專利名稱：一種多軸同步運動控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種多軸同步運動控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
多軸同步運動控制包含兩個層面的意思，一是多軸，包括多個速度、位置的控制，為幾個甚至幾十個傳感器和執(zhí)行器的統(tǒng)一體；二是同步，具體而言，是執(zhí)行器運動的時間保持一致，在指定的時間開始運動，在指定的時間達到某個位置?，F(xiàn)在大型的數(shù)控設(shè)備或光刻設(shè)備要求同步控制的軸數(shù)達到十幾軸甚至幾十軸，同時控制算法越來越復雜，而同步時間卻要求越來越精確。光刻是集成電路加工過程中最關(guān)鍵的工序，因此光刻機是集成電路加工過程中最關(guān)鍵的設(shè)備。在步進掃描光刻機中，光束通過一個狹縫并透過照明系統(tǒng)投影到掩膜面上，掩膜以設(shè)定的勻速通過這束光。同時，硅片在透鏡的下方以相反方向運動。承載硅片的工件臺和承載掩膜的掩膜臺都能夠?qū)崿F(xiàn)高速運動，使得步進掃描光刻機具有很高的生產(chǎn)率，從而更好地滿足了市場對半導體芯片加工的需求。步進掃描光刻機需要非常注意同步的問題，這是因為(I)對所有涉及的子模塊，掃描必須在相同的時間段內(nèi)完成。具體來說，工件臺和掩膜臺必須在完全相同的時間段內(nèi)通過事先規(guī)劃好的軌跡；照明系統(tǒng)必須在相同的時間段內(nèi)提供均勻分布的正確劑量；狹縫控制系統(tǒng)必須與掩膜臺同步地打開和關(guān)閉它的狹縫。(2)對于所有涉及的子模塊，掃描的起始時刻和結(jié)束時刻必須相同。具體而言，工件臺和掩膜臺必須在照明系統(tǒng)開始提供曝光劑量的時刻，以正確的速度到達正確的位置。通過以上的分析可以得出，對于曝光掃描同步，要求所有涉及的子模塊必須在掃描時序上取得嚴格一致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多軸同步運動控制系統(tǒng)及其控制方法，以解決子模塊在掃描時序上如何取得嚴格一致的問題。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供一種多軸同步運動控制系統(tǒng)，包括上位機；同步信號模塊；主機箱，所述主機箱與所述上位機通訊連接，所述主機箱包括主板卡和多個次級板卡，所述主板卡通過背板分別與多個所述次級板卡進行通訊傳輸，所述主板卡與所述上位機通訊連接，每個所述次級板卡之間連接所述同步信號模塊；多個次級機箱，所述各個次級機箱之間以及所述各個次級機箱與所述主機箱之間連接所述同步信號模塊。進一步的，在所述多軸同步運動控制系統(tǒng)中，所述同步信號模塊為參考時鐘樹。進一步的,所述參考時鐘樹樹形結(jié)構(gòu)是一以所述主板卡或所述次級板卡為節(jié)點的二叉樹。進一步的，在所述多軸同步運動控制系統(tǒng)中，所述多個次級板卡包括控制板、同步板以及檢測板。進一步的，在所述多軸冋步運動控制系統(tǒng)中，所述多軸冋步運動控制系統(tǒng)還包括自定義總線，所述自定義總線設(shè)置在背板上，所述各個次級板卡分別連接至所述自定義總線。進一步的，在所述多軸同步運動控制系統(tǒng)中，所述自定義總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線以及位置總線。進一步的，在所述多軸同步運動控制系統(tǒng)中，所述自定義總線的時間單元分為數(shù)據(jù)傳輸周期、數(shù)據(jù)傳輸序元以及數(shù)據(jù)傳輸間隔三個級別。進一步的，在所述多軸同步運動控制系統(tǒng)中，所述主機箱與所述上位機通過以太網(wǎng)或RS232通訊連接。進一步的，在所述多軸同步運動控制系統(tǒng)中，所述主板卡通過背板分別與多個所述次級板卡進行VME通訊傳輸。本發(fā)明還提供了一種多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法，所述多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法包括主板卡與上位機進行通訊傳輸，所述主板卡接受所述上位機指派的任務(wù)；所述主板卡通過背板將所述任務(wù)分配給各個次級板卡；同步信號模塊對所述各個次級板卡進行同步；所述同步信號模塊對各個次級機箱進行同步以及對主機箱與各個次級機箱進行同步。進一步的，在所述多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法中，多個所述次級板卡包括控制板、同步板以及檢測板。進一步的，在所述多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法中，所述主機箱與各個次級機箱通過至少一個同步板進行同步。綜上所述，本發(fā)明所提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)中，同步信號模塊的設(shè)置可使運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)精確同步，多個次級板卡之間通過同步信號模塊實現(xiàn)時鐘的同步精確可調(diào)，增強了系統(tǒng)的可擴展性。多軸同步運動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，層次化清晰，且易于維修、更換、重用和擴展。該控制系統(tǒng)可以滿足各種復雜的控制算法、軌跡規(guī)劃等的計算量要求，為控制軸數(shù)的擴展提供了保障。本發(fā)明提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法，同步信號模塊對各個次級板卡進行同步、對各個次級機箱進行同步以及對主機箱與各個次級機箱進行同步，實現(xiàn)了機箱內(nèi)以及機箱之間的同步數(shù)據(jù)的傳遞。


圖1為本發(fā)明實施例提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法的步驟流程圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的步進掃描光刻機曝光掃描時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的步進掃描光刻機同步運動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a為本發(fā)明實施例提供的運動控制用同步機箱內(nèi)時鐘樹的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5b為本發(fā)明實施例提供的機箱間時鐘樹的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a為本發(fā)明實施例提供的時鐘樹的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖6b為本發(fā)明實施例提供的時鐘調(diào)整前的脈沖信號示意圖6c為本發(fā)明實施例提供的時鐘調(diào)整后的脈沖信號示意圖；圖7為本發(fā)明實施例提供的機箱間同步數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例提供的機箱內(nèi)同步數(shù)據(jù)交換P2自定義總線結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實施例提供的連續(xù)序元的控制機制結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明實施例提供的同步板通過FIFO隊列及命令寄存器實現(xiàn)同步信號的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方案對本發(fā)明提出的多軸同步運動控制系統(tǒng)及其控制方法作進一步詳細說明。圖1為本發(fā)明實施例提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1，多軸同步運動控制系統(tǒng)包括上位機11 ;同步信號模塊13 ;主機箱12，所述主機箱12與所述上位機11通訊連接，所述主機箱12包括主板卡121和多個次級板卡122，所述主板卡121通過背板123分別與多個所述次級板卡122進行通訊傳輸，所述主板卡121與所述上位機11通訊連接，每個所述次級板卡122之間連接所述同步信號模塊13 ;多個次級機箱14，各個所述次級機箱14之間以及所述各個次級機箱14與所述主機箱12之間連接所述同步信號模塊13。在本實施例中，同步信號模塊13為參考時鐘樹。所述參考時鐘樹樹型結(jié)構(gòu)是一個二叉樹，所述主板卡121或所述次級板卡122作為一個樹的節(jié)點，其輸入時鐘來源于父節(jié)點的輸出時鐘，其輸出時鐘供給子節(jié)點作為輸入時鐘，各級時鐘相對于源時鐘的延時精確可調(diào)。具體地，所述多個次級板卡122包括控制板122a、同步板122b以及檢測板122c。多軸同步運動控制系統(tǒng)還包括自定義總線123a，所述自定義總線123a設(shè)置在背板123上，所述各個次級板卡122分別連接至所述自定義總線123a。所述自定義總線123a包括地址總線、數(shù)據(jù)總線以及位置總線。所述自定義總線123a的時間單元分為數(shù)據(jù)傳輸周期、數(shù)據(jù)傳輸序元以及數(shù)據(jù)傳輸間隔三個級別。 在本實施例中，所述主機箱12與所述上位機11通過以太網(wǎng)或RS232通訊連接。進一步的，所述主板卡121具有標準VME總線123b，所述主板卡121分別與多個所述次級板卡122進行VME通訊傳輸。圖2為本發(fā)明實施例提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法的步驟流程圖。參照圖2，多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法包括S21、主板卡與上位機進行通訊傳輸，所述主板卡接受所述上位機指派的任務(wù)；S22、所述主板卡通過背板將所述任務(wù)分配給各個次級板卡；S23、同步信號模塊對所述各個次級板卡進行同步；所述同步信號模塊對各個次級機箱進行同步以及對主機箱與各個次級機箱進行同步。多個所述次級板卡122包括控制板122a、同步板122b以及檢測板122c。所述主機箱12與各個次級機箱14通過至少一個同步板122b進行同步。一個機箱內(nèi)的同步靠控制板122a、同步板122b以及檢測板122c來進行同步。圖3為本發(fā)明實施例提供的步進掃描光刻機曝光掃描時的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖3，將娃片31放在工件臺32上,并且將娃片31上待曝光的區(qū)域移動到透鏡33的下方，使娃片31在曝光過程中保持勻速運動，硅片31的運動與掩膜臺34上的掩膜35以及掃描狹縫單元36的運動部分在時間上和位置上嚴格同步，同時使硅片31表面在曝光過程中一直保持在透鏡33的最佳焦平面內(nèi)，圖中箭頭所示的方向為硅片31、掩膜35以及掃描狹縫單元36的運動方向。照明系統(tǒng)37在工件臺32和掩膜臺34以指定速度到達指定位置時，被同步觸發(fā)并開始提供曝光所需的曝光劑量38。由該工作過程可以看出，步進掃描光刻機在執(zhí)行曝光掃描時，需要嚴格保證工件臺32運動六個自由度、掩膜臺34運動六個自由度的控制同步，且需要保證曝光劑量38的控制同步。圖4為本發(fā)明實施例提供的步進掃描光刻機同步運動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖4，步進掃描光刻機同步運動控制系統(tǒng)包括上位機11、運動控制用同步機箱41、對準用同步機箱42、照明用同步機箱43、主板卡121、若干控制板122a、同步板122b以及檢測板122c、VME總線47、P2自定義總線48以及時鐘樹。所述時鐘樹信號由干涉儀參考信號44、機箱間時鐘同步信號45、機箱內(nèi)時鐘同步信號46組成。干涉儀參考信號44給同步板122b一個參考信號，運動控制用同步機箱41、對準用同步機箱42以及照明用同步機箱43通過機箱間時鐘同步信號45同步，具體地，運動控制用同步機箱41內(nèi)的同步板122b通過機箱間時鐘同步信號45同步運動控制用同步機箱41、對準用同步機箱42以及照明用同步機箱43。機箱內(nèi)時鐘同步信號46同步運動控制用同步機箱41內(nèi)的若干控制板122a、同步板122b以及檢測板122c。上位機11分配任務(wù)給主板卡121，主板卡121通過VME總線47將所述任務(wù)分配給控制板122a、同步板122b以及檢測板122c，并通過VME總線47收集控制板122a、同步板122b以及檢測板122c的工作狀態(tài)信息。P2自定義總線48傳遞控制板122a、同步板122b以及檢測板122c之間必要的交互數(shù)據(jù)。圖5a為本發(fā)明實施例提供的運動控制用同步機箱內(nèi)時鐘樹的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖5a，同步板122b包含一個源于干涉儀的輸入?yún)⒖紩r鐘通道501，一個源于其他機箱或其他板卡的輸入?yún)⒖紩r鐘通道502，三個輸出參考時鐘通道503，其中一個輸出參考時鐘通道503與控制板122a的輸入?yún)⒖紩r鐘通道501連通，另一個輸出參考時鐘通道503與檢測板122c的輸入?yún)⒖紩r鐘通道501連通，而控制板122a的另外兩個輸出參考時鐘通道503分別作為次級板卡的輸入?yún)⒖紩r鐘通道501，檢測板122c的另外兩個輸出參考時鐘通道503分別作為次級板卡的輸入?yún)⒖紩r鐘通道501，在本實施例中，次級板卡可以是控制板122a，同步板122b以及檢測板122c。運動控制用同步機箱41內(nèi)的時鐘樹均以二叉樹的形式傳遞。圖5b為本發(fā)明實施例提供的機箱間時鐘樹的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖5b，運動控制用同步機箱41內(nèi)的同步板122b通過輸出時鐘通道504給對準用同步機箱42和照明用同步機箱43。對準用同步機箱42和照明用同步機箱43自行完成機箱內(nèi)板卡的同步。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，機箱間的同步不僅僅局限于運動控制用同步機箱41、對準用同步機箱42和照明用同步機箱43，還可再有更多的機箱進行同步，同步時鐘可以以時鐘樹的形式擴展。圖6a為本發(fā)明實施例提供的時鐘樹的連接結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖6a，運動控制用同步機箱41的第一同步板時鐘61分別連接對準用同步機箱42的第二同步板時鐘62、運動控制用同步機箱41的第一檢測板時鐘63以及照明用同步機箱43的第三同步板時鐘64，其中，第一檢測板時鐘63分別連接第一控制板時鐘65和第二檢測板時鐘66,而第二檢測板時鐘66分別連接第二控制板時鐘67和第三檢測板時鐘68。圖6b為本發(fā)明實施例提供的時鐘調(diào)整前的脈沖信號示意圖。參照圖6b，各個時鐘在調(diào)整前的脈沖信號不同步，即第一同步板時鐘61、第二同步板時鐘62、第一檢測板時鐘63、第三同步板時鐘64、第一控制板時鐘65、第二檢測板時鐘66、第二控制板時鐘67以及第三檢測板時鐘68不同步。圖6c為本發(fā)明實施例提供的時鐘調(diào)整后的脈沖信號示意圖。參照圖6c，各個時鐘在調(diào)整后，脈沖信號同步，即第一同步板時鐘61、第二同步板時鐘62、第一檢測板時鐘63、第三同步板時鐘64、第一控制板時鐘65、第二檢測板時鐘66、第二控制板時鐘67以及第三檢測板時鐘68同步。同步數(shù)據(jù)分為機箱內(nèi)同步數(shù)據(jù)和機箱外同步數(shù)據(jù)。圖7為本發(fā)明實施例提供的機箱間同步數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖7，機箱內(nèi)同步數(shù)據(jù)由P2自定義總線48完成交換，機箱外的數(shù)據(jù)通過RS485或HSSL完成交換，所有數(shù)據(jù)的交換過程控制由同步板122b完成，為了完成數(shù)據(jù)的交換過程，同步板122b需要包含如下主要功能控制P2自定義總線48數(shù)據(jù)交換，產(chǎn)生外部同步狀態(tài)觸發(fā)信號，內(nèi)容包括同步板122b的掃描狀態(tài)信號、外部分系統(tǒng)自身需要的同步狀態(tài)信號、外部跟系統(tǒng)輸出的錯誤信號。圖8為本發(fā)明實施例提供的機箱內(nèi)同步數(shù)據(jù)交換P2自定義總線結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖8，P2自定義總線48包括地址總線481、數(shù)據(jù)總線482、位置總線483。一次交換數(shù)據(jù)稱為一次數(shù)據(jù)傳輸周期，同步板122b指定一個檢測板122c，并輸出數(shù)據(jù)鎖存等控制信號，根據(jù)指定的地址，檢測板122c輸出數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)總線482，需要多個控制板122a依次從P2自定義總線48上讀取數(shù)據(jù)，一個讀寫周期結(jié)束，同步板122b釋放P2自定義總線48，開始下一個總線讀寫周期。P2自定義總線48的時間單元分為數(shù)據(jù)傳輸周期、數(shù)據(jù)傳輸序元和數(shù)據(jù)傳輸間三個級別。一個數(shù)據(jù)傳輸序元由多個數(shù)據(jù)傳輸周期以一個循環(huán)FIFO隊列的方式組成，其中的每個數(shù)據(jù)傳輸周期的數(shù)據(jù)交換參與方及數(shù)據(jù)交換內(nèi)容可編程設(shè)置，并且事先通知所有參與方。數(shù)據(jù)傳輸周期分為位置采樣數(shù)據(jù)傳輸周期、同步廣播數(shù)據(jù)傳輸周期、同步狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸周期、運動控制數(shù)據(jù)傳輸周期、空閑傳輸周期。如果有效數(shù)據(jù)傳輸周期總時間小于每個序元的固定時間，用一些空閑傳輸周期補充。當數(shù)據(jù)傳輸序元有效時，如子系統(tǒng)不處于空閑狀態(tài)，同步總線上始終存在連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸序元，每個序元的時間在同步控制器初始化時固定。圖9為本發(fā)明實施例提供的連續(xù)序元的控制機制結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖9，連續(xù)序元控制由循環(huán)FIFO隊列91和序元控制器92組成。FIFO隊列中的每一項描述了一個數(shù)據(jù)傳輸周期911，隊列長度等于已定義的序元921中的周期數(shù)，在本實施例中，周期數(shù)為N。序元控制器92負責將每個數(shù)據(jù)傳輸周期的地址和控制信號輸出到P2自定義總線48。一個數(shù)據(jù)傳輸周期可以在每個序元中都執(zhí)行，也可以每隔一定數(shù)目的序元執(zhí)行一次，稱為序元傳輸間隔，序元傳輸間隔模塊由數(shù)據(jù)傳輸間隔控制模塊93控制。序元傳輸間隔的設(shè)定是由應(yīng)用決定的，在簡單的應(yīng)用中，不需要設(shè)定傳輸間隔。在本實施例中，存在三種序元傳輸間隔零序元傳輸間隔，即數(shù)據(jù)傳輸周期在每個序元中均執(zhí)行；伺服序元傳輸間隔，應(yīng)用于曝光掃描過程；對準序元傳輸間隔，應(yīng)用于對準掃描過程。數(shù)據(jù)傳輸周期、數(shù)據(jù)傳輸序元和數(shù)據(jù)傳輸間的傳輸過程保證了機箱內(nèi)多軸控制的同步性。
圖10為本發(fā)明實施例提供的同步板通過FIFO隊列及命令寄存器實現(xiàn)同步信號的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖10,FIFO隊列1001中的命令順序執(zhí)行，時間表示命令有效的持續(xù)時間，命令表示一種同步信號的產(chǎn)生，反映當前的掃描狀態(tài)。隊列中的所有命令執(zhí)行完成后，同步控制將根據(jù)相應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)執(zhí)行命令執(zhí)行器1002中的命令。命令隊列的執(zhí)行由外部命令顯示啟動，所述外部命令包括正常命令1003、空隊列命令1004、停止狀態(tài)命令1005以及錯誤狀態(tài)命令1006，在本實施例中，命令執(zhí)行器1002產(chǎn)生內(nèi)同步總線狀態(tài)廣播1008以及外同步觸發(fā)信號1009。時間是定時計數(shù)器1007的設(shè)置值，它為伺服序元傳輸間隔的整數(shù)倍，每個伺服序元傳輸間隔遞減。同步板122b在數(shù)據(jù)傳輸序元中，實時采集控制板122a和檢測板122c的錯誤信息，并在必要時通知控制程序，終止掃描過程。同步板122b本身不產(chǎn)生出錯信息，采集到的出錯信息將導致同步板122b的內(nèi)部狀態(tài)變化?？刂瓢?22a的出錯信息在控制板122a同步狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸周期中傳輸，檢測板122c的出錯信息在檢測板122c同步狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸周期中傳輸，此外，同步掃描中，對準用同步機箱42和照明用同步機箱43的出錯信息由外同步信號傳輸給同步板122b?；谏鲜龅耐娇刂品椒?，掃描步進光刻機的曝光掃描的工作過程，包括1、位于上位機的曝光控制軟件模塊通過以太網(wǎng)把曝光參數(shù)發(fā)送到主板卡121 ；2、主板卡121接收到曝光參數(shù)，通過主板卡121的操作系統(tǒng)，調(diào)用同步驅(qū)動模塊，把相應(yīng)的同步板122b的數(shù)據(jù)傳輸周期放入FIFO隊列中，同時把“時間-命令”參數(shù)放入“時間-命令” FIFO隊列中；3、主板卡121通過調(diào)用同步驅(qū)動模塊啟動同步控制邏輯；4、在同步總線控制板122a的控制下，利用一個總線序元廣播一段連續(xù)的總線地址，每一個總線地址對應(yīng)一個檢測板122c的輸出寄存器，這樣可以將每一個檢測板122c的位置信息依次按照控制節(jié)拍在固定的時刻和固定的時間內(nèi)廣播到所有的控制板122a，控制板122a之間的數(shù)據(jù)交換也是按同樣的方法實現(xiàn)。當前的狀態(tài)進入準備掃描階段；5、同步板122b輸出刀片同步信號，指示可變刀片中在Y方向上的第一塊刀片在約定時間開始運動；6、同步板122b輸出激光器預充電信號,指不第一個光脈沖的高壓電容充電；7、同步板122b控制的準備掃描階段完成，同步板122b向主板卡121請求中斷，通知主板卡121當前準備掃描階段完成；8、同步板122b通過P2自定義總線48通知控制板122a和檢測板122c，當前的狀態(tài)進入實際掃描階段，并輸出激光曝光同步信號，指示照明用同步機箱43產(chǎn)生激光脈沖。激光器繼續(xù)保持充電狀態(tài)。9、同步板122b輸出刀片同步信號指示可變刀片中Y方向的第二塊刀片開始運動；10、同步板122b的實際掃描階段完成，同步板122b向主板卡121請求中斷，通知主板卡121當前實際掃描階段完成；11、如果是連續(xù)掃描，則返回第4步驟，否則到第12步驟；12、同步板122b通知控制板122a、檢測板122c進入空閑狀態(tài)綜上所述，本發(fā)明提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)中，同步信號模塊的設(shè)置可使運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)精確同步，多個次級板卡之間通過同步信號模塊實現(xiàn)時鐘的同步精確可調(diào)，增強了系統(tǒng)的可擴展性。多軸同步運動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，層次化清晰，且易于維修、更換、重用和擴展。該控制系統(tǒng)可以滿足各種復雜的控制算法、軌跡規(guī)劃等的計算量要求，為控制軸數(shù)的擴展提供了保障。本發(fā)明提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法，同步信號模塊對各個次級板卡進行同步、對各個次級機箱進行同步以及對主機箱與各個次級機箱進行同步，實現(xiàn)了機箱內(nèi)以及機箱之間的同步數(shù)據(jù)的傳遞。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多軸同步運動控制系統(tǒng)，包括上位機；同步信號模塊；主機箱，所述主機箱與所述上位機通訊連接，所述主機箱包括主板卡和多個次級板卡，所述主板卡通過背板分別與多個所述次級板卡進行通訊傳輸，所述主板卡與所述上位機通訊連接，每個所述次級板卡之間連接所述同步信號模塊；多個次級機箱，所述各個次級機箱之間以及所述各個次級機箱與所述主機箱之間連接 所述同步信號模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的多軸同步運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述同步信號模塊為參考時鐘樹。
3.如權(quán)利要求2所述的多軸同步運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述參考時鐘樹樹形結(jié)構(gòu)是一以所述主板卡或所述次級板卡為節(jié)點的二叉樹。
4.如權(quán)利要求1所述的多軸同步運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個次級板卡包括控制板、同步板以及檢測板。
5.如權(quán)利要求1所述的多軸同步運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多軸同步運動控制系統(tǒng)還包括自定義總線，所述自定義總線設(shè)置在所述背板上，所述各個次級板卡分別連接至所述自定義總線。
6.如權(quán)利要求5所述的多軸同步運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述自定義總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線以及位置總線。
7.如權(quán)利要求5所述的多軸同步運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述自定義總線的時間單元分為數(shù)據(jù)傳輸周期、數(shù)據(jù)傳輸序元以及數(shù)據(jù)傳輸間隔三個級別。
8.如權(quán)利要求1所述的多軸同步運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主機箱與所述上位機通過以太網(wǎng)或RS232通訊連接。
9.如權(quán)利要求1所述的多軸同步運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主板卡通過所述背板分別與多個所述次級板卡進行VME通訊傳輸。
10.一種多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括主板卡與上位機進行通訊傳輸，所述主板卡接受所述上位機指派的任務(wù)；所述主板卡通過背板將所述任務(wù)分配給各個次級板卡；同步信號模塊對所述各個次級板卡進行同步；所述同步信號模塊對各個次級機箱進行同步以及對主機箱與各個次級機箱進行同步。
11.如權(quán)利要求10的多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，多個所述次級板卡包括控制板、同步板以及檢測板。
12.如權(quán)利要求11的多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述主機箱與各個次級機箱通過至少一個同步板進行同步。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多軸同步運動控制系統(tǒng)，包括上位機；同步信號模塊；主機箱，主機箱與上位機通訊連接，主機箱包括主板卡和多個次級板卡，主板卡通過背板分別與多個次級板卡進行通訊傳輸，主板卡與上位機通訊連接，每個次級板卡之間連接同步信號模塊；多個次級機箱，各個次級機箱之間以及各個次級機箱與主機箱之間連接同步信號模塊。本發(fā)明還提供了一種多軸同步運動控制系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明所提供的多軸同步運動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，層次化清晰，且易于維修、更換、重用和擴展。該控制系統(tǒng)可以滿足各種復雜的控制算法、軌跡規(guī)劃等的計算量要求，為控制軸數(shù)的擴展提供了保障。
文檔編號G05B19/418GK102999016SQ201110279010
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者謝仁飚, 方欣 申請人:上海微電子裝備有限公司