[发明专利]磁控溅射喷涂机器人示教轨迹优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁控溅射喷涂技术，具体地说，是一种磁控溅射喷涂机器人示教轨迹优化控制方法。

背景技术

磁控溅射法又叫高速低温溅射法，是一种十分有效的薄膜沉积方法，与蒸发法相比，具有镀膜层与基材的结合力强，镀膜层致密、均匀。成份容易控制等优点。在微子、光学薄膜、材料等方面用于薄膜的沉积、表面处理等。溅射是一个在离子与物质表面原子碰撞过程中发生能量与动量转移、最终将物质表面原子激发出来的复杂过程。溅射过程中Ar+以几十电子伏以上的能量直接轰击材料表面，使其表面原子获得足够的能量以克服表面束缚能，同时以一定的能量进入真空中并沉积到基片表面。目前国内的真空磁控镀膜机的真空室还不够大，不能加工结构复杂的基片。并且加工的基片形状基本上是固定的几种样式，不能进行各种基片的加工，难以满足需求。

机器人示教的主要功能在控制系统原有软件上已实现，但是机器人位于不透明的真空仓内，在控制系统上进行示教操作时无法实时观察机器人的实际运动状态，因而每次示教都需要两个人相互配合，一人在控制系统旁操作，一人在机器人旁观察，十分不便，影响了机器人示教的效果，也存在安全隐患。

发明内容

本发明针对上述不足，提供一种磁控溅射喷涂机器人示教轨迹优化控制方法。

本发明通过一个计算机(最好便携式电脑，例如笔记本电脑)，与控制系统相连，通过控制系统来控制机器人的运行。

具体地说，通过计算机将获得的示教轨迹反解成机器人各轴运动的数据，将该数据传输给控制系统，并通过控制系统控制机器人的运行，使得被机器人抓着的溅射靶按照示教轨迹行走。

为了保证数据的安全性，控制系统接收到由计算机传输的数据后将该数据反馈给计算机，计算机将该数据进行复核。并且，可以在计算机相关软件操作窗口中显示出来。

计算机每次传输的数据包括数据起始标记、传输数据长度、事件编号、结束标记等等，并且对于事件编号，在传输的消息中增加冗余信息，以备校验。

由于串口传输的速率较低，不适于传输过长的数据，否则影响示教操作的实时性，而且每次从接受缓冲区读取的数据长度不等，为此对每次传输数据的总长度限制为256个字节以内，并可规定数据的起始标志(0xFF)和结束标志(0x00)；

此外，对于数据内的附加信息增加长度校验

在数据传输过程中，数据接收最为关键，也是难点之所在。数据接收端接受缓冲区清零，并将接收到的数据存入临时缓冲区。判断接收数据缓冲区的数据格式是否正确，首先判断的起始位是否正确，然后判断数据结束标志位是否正确，判断收到的数据长度是否正确，最后验证事件编号是否正确(定义的事件编号与数据所在的字位相适应，例如可以将事件编号所在的位置＝事件编号+1，这样有利于校验)，其中如果有一个判断不满足条件，程序跳出，报错。如果收到数据缓冲区的数据正确则将数据传送给控制系统执行。

对于示教轨迹，可以是曲面三维轨迹，其可参照如下方法获得：1)读取用三角形数据表示的曲面文件；2)用一个或多个平面切割曲面，求得平面与三角形两边的交点；3)将获得的交点按照顺序排列，即得到曲面三维轨迹。

其中，步骤1)所述的用三角形数据表示的曲面文件为Stl文件。

其中，步骤3所述的排序方法通过如下步骤实现：假定用某一平面S切割曲面，将与平面S相交的三角形数据建立单链表，每个三角形数据用链表中的每一个结点表示，设链表指针为S_n，n＝1，2，3，...Max，设S_n所指向的结点中平面与三角形的交点为A_n和B_n，取任一结点中的两个交点，假设为A_i和B_i，以A_i为头结点，B_i作为尾结点，建立新的链表，用A_i的值遍历链表，找到具有相同交点的结点，假定为S_j，则下一个点为B_j，以此类推，从而得到以A_i作为头结点的链表，同样可以得到以B_i为尾结点的链表，将这两个链表连接成一个链表，即得到平面S切割形成的连续排列的曲面三维轨迹。

用多个平面切割曲面时，将得到多个轨迹，将相邻两平面a、b切割得到的顺序排列的链表的首结点或尾结点相连，将平面b以及与平面b相邻的另一平面c的尾结点或首结点相连，依次类推，将多个平面切割得到的轨迹拟合成一个。为防止两结点间的具体超出真空电机的运动极限而导致电机抱死，因而相在邻两平面两首结点或两尾结点之间的直线上增加结点。