AT89S51单片机非接触式搬运系统控制器设计(2)
传统的工件搬运系统包括:(1)滚轮式输送，线性电机驱动承载平台；(2)以机械或真空吸附方式来夹持工件，由机器人手臂来实现精密定位与上下料等操作；(3)在不同工位间平板的输送由托盘或卡匣来存放，并配合机器人手臂在台架和卡匣之间进行放入和取出操作[5]；（4）真空吸附搬运。
在传统搬运技术中，由于玻璃基板与滚轮、晶片与吸盘进行接触，玻璃基板和晶片表面不可避免会受到损伤而影响生产品质[5]，所以传统的接触式搬运方式已经不能满足现代工业生产的需求，发展新型的非接触搬运技术己刻不容缓。
新兴的非接触式搬运系统在工业制造过程中，该技术由于其无接触、无表面擦伤、无静电等优点具有广泛的应用前景和重要的研究意义[6]。此外由于非接触式水平输送设备基板支撑面的扩大，有效地抑制了对基板应力的集中[7]。因此非接触式搬运设备是目前国内亟待开发的行业。
例如硅片的夹持与输送是半导体生产工艺中的一个重要环节，目前采用的主要方式为接触式真空吸盘夹持，该方式由于吸盘与硅片的直接接触，不可避免地使硅片表面产生污染、划伤和翘曲变形等缺陷，因此对于具有纳米级别制造精度的芯片来说会造成废品率增加以及生产率低下等问题[8]。随着半导体行业的发展，硅片的尺寸也发生了很大变化，按照美国半导体工业协会的微电子技术发展构图，2009年将开始使用直径为450 mm的硅片，硅片尺寸的不断增大也使硅片的夹持与输送遇到了很大的挑战[9]。
1.1 非接触式搬运系统简介
1.1.1 原理
非接触式搬运设备就是应用流体力学的原理，压缩流体通过压力系统上的多孔物体形成一层流体膜，使对象物体上浮的系统。根据此原理可实现对物体进行非接触的搬运，并通过和各种装置的结合可对物体进行各种不同的加工处理，见图1.1。
1 液晶板； 2 空气膜 ；3 多孔板； 4 压力室； 5 框架； 6 调整装置； 7 终端过滤器 ；8 微粒子过滤器； 9 活性炭过滤器； 10 微粒子过滤器；11 空气干燥器 ；12 条型过滤器；
13 储存罐；14 空气压缩机
图1.1 非接触式搬运设备示意图
经过层层过滤后的压缩空气进入压力室4并充满，压缩空气通过多孔物体3到达表面。空气通过多孔物体内部的无方向性连续开细孔时流速降低，同时得到了充分的扩散。在多孔物体表面上形成了一层均匀的正压流层～气体膜，这层气体膜支撑着液晶板，使之上浮。根据液晶板的搬运放置位置，非接触式搬运设备可分为水平搬运装置和垂直搬运装置[7]。
非接触式搬运系统的控制器是基于单片机的控制箱。目前在现代工业生产中最常用的是以定值控制和随动控制为代表的常规控制系统，主要特征是以比例-积分-微分控制器为主的闭环负反馈控制系统[10]。
定值控制系统及时简单的单回路控制系统，由控制器(包括给定单元、比较单元和比例-积分微分运算单元)、测量变送部分和执行机构组成。这种控制系统的特点就是直接的负反馈，整个系统非常简单，所以适合对各种没有特殊要求的温度、压力、流量液位等各种量进行定值控制。在实际使用中，给定值保持不变的。但是，如果需要变化时，操作者随时都可以调整给定值[10]。
1.1.2 特点
(1)多孔物体表面的气体喷出速度在0．2米／秒以下，不会扰乱洁净室的环境(同一方向流)；
(2)气体喷出速度较慢，不会对对象物产生静电；
(3)通过多孔物体的气体经过除尘，清洁度实现了0．1(对供给的气体清洁度不恶化)；
(4)支持面积较大，因此上浮对象物稳定，而且可以缓和集中应力；