一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置，包括控制器、激光器，还包括伺服驱动器、智能控制器、振动传感器、功率计，振动传感器和功率计分别与智能控制器通讯连接，激光器与智能控制器通讯连接，智能控制器与控制器之间通过并行接口连接，控制器与伺服驱动之间通过总线连接。解决了激光切割晶圆控制系统中需手动整定PID参数，无法动态调节参数，对激光频率和电流实现动态调节的问题；通过智能控制器内置神经网络模型和算法实时整定PID参数和激光参数，将该技术应用于激光切割晶圆控制系统中，减少设备调试时间，提高了设备的控制精度；所述装置可提高现有激光切割晶圆设备控制精度。

A dynamic adjusting device for control parameters of laser cutting wafer

【技术实现步骤摘要】
一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置
本专利技术涉及激光切割晶圆控制
，特别是一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置，适用于激光切割晶圆和玻璃材料。
技术介绍
目前激光切割晶圆控制系统的设计，其中大部分采取的手动设置伺服器PID参数和激光频率、电流参数，在切割的过程中无法动态调节参数，控制精度和切割效果完全依靠运行前的经验值来实现，无法满足晶圆切割中对控制精度的要求。切割参数需要做大量工艺试验才能得到，设备调试时间长。专利技术专利专利201310047058.7涉及《一种基于视觉的全自动晶圆划片控制系统》，该系统包括机床设备、激光器、相机、运动控制卡、计算机、驱动器。该系统中伺服PID控制参数需要通过手动调试，调试设备时间长，没有将工程经验值转换成智能的控制模型，对PID参数进行动态调节。工艺参数虽然建立了对应的数据库，但需要手动调用参数，对激光电流和频率参数无法动态进行调节。专利技术专利201810092650.1涉及《一种激光切割机控制系统》，该系统包括：机床床身、激光器、控制系统，该系统的伺服PID参数需要手动设置调试，无法动态调节，调试周期长，控制精度不高。现有技术无法实现动态调节伺服PID参数和激光参数，难以达到理想的控制精度。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的缺点，拟采用控制参数动态调节装置来实现对伺服PID参数和激光参数的动态调节，提供一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置，包括控制器、激光器，其特征在于，还包括伺服驱动器、智能控制器、振动传感器、功率计，振动传感器和功率计(通过RS232接口)分别与智能控制器通讯连接，激光器与智能控制器(通过RS232接口)通讯连接，智能控制器与控制器之间通过并行接口连接，控制器与伺服驱动之间通过总线连接；所述控制器输出端依次设置有激光器、伺服驱动器，振动传感器和功率计输出端有智能控制器，智能控制器输出端设置有控制器，振动传感器和功率计将测量数据(激光功率，平台振动振幅信号)输入到智能控制器，智能控制器将计算分析后的数据输入到控制器，控制器将数据输出给激光器、伺服驱动器，实现实时修正控制参数；激光器用于输出激光接受控制器的电流和频率信号，伺服驱动器用于控制平台各轴(即X轴、Y轴、Z轴和W轴)，控制器用于接收智能控制器信号控制激光器、伺服驱动器，振动传感器用于采集平台振动信号幅度，功率计用于测量激光功率，智能控制器用于接收功率计和振动传感器的测量信号以及完成模型建立参数输出。具体地，所述伺服驱动器包括X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、W轴伺服驱动器，其中X轴、Y轴和Z轴构成三维立体坐标系，W轴为旋转轴，W和X轴Y轴平行，与Z轴垂直；X轴伺服驱动器用于接收控制信号控制X轴运动，Y轴伺服驱动器用于接收控制信号控制Y轴运动，Z轴伺服驱动器用于接收控制信号控制Z轴运动，W轴伺服驱动器用于接收控制信号控制W轴运动。优选地，所述控制器采用DSP+FPGA实现，能够完成复杂的控制算法、运算速度高、寻址方式灵活和通信性能强大。具体地，所述激光器控制电路中具有RS232接口，通过串口通信可以改变激光器的频率、电流等参数。优选地，所述智能控制器内置神经网络模型，通过振动传感器和功率计输入信号后，经神经网络算法，智能控制器得出PID整定参数、激光频率和电流。优选地，所述X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、W轴伺服驱动器控制处理50kHz,具有以太网通信接口。具体地，所述神经网络模型和神经网络算法包括振动信号神经网络模型和振动信号神经网络算法：振动信号经过输入层之后经过加权值W1后输出层输出K值即比例参数值，振动信号经过输入层之后经过加权值W2后输出层输出I值即积分参数值，经过加权值W3后输出层输出D值即微分参数值。具体地，所述神经网络模型和神经网络算法包括功率计信号神经网络模型和功率计信号神经网络算法：功率计信号经过输入层之后经过加权值W11后输出层输出激光频率值，功率计信号经过输入层之后经过加权值W21后输出层输出电流值。本专利技术的一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置有如下优点：1.解决了激光切割晶圆控制系统中需手动整定PID参数，无法动态调节参数，对激光频率和电流实现动态调节的问题；2.通过智能控制器内置神经网络模型和算法实时整定PID参数和激光参数，将该技术应用于激光切割晶圆控制系统中，减少设备调试时间，提高了设备的控制精度；3.所述装置可提高现有激光切割晶圆设备控制精度，各轴定位精度能达到1um，对激光频率和电流动态调节后SD层切割质量更好。附图说明图1为实施例1的一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置结构示意图；图2为实施例2的一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置结构示意图；图3为智能控制器结构示意图；图4为振动信号神经网络模型和振动信号神经网络算法结构示意图；图5为功率计信号神经网络模型和功率计信号神经网络算法结构示意图。其中，1-控制器、2-激光器、3-伺服驱动器、31-X轴伺服驱动器、32-Y轴伺服驱动器、33-Z轴伺服驱动器、34-W轴伺服驱动器、4-智能控制器、5-振动传感器、6-功率计；11-RS485接口、12-RS485接口、13-参数输入缓存区、14-神经网络控制模型、15-参数输出缓存区、16-以太网接口、7-智能控制器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，多属于本专利技术保护的范围。实施例1如附图1所示，本专利技术的一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置，包括控制器、激光器，其特征在于，还包括伺服驱动器、智能控制器、振动传感器、功率计，振动传感器和功率计通过RS232接口分别与智能控制器通讯连接，激光器与智能控制器通过RS232接口通讯连接，智能控制器与控制器之间通过并行接口连接，控制器与伺服驱动之间通过总线连接；所述控制器输出端依次设置有激光器、伺服驱动器，振动传感器和功率计输出端有智能控制器，智能控制器输出端设置有控制器，振动传感器和功率计将测量数据，包括激光功率、平台振动振幅信号输入到智能控制器，智能控制器将计算分析后的数据输入到控制器，控制器将数据输出给激光器、伺服驱动器，实现实时修正控制参数；激光器用于输出激光接受控制器的电流和频率信号，伺服驱动器用于控制平台各轴(即X轴、Y轴、Z轴和W轴)，控制器用于接收智能控制器信号控制激光器、伺服驱动器，振动传感器用于采集平台振动信号幅度，功率计用于测量激光功率，智能控制器用于接收功率计和振动传感器的测量信号以及完成模型建立参数输出。所述伺服驱动器包括X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器、W轴伺服驱动器，其中X轴、Y轴和Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置，包括控制器(1)、激光器(2)，其特征在于，还包括伺服驱动器(3)、智能控制器(7)、振动传感器(8)、功率计(9)，振动传感器和功率计分别与智能控制器通讯连接，激光器与智能控制器通讯连接，智能控制器与控制器之间通过并行接口连接，控制器与伺服驱动之间通过总线连接；/n所述控制器(1)输出端依次设置有激光器(2)、伺服驱动器(3)，振动传感器(8)和功率计(9)输出端有智能控制器(7)，智能控制器(7)输出端设置有控制器(1)，振动传感器(8)和功率计(9)将测量数据输入到智能控制器(7)，智能控制器(7)将计算分析后的数据输入到控制器(1)，控制器(1)将数据输出给激光器(2)、伺服驱动器(3)，实现实时修正控制参数；/n激光器(2)用于输出激光接受控制器的电流和频率信号，伺服驱动器(3)用于控制平台各轴，控制器(1)用于接收智能控制器信号控制激光器、伺服驱动器，振动传感器(8)用于采集平台振动信号幅度，功率计(9)用于测量激光功率，智能控制器(7)用于接收功率计和振动传感器的测量信号以及完成模型建立参数输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置，包括控制器(1)、激光器(2)，其特征在于，还包括伺服驱动器(3)、智能控制器(7)、振动传感器(8)、功率计(9)，振动传感器和功率计分别与智能控制器通讯连接，激光器与智能控制器通讯连接，智能控制器与控制器之间通过并行接口连接，控制器与伺服驱动之间通过总线连接；
所述控制器(1)输出端依次设置有激光器(2)、伺服驱动器(3)，振动传感器(8)和功率计(9)输出端有智能控制器(7)，智能控制器(7)输出端设置有控制器(1)，振动传感器(8)和功率计(9)将测量数据输入到智能控制器(7)，智能控制器(7)将计算分析后的数据输入到控制器(1)，控制器(1)将数据输出给激光器(2)、伺服驱动器(3)，实现实时修正控制参数；
激光器(2)用于输出激光接受控制器的电流和频率信号，伺服驱动器(3)用于控制平台各轴，控制器(1)用于接收智能控制器信号控制激光器、伺服驱动器，振动传感器(8)用于采集平台振动信号幅度，功率计(9)用于测量激光功率，智能控制器(7)用于接收功率计和振动传感器的测量信号以及完成模型建立参数输出。


2.根据权利要求1所述的一种激光切割晶圆控制参数动态调节装置，其特征在于，所述伺服驱动器包括X轴伺服驱动器(3)、Y轴伺服驱动器(4)、Z轴伺服驱动器(5)、W轴伺服驱动器(6)，其中X轴、Y轴和Z轴构成三维立体坐标系，W轴为旋转轴；X轴伺服驱动器(3)用于接收控制信号控制X轴运动，Y轴伺服驱动器(4)用于接收控制信号控制Y轴运动，Z轴伺服驱动器(5)用于接收控制信号控制Z轴运动，W轴伺服驱动器(6)用于接收控制信号控制W轴运动。


3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛建雄，杨秋松，李波，左思华，周玉兰，
申请(专利权)人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42