[发明专利]一种基于虚拟现实技术的双工件台半物理仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双工件台半物理仿真方法。

背景技术

在光刻机的制造过程中，双工件台的研制起着举足轻重的作用。目前，在工件台运动控制系统研制过程中，工控机直接与实际台体相连，人机交互界面发送指令或者参数直接到工控机，工控机通过指令解耦、控制算法整定后输出控制量送给电机驱动台体运动，但是在调试过程中可能会由于人机交互端指令输入不正确或者是控制算法整定错误等意外因素造成撞台等严重后果，造成不可估量的损失。

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作和交互的一种全新控制方式，与传统的人机界面相比，更直观逼真更能让用户全身心投入到三维虚拟环境中。

发明内容

本发明是为了适应对双工件台半物理仿真的需求，从而提供一种基于虚拟现实技术的双工件台半物理仿真方法。

一种基于虚拟现实技术的双工件台半物理仿真方法，它是基于虚拟现实技术的双工件台半物理仿真系统实现的，该系统包括上位机和VME工控机；上位机和VME工控机均接入以太网；

上位机中嵌入上位机操作系统和三维仿真模型；所述上位机操作系统与三维仿真模型通过动态链接库进行数据交互；

上位机操作系统还用于给定位置指令；

三维仿真模型用于模拟双工件台的实时运行状态并显示，它是六自由度双工件台模型，台体中央设置有一个公转电机，该公转电机分别通过两个抓卡装置与两个工件台挂接，以公转电机的中心为原点，以水平方向为X轴，以竖直方向为Y轴建立直角坐标系；沿Y轴将台体分为测量区和曝光区；测量区和曝光区均包括一个宏动台和一个微动台，所述宏动台包括两个Y向导轨和一个X向导轨；每个Y向导轨上设置有一个Y向电机；X向导轨上设置有一个X向电机和一个线缆台；

VME工控机内插有运动控制卡，所述运动控制卡嵌入有指令解算模型、控制器、电机模型和工件台数学模型；

所述指令解算模型用于对输入的指令进行解算，并将解算后的指令发送给控制模块；

控制器用于对解算模型发出的指令进行控制算法整定，生成电机控制量和工件台控制量，并分别发送给电机模型和工件台数学模型；

电机模型用于根据电机控制量计算各电机的实际位移输出量；

工件台数学模型用于根据工作台控制量计算工件台的实际位移输出量；

基于虚拟现实技术的双工件台半物理仿真方法由以下步骤实现：

步骤一、用户向上位机操作系统中输入位置指令；

步骤二、上位机操作系统通过以太网将位置指令发送给VME工控机；

步骤三、采用指令解算模型对位置指令进行解算，获得每个电机的期望运动位移；

步骤四、在当前时刻下，采用控制器根据步骤三获得的每个电机的期望运动位移进行控制参数的整定，生成电机控制量和工作台控制量；采用电机模型对电机控制量进行计算，获得各电机的实际位移输出量；采用工件台数学模型对工作台控制量进行计算，获得工件台的实际位移输出量；

然后将各电机的实际位移输出量和工件台的实际位移输出量通过以太网发送回上位机操作系统；

步骤五、上位机操作系统通过动态链接库将各电机的实际位移输出量和工件台的实际位移输出量发送给三维仿真模型；

步骤六、三维仿真模型各电机的实际位移输出量和工件台的实际位移输出量驱动各电机和工作台运动，并进行实时同步演示；

步骤七、对每个电机的实际位移和工作台的实际位移量进行采集，作为反馈量，并返回步骤四，进行下一时刻的位移控制。

步骤四中所述的控制参数的整定是控制器根据步骤三获得的每个电机的期望运动位移和步骤六中实际运动位移之差采用PID控制算法实现。

本发明根据实际工件台的工作原理、过程和组成部件，以虚拟环境中创建的三维仿真模型代替实际台体在运动控制指令下运动，是一种的基于虚拟现实技术的半物理仿真系统。，它以虚拟三维仿真模型代替具体的工件台运动，直观逼真的将工件台的具体运动过程在计算机上显现出来，避免了在调试过程中可能遇到的撞台跑飞等意外状况的发生，大大提高了工件台的可靠性，减少了开发成本，缩短了开发周期。本发明充分适应了对双工件台半物理仿真的需求。

附图说明

图1是本发明的仿真控制原理示意图；

图2是本发明中基于虚拟现实技术的双工件台半物理仿真系统的结构示意图；

图3是虚拟仿真模块与实际工件台的控制原理对比示意图；其中：标记21为本发明的虚拟半物理仿真系统；标记22为实际台体；