短路径。

坩埚每个位置都有一个固定的编码器计数值，由坩埚坐标计算获得，通过PLC编码器指令可以实现更改PLC系统的当前计数值功能。

Claims (6)

1.一种电子枪坩埚定位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测外部控制信号，如果是坩埚到位信号，则计算目标位置编码器计数值；设置电机转动方向；启动电机运行后读取编码器计数值，计算电机转动速度；如果电机转动速度低于卡埚判断速度，则对坩埚卡埚进行处理，并返回到检测外部控制信号步骤；如果电机转动速度大于或等于卡埚判断速度，检查编码器计数值是否达到位置：如果没有达到，则重新读取编码器计数值，返回到计算电机转动速度步骤；如果达到，则停止电机转动。

2.根据权利要求1所述的一种电子枪坩埚定位控制方法，其特征在于，所述目标位置编码器计数值的计算方法为；

目标位置编码器计数值＝坩埚坐标值/360*分辨率；

所述分辨率为编码器旋转360度发出的脉冲数。

3.根据权利要求1所述的一种电子枪坩埚定位控制方法，其特征在于，所述电机转动速度的计算方法为：由PLC定时读取编码器的计数值，根据2次读取的差值和时间间隔计算电机转动速度：

电机转动速度＝(当前计数值-前次计数值)/分辨率*360/时间间隔

所述分辨率为编码器旋转360度发出的脉冲数。

4.根据权利要求1所述的一种电子枪坩埚定位控制方法，其特征在于，所述对坩埚卡埚进行处理，包括以下步骤：卡埚次数加1；如果卡埚次数小于卡埚处理次数，则停止坩埚转动，坩埚转动方向反向，重新启动坩埚电机转动，读取编码器当前计数值，并根据编码器计数值计算电机转动速度；如果卡埚次数大于或等于卡埚处理次数，停止电机转动，输出卡埚处理失败信号；如果电机转动速度大于或等于卡埚判断速度，检查编码器计数值是否达到位置：如果没有达到，则读取编码器当前计数值，并根据编码器计数值计算电机转动速度；如果达到，则停止电机运行。

5.根据权利要求1所述的一种电子枪坩埚定位控制方法，其特征在于，所述外部控制信号如果是手动控制信号，则判断并根据最短路径设置电机方向，启动电机运行，如果手动控制信号解除，则停止电机运行，返回到检测外部控制信号步骤。

6.根据权利要求1所述的一种电子枪坩埚定位控制方法，其特征在于，所述外部控制信号如果是校正位置信号，则计算目标位置编码器计数值；更改编码器计数值，返回到检测外部控制信号步骤。