多轴运动台高速精密控制装置及方法

1.本发明涉及多轴运动台高速精密控制领域。


背景技术：

2.多轴高速控制装置相当于光刻机多轴运动台的头脑和神经中枢，它将光刻机的各个分系统有效的连接起来，并通过光刻机的上位软件，实现对光刻机各个功能模块的控制。控制装置架构的要旨就是为光刻机分系统提供一个性能可靠稳定且兼容性较好的平台，进而实现光刻机多轴运动台达到性能指标要求。然而随着光刻机需要越来越多高速且实时的数据采集和处理，传统的光刻机控制装置是基于vme总线已不能满足对数据传输带宽的提升需求，从而影响光刻机运动的精度和速度。此外，在光刻机控制装置中存在不同板卡之间通信相互干扰，从而影响光刻机多轴运动台的性能指标。


技术实现要素：

3.本发明是为了解决现有光刻机多轴运动台的控制精度和速度不足，以及不同板卡之间通信相互干扰的问题，从而提供一种多轴运动台高速精密控制装置及方法。
4.多轴运动台高速精密控制装置，它包括上位机(020)、vme总线(090)、p2bus总线(110)、srio总线(100)和多功能串口通信卡(140)，
5.所述vme总线：用于vme主站访问各从站地址、vme主站命令下发和vme中断接收的命令传输；
6.所述p2bus总线：为采集卡自带的自定义总线，用于运动控制卡获取采样长度。
7.所述srio总线：用于板卡之间的数据传递。
8.其特征是：它还包括单板计算机(030)、运动控制卡(040)、同步时钟卡(050)、srio交换卡(060)、采集卡、高精度ad转换卡(120)和高精度da转换卡(150)；
9.所述上位机(020)与所述单板计算机(030)相连，用于对各板卡进行参数设置、指令发送以及数据监控；
10.所述单板计算机(030)，用于任务调度，控制全部通信的运行，一方面通过tcp/ip网络协议与上位机(020)进行数据交互，另一方面通过srio总线协议对各业务板卡进行初始化及命令下发；
11.所述运动控制卡(040)，用于实时数据处理，通过p2bus总线接收数据，进行计算，并通过srio总线发出；
12.所述同步时钟卡(050)：用于通过vme总线向系统提供时钟基准并负责接收单板计算机(030)产生的命令，并向其他板卡发送时钟信号；
13.所述srio交换卡(060)，用于交换运动控制卡中的srio数据；
14.所述采集卡用于通过vme总线获取时钟信息，再经由传感器采集到的数据，将原始数据通过p2bus发送至单板计算机(030)。
15.所述高精度ad转换卡(120)，用于将接收到的模拟量转换成对应的数字量并发送
给所述运动控制卡(040)；
16.所述高精度da转换卡(150)用于接收所述运动控制卡(040)发送的数字量，并转换成对应的数字量后输出。
17.基于上述装置的多轴运动台高速精密控制方法，它包括以下步骤：
18.步骤一、单板计算机(030)通过以太网接收来自上位机(020)的命令，并执行初始化操作，所述初始化操作包括多轴运动台的回零位动作和轨迹规划，然后通过srio总线(100)将控制命令转发给srio交换卡(060)；
19.步骤二、同步时钟卡(050)生成高精度同步时钟信号，并通过vme总线(090)同步发送给其他分系统和电控系统内的其他板卡，以实现同步功能；
20.步骤三、运动控制卡(040)通过其背板的p1区vme总线(090)接收单板计算机(30)的控制指令，并将控制命令转化成设定值，在接收到同步时钟卡(050)的同步时钟信号后，开启周期信号，并将转化成的设定值通过光纤转发给高精度da转换卡(150)；
21.步骤四、高精度da转换卡(150)将接收来自运动控制卡的设定值转化成
±
10v的模拟量，并分发给各电机驱动器；
22.步骤五、各电机驱动器接收到来自高精度da转换卡(150)的设定值后，通过驱动模块输出电流，驱动各个电机运转；
23.步骤六、多功能串口通信卡(140)、高精度ad转换卡(150)和采集卡将采集到的多轴运动台的位置信号数据传送给运动控制卡(040)，形成闭环控制；
24.步骤七、同步时钟卡(050)开启同步周期后，多功能串口通信卡(140)、高精度ad转换卡(150)和采集卡以相同的频率给运动控制卡(040)发送位置采样数据；
25.步骤八、运动控制卡(040)接收到位置采样数据后，根据实时的位置采样数据进行补偿，产生新的设定值，再通过光纤接口将新的设定值转发给高精度da转换卡(120)，然后通过驱动器对电机进行驱动补偿；完成一次多轴运动台高速精密控制。。
26.本发明具有以下突出的实质性特点和显著进步
27.本发明提供的多轴运动台高速精密控制装置及方法，通过以太网进行数据交互和参数设置，通过vme总线进行命令处理，通过srio总线进行数据处理，将控制命令和数据处理进行分开操作，使得控制协议简单并实现逻辑设计简化，有效的避免采用统一的vme总线处理命令和数据所带来的复杂程序设计工作。srio总线相比于传统的vme总线，有效的提高了带宽，保证了数据传输的可靠性和传输速度，从而提高了光刻机多轴运动台的运动精度和运动速度，此外，多核的处理器保证了一核多轴的控制，避免了多个运动控制板卡之间通信时相互干扰。不同板卡之间的srio通信则是通过srio交换卡作为桥梁进行，保证了多板卡之间通信时实时同步性能好，数据可以交互，能够进一步提高多轴运动台控制装置的运动速度和精密控制。
附图说明
28.图1是多轴运动台高速精密控制装置的架构示意图；
29.图2是多轴运动台高速精密控制装置机箱示意图；
30.图3是机箱背板的功能示意图；
31.图4是多轴运动台高速精密控制装置的具体实施方式一中各板卡连接示意图；
32.图5是多轴运动台高速精密控制装置数据流示意图；
33.图6是多轴运动台高速精密控制装置的具体实施方式二中各板卡连接示意图；
具体实施方式
34.具体实施方式一、结合图1-5说明本实施方式，多轴运动台高速精密控制装置，包括上位机020，单板计算机030、vme总线090、p2bus总线110、srio总线100、运动控制卡040、同步时钟控制卡050、srio交换卡060、采集卡070、高精度ad转换卡150、高精度da转换卡120、多功能串口通信卡140；
35.其中，单板计算机030，运动控制卡040，同步时钟控制卡050、srio交换卡060和采集卡070通过vme总线090和p2bus总线110连接，用于命令处理和运动控制卡获取采样长度。
36.其中，单板计算机030，运动控制卡040，同步时钟控制卡050和srio交换卡060通过srio总线100连接，用于传输数据。
37.其中，高精度ad转换卡150的某通道输入端与所述的运动控制卡040通过光纤相连，所述的高精度ad转换卡150的某通道输出端通过线缆与电机驱动器130相连，接着电机驱动器130与光刻机多轴运动台的电机131通过线缆相连。
38.其中，电机驱动器130通过线缆与微动点击131、宏动电机132和hall133相连。
39.其中，运动控制卡040通过光纤与多功能串口通信卡140和高精度da转换卡120相连，所述多功能串口通信卡140通过线缆与光栅尺141相连，所述高精度da转换卡120通关线缆与电涡流传感器151相连。
40.参考图1和图5，本发明的具体实施方式一提供的光刻机多轴运动台运动控制原理如下：
41.上位机020通过千兆以太网对控制柜的单板计算机发送命令；
42.单板计算机030通过千兆以太网接收上位机020发送的控制命令
①
，接着进行解析成各系统的命令
②
，执行设备初始化；然后通过srio总线实现将命令
②
传输给srio交换卡060
43.srio交换卡060将接收到的内部命令
②
通过srio总线转发给运动控制卡040。
44.同时，运动控制卡040通过vme总线090接收单板计算机030的内部指令
⑤
，通过控制模型和输入的实际数据
④
将指令
②
和
⑤
转化成设定值
③
，然后将设定值
③
通过光纤分发给高精度da转换卡120，同时接收来自高精度ad转换卡150和多功能串口通信卡140反馈回来的位置信号
④
，也包括接收其他模块反馈回来的状态信息。
45.高精度da转换卡120将设定值
③
发给各个轴的电机驱动器130；
46.电机驱动器130根据设定值
③
进而驱动电机运转。
47.多功能串口通信卡140和高精度ad转换卡150分别通过光栅尺和电涡流传感器采集驱动电机的位置数据反馈给运动控制卡，形成闭环运动控制。
48.位置测量单元170通过光栅尺141和电涡流传感器151实时采集位置数据
④
，以同步周期传送给运动控制卡040。运动控制卡根据实时位置信息和控制模型进行补偿，进而产生新的设定值
③
，再通过高精度da转换卡120将设定值
③
发给各个轴的电机驱动器130，实现对电机运动控制进行驱动补偿。
49.参考图1，本发明具体实施方式一提供的多轴运动台高速精密运动装置和方法，还
包括同步时钟卡050，所述同步时钟卡050用于给单板计算机030、运动控制卡040、srio交换卡060和采集卡070提供时钟基准，以防止控制时序混乱引发的运动错误现象。
50.参考图2，所述控制柜080用于承载单板计算机030、运动控制卡040、同步时钟控制卡050、srio交换卡060和采集卡070。其中还包括电源模块210、vme背板220和固定式风扇230，所述单板计算机030、运动控制卡040、同步时钟控制卡050、srio交换卡060和采集卡070安装在vme背板220上。vme背板220为定制6u大小的16槽。固定式风扇向下抽风，机箱从上向下通风，用于机箱散热。电源模块210则用于给控制箱提供电源。板间互连包括：vme总线、srio、同步时钟信号、p2bus总线等信号，所有槽支持后传输模块。
51.参考图3，所述的vme背板220遵循vita1.1规范，使用星型拓扑结构，前10个槽的背板都包括p1区221，主要用于主站访问各从站地址，主站命令下发，中断接收等，遵循标准vme总线协议和srio协议；p0区222为srio总线，主要用于板卡之间的dsp数据传递与数据共享。p2区223为自定义总线，用于计算卡获取采样卡数据。后6个槽的背板包括p1区和p2区。
52.上位机020为一台x64的工作站，运行windows操作系统和vxworks实时操作系统。
53.参考图4，单板计算机030采用1片powerpcp2040等微处理器031，并为其搭配了64位ddr3/3l存储控制器032，数据频率高达1.2ghz，1片kintex-7的fpga芯片033，同时为其配置4gbddr3存储034。其中powerpcp2040芯片031和fpga芯片033之间，通过srio相连。powerpcp2040芯片031与背板接口p0区通过srio相连，fpga芯片033与背板接口p1和p2区通过vmebus相连。同时，该板卡的前面板提供有rj45以太网接口035、jtag接口036和rs232接口037。jtag接口036用于对芯片调试和烧录，以太网接口035用于传输控制数据和控制指令，rs232接口037用于程序调试。所述单板计算机030用于接收上位机020的控制指令，作为整个系统的主站，负责未分站下达命令以及接收各分站的状态反馈，并对设备初始化，同时对设备进行调度等。采用powerpc架构的p2040芯片，搭配嵌入式vxworks7.0操作系统，软件开发环境为workbench4.0。工作流程为p2040通过srio，以数据包的形式与fpga进行通信，以传输vme总线数据。本发明实施例一的单板计算机030采用powerpc与fpga的架构方式，提高了运算的速度和能力。
54.参考图4，运动控制卡040采用1片kintex-7的fpga芯片041，同时为其配置4gb ddr3存储042，1片6678的dsp芯片043，同时为其配置多片ddr3芯片044，提供高达2gb的存储能力，使用于大规模实时信号处理。其中，其中fpga芯片041和dsp芯片043之间，通过srio相连。fpga芯片041与背板接口p0区通过srio相连，与p1区通过vmebus相连，同时与p2区通过vmebus和p2bus相连。此外，fpga芯片041还与多个小型可插拔封装的光模块045相连。dsp芯片043与背板接口p0区通过srio相连。该板卡的前面板预留有jtag接口046和光纤接口045等。所述的运动控制卡040用于实现控制功能，主要包括各类控制算法以及轨迹规划算法。本发明实施例一的运动控制卡040采用dsp与fpga的架构方式，提高了运算的速度和能力。
55.参考图4，同步时钟卡050中主要包含外部ddr3动态存储器，fpga芯片051分配为1gb容量大小存储052，dsp芯片053分配2gb容量大小存储054；两个主芯片均外带norflash用于程序加载；dsp芯片053的emif线外挂nandflash用于运算中各种参数的访问。系统参考各类参考时钟配置、系统初始上电顺序、各ic的复位、参考时钟配置均由小规模fpga负责管理。其中fpga芯片051与dsp芯片053间通信交互是srio；fpga芯片051与背板接口p0区通过srio相连，与p1区通过vmebus相连，同时与p2区通过vmebus和p2bus相连。dsp芯片053与背
板接口p0区通过srio相连。所述同步时钟卡050用于生成高精度同步时钟信号，并发送给其他分系统和电控系统内的其他板卡。
56.参考图4，srio交换卡060采用一片fpga芯片061，并为其搭配8gbit的arm内存扩展063；一片cps1848芯片062。其中，fpga芯片061与cps1848芯片062间通信交互是srio，cps1848芯片062与po区通过srio相连，fpga芯片061与p1区通过vmebus相连，与p2区通过p2bus相连。srio交换卡060通过i2c驱动1848芯片，使之完成数据交换的目的。
57.参考图4，高精度ad转换卡150采用一片fpga芯片152,一个sfp光模块153，一片ad芯片154，一个rs422收发器155，8个lomo接口156。其中ad芯片与fpga数据传输，rs422接收时钟信号，则ad卡可以通过光纤采样指令进行采样。
58.参考图4，高精度da转换卡120采用一片fpga芯片121,一个sfp光模块122，一片da芯片123，一个rs422收发器124，12个lomo接口125。其中da芯片与fpga数据传输，rs422接收时钟信号，则da卡可以接收光纤接口的写指令进行输出。
59.参考图4，多功能串口通信卡140采用一片fpga芯片142,一个sfp光模块143，一个rs422收发器144，12个j30j接口145，其中da芯片与fpga数据传输，rs422接收时钟信号，所述多功能串口通信卡140通过光纤接口采样指令进行采样。
60.下面结合图1至图4，详细说明本发明具体实施方式一的光刻机多轴运动台运动控制装置的控制方法方法的具体分解步骤：
61.步骤一、单板计算机030通过以太网接收来自上位机020的命令，并执行初始化操作，这些操作包括运动台的回零位动作，轨迹规划等，然后通过srio总线将控制命令转发给srio交换卡060；
62.步骤二、srio交换卡060将命令通过srio总线转发给需要参与的运动控制板卡040；
63.步骤三：所述的同步时钟卡050生成高精度同步时钟信号，通过vme总线并发送给其他分系统和电控系统内的其他板卡，以实现同步功能。
64.步骤四：运动控制卡040通过背板220的p1区vme总线接收单板计算机030的控制指令，并通过控制模型将控制命令转化成设定值，在接收到同步时钟卡050的同步信号后，开启周期信号，并将转化成的设定值通过光纤分发给高精度da转换卡120。
65.步骤五：高精度da转换卡120将接收来自运动控制卡040的设定值转化成
±
10v的模拟量，并分发给各个电机驱动器130。
66.步骤六：电机驱动器130接收到来自高精度da转换卡120的设定值后，通过驱动模块输出电流，进而驱动各个电机运转。
67.步骤七：多功能串口通信卡140和高精度ad转换卡150将采集到的光刻机运动台的位置信号数据通过光纤传送给运动控制卡040，形成闭环控制。
68.步骤八：同步时钟卡050开启同步周期后，多功能串口通信卡140和高精度ad转换卡150以相同的频率给运动控制卡040发送位置采样数据。
69.步骤九：运动控制卡040接收到位置采样数据后，根据实时位置采样数据以及控制模型进行补偿，同时产生新的设定值，再通过光纤接口将新的设定值转发给高精度da转换卡120，然后通过驱动器130对电机进行驱动补偿。
70.参考图5，本发明实施例一的多轴运动台运动控制装置和方法的数据流关系如下：
71.实际采集到的位置数据
④
传输给多功能串口通信卡140和高精度ad转换卡150。
72.多功能串口通信卡140sss和高精度ad转换卡150通过光纤将位置数据
④
发送给运动控制卡040；
73.所述方法的控制原理具体为：
74.上位机020通过千兆以太网对单板计算机030发送命令
①
；
75.单板计算机030通过千兆以太网接收上位机020发送的控制命令
①
，接着进行解析成各系统的内部命令
②
，执行设备初始化；然后通过srio总线实现将内部命令
②
传输给srio交换卡060
76.srio交换卡060将接收到的内部命令
②
通过srio总线100转发给运动控制卡040。
77.运动控制卡040通过srio总线100接收单板计算机030的内部指令
②
，并通过控制模型内部指令
②
转化成设定值
③
，然后将设定值
③
通过光纤分发给高精度da转换卡120。
78.高精度da转换卡120接收到设定值
③
之后发给底层，完成电机运转。
79.运动控制卡040可以将系统反馈位置数据
④
通过背板220的srio总线将其发送给srio交换卡060。
80.srio交换卡060接收到反馈的位置数据
④
之后，通过通过背板220的srio总线将其发送给单板计算机030，再由单板计算机030发送给上位机020。
81.本发明具体实施方式一通过以太网进行命令下发，通过srio总线进行数据处理。srio总线相比较传统的vme总线有更高的带宽，增加了数据在传输过程中的可靠性和传输速度，从而提高了光刻机运动台的运动速度和运动精度。同时，本具体实施方式一在某些环节使用了光纤，保证了足够的抗干扰能力，提高系统的运动速度。
82.具体实施方式二、参考图6，本发明具体实施方式二提供的光刻机多轴运动台控制装置是在具体实施方式一的基础上进行改进而成的，两者的区别在于获取实际位置数据的方式和控制架构。即本发明具体实施方式二的实际位置的获取利用激光干涉仪160，通过光纤，将采集到的位置信号传输给采集卡070。采集卡070通过p2bus将采集到的位置信号传送给运动控制卡040，通过vme总线接收来自单板计算机030的指令。
83.参考图4，采集卡070采用两片fpga芯片071，并为其搭配eeprom存储072，4个lpf073，4个ad芯片074，4个st光纤接口075。其中，fpga芯片071间通信交互是srio，fpga芯片061与p1区通过vmebus相连，与p2区通过p2bus相连。采集卡070通过光纤与干涉仪测量系统相连。所述采集卡070用于对激光干涉仪160采集的光信号处理转换成运动控制卡可直接利用的位置数字信号。
84.本发明具体实施方式二提供的光刻机多轴运动台运动控制装置和方法，与具体实施方式一的区别在于运动控制卡接收实际位置数据的方式，直接通过的采集卡将数据通过背板p2区p2bus总线传输，提高了传输的效率，同时也挺高了传输的稳定性和抗干扰的能力。
85.本发明实施例二相比于实施例一相比，优势在于，上传底层数据时，底层的数据具有较好的抗干扰能力。与lemo连接器、j30j连接器相比，这种光纤传输方法受电子信号的干扰较小。此外，激光干涉仪160的分辨率更低，采集到的位置信号也就跟准确，这就有利于提高光刻机运动台的控制精度。

技术特征：
1.多轴运动台高速精密控制装置，它包括上位机(020)、vme总线(090)、p2bus总线(110)、srio总线(100)和多功能串口通信卡(140)，所述vme总线：用于vme主站访问各从站地址、vme主站命令下发和vme中断接收的命令传输；所述p2bus总线：为采集卡自带的自定义总线，用于运动控制卡获取采样长度；所述srio总线：用于板卡之间的数据传递；其特征是：它还包括单板计算机(030)、运动控制卡(040)、同步时钟卡(050)、srio交换卡(060)、采集卡、高精度ad转换卡(120)和高精度da转换卡(150)；所述上位机(020)与所述单板计算机(030)相连，用于对各板卡进行参数设置、指令发送以及数据监控；所述单板计算机(030)，用于任务调度，控制全部通信的运行，一方面通过tcp/ip网络协议与上位机(020)进行数据交互，另一方面通过srio总线协议对各业务板卡进行初始化及命令下发；所述运动控制卡(040)，用于实时数据处理，通过p2bus总线接收数据，进行计算，并通过srio总线发出；所述同步时钟卡(050)：用于通过vme总线向系统提供时钟基准并负责接收单板计算机(030)产生的命令，并向其他板卡发送时钟信号；所述srio交换卡(060)，用于交换运动控制卡中的srio数据；所述采集卡用于通过vme总线获取时钟信息，再经由传感器采集到的数据，将原始数据通过p2bus发送至单板计算机(030)；所述高精度ad转换卡(120)，用于将接收到的模拟量转换成对应的数字量并发送给所述运动控制卡(040)；所述高精度da转换卡(150)用于接收所述运动控制卡(040)发送的数字量，并转换成对应的数字量后输出。2.根据权利要求1所述的多轴运动台高速精密控制装置，其特征在于所述单板计算机(030)包括cpu主控模块、fpga模块、时钟模块和电源模块；所述cpu主控模块用于实现powerpc系统、ddr存储、flash存储和接入以太网的功能；所述fpga模块用于实现vembus协议与pcie的转换；所述时钟模块用于为cpu主控模块和fpga模块提供工作时钟；所述电源模块还用于为单板计算机(030)提供所需的各种电源。3.根据权利要求1或2所述的多轴运动台高速精密控制装置，其特征在于所述运动控制卡(040)包括p1区、p0区、p2区和n片外部ddr3动态存储器，n为正整数；所述运动控制卡(040)采用多核dsp+fpga的板级架构，其中，dsp用于完成数据处理；fpga用于完成接口协议的处理；dsp与fpga之间采用srio模块通讯；所述dsp还用于接收fpga搬运过来的数据并进行计算；两块板卡之中的两片dsp芯片能够通过srio模块通讯，且一片dsp芯片能够利用另一片dsp芯片的计算结果来完成自身的计算；不同板卡或分系统之间的数据交互均通过srio模块完成；所述p1区用于接收所述单板计算机(030)下发的控制指令，初始化命令，产生vme中断
和反馈状态信息，p2区用于接收p2bus数据；所述运动控制卡(040)采用多核处理器，所述多核处理器共享存储器控制接口，用于提供大规模运算能力，同时采用n片ddr3芯片，对大规模实时信号进行多核并行处理。4.根据权利要求3所述的多轴运动台高速精密控制装置，其特征在于所述高精度ad转换卡(120)和高精度da转换卡(150)分别通过一个lemo连接器与电涡流传感器(151)和驱动器(130)相连；所述电涡流传感器(151)用于测量被测体与探头端面的相对位置；所述驱动器(130)用于接收到来自高精度da转换卡120的设定值进而驱动各个电机运转。5.根据权利要求1所述的多轴运动台高速精密控制装置，其特征在于所述同步时钟卡(050)包含外部ddr3动态存储器，fpga芯片051分配为1gb容量大小存储052，dsp芯片053分配2gb容量大小存储054；两个主芯片均外带norflash用于程序加载；dsp芯片053的emif线外挂nandflash用于运算中各种参数的访问，系统参考各类参考时钟配置、系统初始上电顺序、各ic的复位、参考时钟配置均由小规模fpga负责管理，其中fpga芯片051与dsp芯片053间通信交互是srio；fpga芯片051与背板接口p0区通过srio相连，与p1区通过vmebus相连，同时与p2区通过vmebus和p2bus相连；dsp芯片053与背板接口p0区通过srio相连；所述同步时钟卡050用于生成高精度同步时钟信号，并发送给其他分系统和电控系统内的其他板卡。6.根据权利要求1所述的多轴运动台高速精密控制装置，其特征在于所述srio交换卡(060)包括一片fpga芯片(061)、一个与所述fpga芯片(061)搭配的存储器(063)和一片srio_sw芯片(062)；其中，fpga芯片(061)与srio_sw芯片(062)之间的数据交互通过srio总线，所述srio_sw芯片(062)与srio交换卡(060)的p0区通过srio总线相连，所述fpga芯片(061)与srio交换卡(060)的p1区通过vmebus总线相连，所述fpga芯片(061)与所述srio交换卡(060)的p2区通过p2bus总线相连；所述srio交换卡(060)通过i2c总线驱动1848芯片。7.根据权利要求1所述的多轴运动台高速精密控制装置，其特征在于所述高精度ad转换卡(150)包括一片fpga芯片、一个sfp光模块，一片ad芯片，一个rs422收发器和8个lomo接口；其中ad芯片与fpga芯片数据传输，rs422接收时钟信号，ad卡通过光纤采样指令进行采样。8.根据权利要求1所述的多轴运动台高速精密控制装置，其特征在于所述高精度da转换卡(120)包括一片fpga芯片、一个sfp光模块、一片da芯片，一个rs422收发器和12个lomo接口；其中da芯片与fpga芯片数据传输，rs422接收时钟信号，da卡接收光纤接口的写指令进行输出。9.根据权利要求1所述的多轴运动台高速精密控制装置，其特征在于所述多功能串口通信卡(140)包括一片fpga芯片,一个sfp光模块，一个rs422收发器，12个j30j接口，其中sfp光模块与fpga芯片数据传输，rs422接收时钟信号，所述多功能串口通信卡(140)通过光纤接口采样指令进行采样。10.基于权利要求1所述的多轴运动台高速精密控制装置的多轴运动台高速精密控制方法，其特征是：它包括以下步骤：步骤一、单板计算机(030)通过以太网接收来自上位机(020)的命令，并执行初始化操
作，所述初始化操作包括多轴运动台的回零位动作和轨迹规划，然后通过srio总线(100)将控制命令转发给srio交换卡(060)；步骤二、同步时钟卡(050)生成高精度同步时钟信号，并通过vme总线(090)同步发送给其他分系统和电控系统内的其他板卡，以实现同步功能；步骤三、运动控制卡(040)通过其背板的p1区vme总线(090)接收单板计算机(30)的控制指令，并将控制命令转化成设定值，在接收到同步时钟卡(050)的同步时钟信号后，开启周期信号，并将转化成的设定值通过光纤转发给高精度da转换卡(150)；步骤四、高精度da转换卡(150)将接收来自运动控制卡的设定值转化成
±
10v的模拟量，并分发给各电机驱动器；步骤五、各电机驱动器接收到来自高精度da转换卡(150)的设定值后，通过驱动模块输出电流，驱动各个电机运转；步骤六、多功能串口通信卡(140)、高精度ad转换卡(150)和采集卡将采集到的多轴运动台的位置信号数据传送给运动控制卡(040)，形成闭环控制；步骤七、同步时钟卡(050)开启同步周期后，多功能串口通信卡(140)、高精度ad转换卡(150)和采集卡以相同的频率给运动控制卡(040)发送位置采样数据；步骤八、运动控制卡(040)接收到位置采样数据后，根据实时的位置采样数据进行补偿，产生新的设定值，再通过光纤接口将新的设定值转发给高精度da转换卡(120)，然后通过驱动器对电机进行驱动补偿；完成一次多轴运动台高速精密控制。

技术总结
多轴运动台高速精密控制装置及方法，涉及多轴运动台高速精密控制领域，是为了解决现有光刻机多轴运动台的控制精度和速度不足，以及不同板卡之间通信相互干扰的问题。本发明提供的多轴运动台高速精密控制装置及方法，通过以太网进行数据交互和参数设置，通过VME总线进行命令处理，通过SRIO总线进行数据处理，将控制命令和数据处理进行分开操作，使得控制协议简单并实现逻辑设计简化，有效的避免采用统一的VME总线处理命令和数据所带来的复杂程序设计工作。SRIO总线相比于传统的VME总线，此外，多核的处理器保证了一核多轴的控制，避免了多板卡之间通信时相互干扰。本发明适用于多轴运动台的高速精密控制。动台的高速精密控制。动台的高速精密控制。


技术研发人员：刘杨 崔宁 宋法质 董岳 李理 谭久彬
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/9