CN117406686B - 一种氘灯制备产线制造和质量检测控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氘灯制备产线制造和质量检测控制方法及装置，属于自动化检测和质量管理领域。本发明实施例公开了一种氘灯制备产线制造和质量检测控制方法及装置。其中，该方法包括：通过预置电流源对氘灯灯丝进行预热，测量预置电源冷热比得到温度控制参数；根据温度控制参数选择运行通道，向运行通道输出恒定电流点亮制备产线的氘灯；对制备产线进行数据采集得到状态信息数据；解析状态信息数据，建立过程控制预测模型；根据过程控制预测模型对制备产线的状态进行预测得到控制信息；对比实时采集状态信息数据与控制信息，对氘灯制备产线的设备实施远程控制。实现了分布式控制系统，全自动采集制备产线的品质信息，提高氘灯生产效率和产品质量。
Description
技术领域
本发明属于生产管理技术领域，具体涉及一种氘灯制备产线制造和质量检测控制方法及装置。
背景技术
氘气灯（简称氘灯），是一种能产生160~400nm紫外连续光谱的光电器件，用于半导体制造、光学测量、特种化学反应专业用途，氘气灯管在制造过程中，通常采用对应型号的驱动器作为灯管的供电和检测灯管的最终数据，并判定其电气参数指标。生产线将配备多种不同型号的驱动器，驱动器个体性能的差异也会引入灯管性能的检测误差。
目前仍存在以下待改进的地方：
（1）在生产过程中，传统生产控制方式受到操作人员经验，动作，情绪影响，重复精度差。生产过程中采用与灯对应的驱动器完成整个检测流程，完全受制于驱动器的性能，流程的“中间参数”只能定性了解，从而制成产品指标存在差异。
（2）传统质检系统布线复杂，成本高，系统的可靠性、抗干扰性和灵活性，使得扩展不方便，随着地域的分散以及系统的复杂性，使控制系统的维护与故障诊断问题难以解决。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种氘灯制备产线制造和质量检测控制方法及装置，
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
S1：采集制备产线的氘灯信息得到型号数据、灯丝温度系数，通过预置电源和预热方法对所述制备产线的氘灯进行预热得到预热数据，根据所述型号数据测量预置电源的冷阻和热阻的比值得到冷热比，根据所述灯丝温度系数和所述冷热比得到温度控制参数；
S2：预设阳极恒流源，根据所述温度控制参数选择继电器，接通相应电阻，通过所述阳极恒流源向所述制备产线发送恒定电流，并通过触发高压电源发送脉冲信号至驱动电路对所述脉冲信号进行放大得到驱动信号，通过屏蔽导线将所述驱动信号传输至输出电路，提高所述输出电路的电流，将所述电流传输至高压脉冲变压器提升所述输出电路的电压，通过所述电压触发所述制备产线中的电源控制开关点亮所述制备产线的氘灯；
S3：预设采样周期，通过预置电源对所述制备产线的氘灯进行预热得到预热数据，设置控制参数，根据所述控制参数对所述制备产线进行数据采集得到所述制备产线的状态信息数据，将同一采样周期内的所述预热数据和所述状态信息数据存储至数据库；
S4：解析所述状态信息数据得到周期数据、突发数据以及设备数据，根据所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据建立过程控制预测模型；
S5：根据所述过程控制预测模型对所述制备产线的状态信息进行预测得到控制输出向量，对所述控制输出向量进行时延修正得到控制信息；
S6：通过微处理机对比实时采集的所述状态信息数据与所述控制信息得到调节信号，根据所述调节信号对所述氘灯制备产线的设备进行远程控制。
具体地，所述驱动电路采用两个参数相同的功率BJT管，对正负半周的波形进行放大。
具体地，所述预热方法具体包括：获取灯丝型号，若所述灯丝型号为低阻灯丝，则加载1.3A电流对所述灯丝预热20分钟，重复5次后关闭所述灯丝预热电源，若所述灯丝型号为高阻灯丝，则加载0.35A电流对所述灯丝预热20分钟，重复5次后关闭所述灯丝预热电源。
具体地，所述状态信息数据的采集方法为：
获取采样信号，通过将所述采样信号的相位控制字信息映射为正弦波幅度得到数字量信号；
通过滤波器对所述数字量信号进行抽取得到低速率数据，计算公式为：
，
其中，H为传递函数，Z为幅频响应，f为抽取后的数据率，D为抽取率，e为自然数，j为幅频特性参数，W为频率，M为延迟因子，N为抽取阶数；
对所述低速率数据添加时间字段得到状态信息数据。
具体地，所述步骤S4具体包括：
预设控制规则，根据所述控制规则建立模糊条件语句和模糊子集，将所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据转换为离散量，通过所述离散量对应所述模糊子集，计算公式为：
，
其中，y为离散量，n为离散尺度，x为精确量，a为精确量区间下限，b为精确量区间上限；
根据所述模糊条件语句与所述模糊子集建立过程控制预测模型，将所述离散量作为控制量，将所述控制量在时间上的误差作为输入变量，将所述控制量的变化作为输出变量。
具体地，所述时延修正包括转换时延、缓存时延、传输时延、解析时延；其中，所述转换时延为数据采集过程中产生的数据信息转换为网络传输格式所用的时间，所述缓存时延为所述数据信息在发送缓存中等待MAC协议发送的时间，所述传输时延为物理传输通道上的信号传输时间，所述解析时延为所述数据信息转换为控制系统可执行信息的时间。
一种氘灯制备产线制造和质量检测控制装置，包括氘灯产线控制模块、电源控制模块、数据采集模块、过程预测控制模块、时延处理模块、远程控制模块；
所述氘灯产线控制模块用于采集制备产线的氘灯信息得到型号数据、灯丝温度系数，根据所述型号数据测量预置电源的冷阻和热阻的比值得到冷热比，根据所述灯丝温度系数和所述冷热比得到温度控制参数；
所述电源控制模块用于预设阳极恒流源，根据所述温度控制参数选择继电器，接通相应电阻，通过所述阳极恒流源向所述制备产线发送恒定电流，并通过触发高压电源发送脉冲信号至驱动电路对所述脉冲信号进行放大得到驱动信号，通过屏蔽导线将所述驱动信号传输至输出电路，提高所述输出电路的电流，将所述电流传输至高压脉冲变压器提升所述输出电路的电压，通过所述电压触发所述制备产线中的电源控制开关点亮所述制备产线的氘灯；
所述数据采集模块用于对所述制备产线的氘灯进行预热得到预热数据，设置控制参数，根据所述控制参数对所述制备产线进行数据采集得到所述制备产线的状态信息数据，将同一采样周期内的所述预热数据和所述状态信息数据存储至数据库；
所述过程预测控制模块用于解析所述状态信息数据得到周期数据、突发数据以及设备数据，根据所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据建立过程控制预测模型；
所述时延处理模块用于对所述制备产线的状态信息进行预测得到控制输出向量，对所述控制输出向量进行时延修正得到控制信息；
所述远程控制模块用于通过微处理机对比实时采集的所述状态信息数据与所述控制信息得到调节信号，根据所述调节信号对所述氘灯制备产线的设备进行远程控制。
本发明的有益效果为：
（1）通过设置多项检测装置，综合各项受控要求，综合了氘灯生产线多类工序原专用设备，集合为一体，取代分散的驱动器，快速采集数据，及时反馈产品各工序的受控状态，分析偏差，显示优劣，并统计产线的性能/数据趋势。大大提高生产效率和氘气灯的产品质量。通过本发明的装置，精确控制整个过程，并且可以参照产品的不同要求，实时/精确改变控制参数，探索更好的性能效果。
（2）通过设置分布式的控制系统，来取代独立控制系统，通过网络来连接系统的传感器、控制器及执行器等主要部件，并通过网络来传输和交换系统中的信号和数据，从而避免了彼此间专线间的敷设，实现资源共享、远程操作和控制，提高系统的诊断能力，方便系统的安装与维护，并且能有效地减少系统的重量和体积，增加系统的灵活性和可靠性；对各工序所产生数据，作动态监控，自动测量/分析/统计/绘制图表，对敏感参数（触发高压值，阳极压降值）进行定量统计。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的一种氘灯制备产线制造和质量检测控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1，一种氘灯制备产线制造和质量检测控制方法；
S1：采集制备产线的氘灯信息得到型号数据、灯丝温度系数，通过预置电源和预热方法对所述制备产线的氘灯进行预热得到预热数据，根据所述型号数据测量预置电源的冷阻和热阻的比值得到冷热比，根据所述灯丝温度系数和所述冷热比得到温度控制参数；
S2：预设阳极恒流源，根据所述温度控制参数选择继电器，接通相应电阻，通过所述阳极恒流源向所述制备产线发送恒定电流，并通过触发高压电源发送脉冲信号至驱动电路对所述脉冲信号进行放大得到驱动信号，通过屏蔽导线将所述驱动信号传输至输出电路，提高所述输出电路的电流，将所述电流传输至高压脉冲变压器提升所述输出电路的电压，通过所述电压触发所述制备产线中的电源控制开关点亮所述制备产线的氘灯；
S3：预设采样周期，通过预置电源对所述制备产线的氘灯进行预热得到预热数据，设置控制参数，根据所述控制参数对所述制备产线进行数据采集得到所述制备产线的状态信息数据，将同一采样周期内的所述预热数据和所述状态信息数据存储至数据库；
S4：解析所述状态信息数据得到周期数据、突发数据以及设备数据，根据所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据建立过程控制预测模型；
S5：根据所述过程控制预测模型对所述制备产线的状态信息进行预测得到控制输出向量，对所述控制输出向量进行时延修正得到控制信息；
S6：通过微处理机对比实时采集的所述状态信息数据与所述控制信息得到调节信号，根据所述调节信号对所述氘灯制备产线的设备进行远程控制。
具体地，所述驱动电路采用两个参数相同的功率BJT管，对正负半周的波形进行放大。
本实施例中，采用互补推挽式光耦合的IGBT驱动电路，光耦的前级、后级分别采用独立的12V和15V直流供电，并且相互之间隔离，以确保IGBT可靠地通断并提高抗干扰能力，在IGBT栅极与射极间加入限辐电路防止电压过高，并在电路中增加缓冲吸收电路防止IGBT的集电极和发射极产生的浪涌尖峰电压击穿电路。
具体地，所述预热方法具体包括：获取所述灯丝型号，若所述灯丝型号为低阻灯丝，则加载1.3A电流对所述灯丝预热20分钟，重复5次后关闭所述灯丝预热电源，若所述灯丝型号为高阻灯丝，则加载0.35A电流对所述灯丝预热20分钟，重复5次后关闭所述灯丝预热电源。
具体地，所述状态信息数据的采集方法为：
获取采样信号，通过将所述采样信号的相位控制字信息映射为正弦波幅度得到数字量信号；
通过滤波器对所述数字量信号进行抽取得到低速率数据，计算公式为：
，
其中，H为传递函数，Z为幅频响应，f为抽取后的数据率，D为抽取率，e为自然数，j为幅频特性参数，W为频率，M为延迟因子，N为抽取阶数；
对所述低速率数据添加时间字段得到状态信息数据。
本实施例中，采用Nyquist采样定理，将已经量化的离散数据通过FPGA发送至数模转换器 PCM1753进行信号输出，经过后级的调理电路进行原始信号的重建。将相应波形幅值使用Matlab生成.coe文件然后将.coe文件导入FPGA内部ROM，用户在上位机软件进行内置信号源波形输出选择，上位机下发指令至FPGA处理，以相位码作为地址，对存有幅值码的查找表进行寻址访问，完成相位幅值的转换过程。
具体地，所述步骤S4具体包括：
预设控制规则，根据所述控制规则建立模糊条件语句和模糊子集，将所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据转换为离散量，通过所述离散量对应所述模糊子集，计算公式为：
，
其中，y为离散量，n为离散尺度，x为精确量，a为精确量区间下限，b为精确量区间上限；
根据所述模糊条件语句与所述模糊子集建立过程控制预测模型，将所述离散量作为控制量，将所述控制量在时间上的误差作为输入变量，将所述控制量的变化作为输出变量。
本实施例中，通过A/D、D/A转换接口实现与模拟环节的连接，构成闭环的反馈控制系统。选择｛负大，负中，负小，零，正小，正中，正大｝作为控制器输入输出状态的词集，采样时刻的预测输出的偏差及偏差变化率作为模糊控制器的输入量，计算出模糊隶属度函数曲线与横坐标所围成的面积的重心作为模糊推理的输出量，将预测模型算出的输出量作为模糊补偿量。
具体地，所述时延修正包括转换时延、缓存时延、传输时延、解析时延；其中，所述转换时延为数据采集过程中产生的数据信息转换为网络传输格式所用的时间，所述缓存时延为所述数据信息在发送缓存中等待MAC协议发送的时间，所述传输时延为物理传输通道上的信号传输时间，所述解析时延为所述数据信息转换为控制系统可执行信息的时间。
一种氘灯制备产线制造和质量检测控制装置，包括氘灯产线控制模块、电源控制模块、数据采集模块、过程预测控制模块、时延处理模块、远程控制模块；
所述氘灯产线控制模块用于采集制备产线的氘灯信息得到型号数据、灯丝温度系数，根据所述型号数据测量预置电源的冷阻和热阻的比值得到冷热比，根据所述灯丝温度系数和所述冷热比得到温度控制参数；
所述电源控制模块用于预设阳极恒流源，根据所述温度控制参数选择继电器，接通相应电阻，通过所述阳极恒流源向所述制备产线发送恒定电流，并通过触发高压电源发送脉冲信号至驱动电路对所述脉冲信号进行放大得到驱动信号，通过屏蔽导线将所述驱动信号传输至输出电路，提高所述输出电路的电流，将所述电流传输至高压脉冲变压器提升所述输出电路的电压，通过所述电压触发所述制备产线中的电源控制开关点亮所述制备产线的氘灯；
所述数据采集模块用于对所述制备产线的氘灯进行预热得到预热数据，设置控制参数，根据所述控制参数对所述制备产线进行数据采集得到所述制备产线的状态信息数据，将同一采样周期内的所述预热数据和所述状态信息数据存储至数据库；
所述过程预测控制模块用于解析所述状态信息数据得到周期数据、突发数据以及设备数据，根据所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据建立过程控制预测模型；
所述时延处理模块用于对所述制备产线的状态信息进行预测得到控制输出向量，对所述控制输出向量进行时延修正得到控制信息；
所述远程控制模块用于通过微处理机对比实时采集的所述状态信息数据与所述控制信息得到调节信号，根据所述调节信号对所述氘灯制备产线的设备进行远程控制。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种氘灯制备产线制造和质量检测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：采集制备产线的氘灯信息得到型号数据、灯丝温度系数，通过预置电源和预热方法对所述制备产线的氘灯进行预热得到预热数据，根据所述型号数据测量预置电源的冷阻和热阻的比值得到冷热比，根据所述灯丝温度系数和所述冷热比得到温度控制参数；
S2：预设阳极恒流源，根据所述温度控制参数选择继电器，接通相应电阻，通过所述阳极恒流源向所述制备产线发送恒定电流，并通过触发高压电源发送脉冲信号至驱动电路，通过所述驱动电路对所述脉冲信号进行放大得到驱动信号，通过屏蔽导线将所述驱动信号传输至输出电路，提高所述输出电路的电流，将所述电流传输至高压脉冲变压器提升所述输出电路的电压，通过所述电压触发所述制备产线中的电源控制开关点亮所述制备产线的氘灯；
S3：预设采样周期和控制参数，根据所述控制参数对所述制备产线进行数据采集得到所述制备产线的状态信息数据，将同一采样周期内的所述预热数据和所述状态信息数据存储至数据库；
S4：解析所述数据库内各时段的所述状态信息数据得到周期数据、突发数据以及设备数据，根据所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据建立过程控制预测模型；
S5：根据所述过程控制预测模型对所述制备产线的状态信息进行预测得到控制输出向量，对所述控制输出向量进行时延修正得到控制信息；
S6：通过微处理机对比实时采集的所述状态信息数据与所述控制信息得到调节信号，通过所述调节信号对所述氘灯制备产线的设备进行远程控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电路采用两个参数相同的功率BJT管，对正负半周的波形进行放大。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预热方法具体包括：获取灯丝型号，若所述灯丝型号为低阻灯丝，则加载1.3A电流对所述灯丝预热20分钟，重复5次后关闭所述灯丝预热电源，若所述灯丝型号为高阻灯丝，则加载0.35A电流对所述灯丝预热20分钟，重复5次后关闭所述灯丝预热电源。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态信息数据的采集方法为：
获取采样信号，通过将所述采样信号的相位控制字信息映射为正弦波幅度得到数字量信号；
通过滤波器对所述数字量信号进行抽取得到低速率数据，计算公式为：
，
其中，H为传递函数，Z为幅频响应，f为抽取后的数据率，D为抽取率，e为自然数，j为幅频特性参数，W为频率，M为延迟因子，N为抽取阶数；
对所述低速率数据添加时间字段得到状态信息数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
预设控制规则，根据所述控制规则建立模糊条件语句和模糊子集，将所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据转换为离散量，通过所述离散量对应所述模糊子集，计算公式为：
，
其中，y为离散量，n为离散尺度，x为精确量，a为精确量区间下限，b为精确量区间上限；
根据所述模糊条件语句与所述模糊子集建立过程控制预测模型，将所述离散量作为控制量，将所述控制量在时间上的误差作为输入变量，将所述控制量的变化作为输出变量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时延修正包括转换时延、缓存时延、传输时延、解析时延；其中，所述转换时延为数据采集过程中产生的数据信息转换为网络传输格式所用的时间，所述缓存时延为所述数据信息在发送缓存中等待MAC协议发送的时间，所述传输时延为物理传输通道上的信号传输时间，所述解析时延为所述数据信息转换为控制系统可执行信息的时间。
7.一种氘灯制备产线制造和质量检测控制装置，其特征在于，包括氘灯产线控制模块、电源控制模块、数据采集模块、过程预测控制模块、时延处理模块、远程控制模块；
所述氘灯产线控制模块用于采集制备产线的氘灯信息得到型号数据、灯丝温度系数，根据所述型号数据测量预置电源的冷阻和热阻的比值得到冷热比，根据所述灯丝温度系数和所述冷热比得到温度控制参数；
所述电源控制模块用于预设阳极恒流源，根据所述温度控制参数选择继电器，接通相应电阻，通过所述阳极恒流源向所述制备产线发送恒定电流，并通过触发高压电源发送脉冲信号至驱动电路对所述脉冲信号进行放大得到驱动信号，通过屏蔽导线将所述驱动信号传输至输出电路，提高所述输出电路的电流，将所述电流传输至高压脉冲变压器提升所述输出电路的电压，通过所述电压触发所述制备产线中的电源控制开关点亮所述制备产线的氘灯；
所述数据采集模块用于对所述制备产线的氘灯进行预热得到预热数据，设置控制参数，根据所述控制参数对所述制备产线进行数据采集得到所述制备产线的状态信息数据，将同一采样周期内的所述预热数据和所述状态信息数据存储至数据库；
所述过程预测控制模块用于解析所述状态信息数据得到周期数据、突发数据以及设备数据，根据所述周期数据、所述突发数据、所述设备数据建立过程控制预测模型；
所述时延处理模块用于对所述制备产线的状态信息进行预测得到控制输出向量，对所述控制输出向量进行时延修正得到控制信息；
所述远程控制模块用于通过微处理机对比实时采集的所述状态信息数据与所述控制信息得到调节信号，通过所述调节信号对所述氘灯制备产线的设备进行远程控制。
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2023
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