基于FPGA的电子束曝光机工件台控制器设计

基于激光干涉仪的精密工件台是电子束曝光机的关键设备。为了改进工件台控制器的运算速度,设计了一种基于FPGA的电子束曝光机工件台控制器。本控制器由上位机接口、激光干涉仪测量系统接口、电机控制接口、手动面板接口和主处理器组成,以美国Xilinx公司Span-tan3系列的FPGA芯片XC3s400为核心,实现控制器与上位机、激光干涉仪测量系统、伺服驱动系统、手动控制面板之间的数据交换和指令传递,完成工件台的精确移动,满足电子束曝光的定位精度和拼接精度的要求。

亚微米电子束曝光机工件台控制系统

激光工件台是电子束曝光机关键部件之一。它主要功能是完成图形的拼接。本文描述了双频激光干涉仪，计算机控制的数字伺服系统以及真空条件下的ｘ－ｙ工件台，该系统用于亚微米圆形矢量扫描电子束曝光机中。

电子束曝光机工件台控制系统设计

文章在比较不同数据传输方式的基础上简述了在电子束曝光过程中上位机曝光软件和下位机工件台控制系统之间的控制指令结构及其传送和转换过程。同时对下位机工件台控制系统的硬件结构和控制软件流程给予了详细介绍。

宏微复合工件台影像测量仪专用控制器设计

当前,三维(3D)扫描测头的纳米级测量分辨率要求影像测量仪的伺服单元具备相同级别定位精度。为解决这一难题,影像仪伺服工件台采用宏动台和微动台构成的复合结构,以实现大测量范围内的高精度定位。这类采用了宏微复合工件台的影像仪设备对控制系统控制精度、响应速度及多类数据信息综合并行处理性能要求较高,而目前的影像仪工件台伺服方案大多采用通用运动控制器,只能实现宏动台和微动台的单独控制,且价格高昂并有禁运的风险。为此,设计了一种专用控制器,其基于DSP+FPGA体系架构,集通讯、算法处理、数据传感及采集、数模控制于一体,能够满足复合测量仪外围设备的控制和检测,以及对多轴伺服单元纳米级定位的需求。该架构的优点在于充分利用了DSP强大的浮点数运算能力和FPGA多线程同步并行特性,通过对正交编码位置信号的解码计数,PWM和高分辨率模拟控制信号的解算输出,实现对宏动台调速和快速定位,以及对微动台进行纳米级位置补偿。介绍了复合影像仪专用控制器的硬件整体结构及主要模块的详细设计,并给出了3D扫描软件实现的程序结构框架。实验结果表明,该专用控制器能较好地满足复合影像测量仪3D扫描测头的纳米级定位需求,提升对被测件轮廓3D扫描测量精度。