專利名稱：用于增強(qiáng)軌道設(shè)計(jì)和執(zhí)行的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照相平板印刷系統(tǒng)的可移動(dòng)部件的軌道設(shè)計(jì)和執(zhí)行。
背景技術(shù)：
許多工業(yè)過(guò)程都涉及沿著被具體時(shí)刻的精確位置所定義的軌道的移動(dòng)。照相平板印刷(photolithography)就是上述過(guò)程的一個(gè)例子。在一個(gè)照相平板印刷過(guò)程中，一個(gè)發(fā)光源射出一個(gè)光束。該光束穿過(guò)或反射自一個(gè)十字線(reticle)，以把一個(gè)十字線圖像從該十字線傳輸?shù)揭粋€(gè)感光底層(substrate)，例如一個(gè)半導(dǎo)體晶片。
在照相平板印刷過(guò)程中使用掃描技術(shù)，以把一個(gè)十字線圖像投射到感光底層上。這些掃描技術(shù)涉及移動(dòng)一個(gè)十字線穿過(guò)一個(gè)發(fā)光槽，以允許該十字線圖像被曝光到一個(gè)同時(shí)移動(dòng)的感光底層。十字線和感光底層被暴露在能在一維或多維上移動(dòng)的臺(tái)上。
總的來(lái)說(shuō)，數(shù)字計(jì)算的移動(dòng)軌道能使高精度多軸移動(dòng)控制系統(tǒng)取得大的處理能力。尤其感興趣的是在十字線圖案被成像并曝光到晶片表面這一過(guò)程期間，在一個(gè)步驟中晶片和十字線及掃描平板印刷工具所遵循的移動(dòng)軌道。整個(gè)晶片表面按照?qǐng)鰭呙璧捻樞虮黄毓?。每個(gè)場(chǎng)掃描的曝光需要晶片和十字線以精確同步的、恒定的速度穿過(guò)成像光學(xué)器件的曝光場(chǎng)并被同時(shí)掃描。晶片和十字線的速率必須精確匹配成像光學(xué)器件的放大率。
為了最大化系統(tǒng)的處理能力，最好在最短的可能時(shí)間內(nèi)曝光晶片。在一個(gè)常規(guī)的用于曝光晶片的軌道中，在每個(gè)場(chǎng)曝光之后，晶片臺(tái)(wafer stage)必須異步地從位于一個(gè)一個(gè)場(chǎng)掃描終點(diǎn)的初始狀態(tài)(即某個(gè)位置和速度)步入位于下一個(gè)場(chǎng)掃描的起點(diǎn)的新狀態(tài)(即一個(gè)新的位置和速度)。類似的，十字線臺(tái)(reticle stage)也必須異步地從位于一個(gè)場(chǎng)掃描的終點(diǎn)的初始狀態(tài)步入位于下一個(gè)場(chǎng)掃描的起點(diǎn)的新狀態(tài)。因此，最小化掃描之間的時(shí)間將提高系統(tǒng)的處理能力。因此，需要一種系統(tǒng)和方法，用于為照相平板印刷部件在恒速掃描之間的時(shí)間間隔設(shè)計(jì)并執(zhí)行最優(yōu)的軌道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于非實(shí)時(shí)的軌道設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)的軌道執(zhí)行。一個(gè)軌道設(shè)計(jì)過(guò)程接收由高級(jí)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。該高級(jí)控制系統(tǒng)可以用軟件實(shí)現(xiàn)。所述數(shù)據(jù)定義了位置和掃描速度，其中多軸移動(dòng)必須被精確同步。軌道設(shè)計(jì)過(guò)程生成一系列恒定加速度的間隔，其允許用最大的處理能力來(lái)執(zhí)行臨界移動(dòng)(critical motion)。軌道設(shè)計(jì)的輸出是一個(gè)軌線(profile)。一個(gè)軌線執(zhí)行器使用軌道設(shè)計(jì)器過(guò)程輸出的軌線，生成連續(xù)的、同步的、濾波過(guò)的多軸位置和加速指令(即執(zhí)行數(shù)據(jù))，以驅(qū)動(dòng)控制伺服系統(tǒng)。
軌道設(shè)計(jì)器產(chǎn)生的所有時(shí)間間隔被量化為一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘周期的整數(shù)倍。軌道設(shè)計(jì)器的輸出具有無(wú)限大的沖擊(jerk)，但被軌線執(zhí)行器中的濾波器加以平滑，從而限制了沖擊并且最小化伺服-跟蹤誤差。軌道設(shè)計(jì)器允許軌線執(zhí)行器濾波的時(shí)間，但并不限制這些濾波器的形狀的精微調(diào)諧，如果被調(diào)諧濾波器的寬度不超過(guò)所允許的時(shí)間的話。
上述軌道設(shè)計(jì)和執(zhí)行過(guò)程組合在一起，允許曝光序列被平滑的停止并在完成任何個(gè)別的場(chǎng)掃描之后重新開始。


通過(guò)下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體的說(shuō)明，如附圖中所例示的，本發(fā)明的上述特征和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將更明顯。
圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基本模塊以及模塊之間的數(shù)據(jù)流。
圖2更詳細(xì)的示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的模塊之間的數(shù)據(jù)流。
圖3示出了一個(gè)計(jì)算平臺(tái)，本發(fā)明的一個(gè)軟件實(shí)施例在該平臺(tái)上運(yùn)行。
圖4的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大致的軌道設(shè)計(jì)過(guò)程。
圖5的流程圖更詳細(xì)的示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大致的軌道設(shè)計(jì)過(guò)程。
圖6的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例為某個(gè)給定的軸計(jì)算照相平版印刷術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)部分的移動(dòng)的過(guò)程。
圖7的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例調(diào)整一個(gè)恒定速度掃描長(zhǎng)度的過(guò)程。
圖8的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，在考慮了最大速度和加速限制時(shí)計(jì)算一個(gè)加速間隔的過(guò)程。
圖9的流程圖示出了一個(gè)包含兩個(gè)加速間隔并且沒(méi)有最大速度限制的軌跡。
圖10的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，在沒(méi)有最大速度限制時(shí)計(jì)算加速間隔的過(guò)程。
圖11的流程圖示出了一個(gè)包含三個(gè)加速間隔并且有最大速度限制的軌跡。
圖12的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，在有最大速度限制時(shí)計(jì)算加速間隔的過(guò)程。
圖13的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在掃描之間創(chuàng)建一個(gè)零速點(diǎn)的過(guò)程。
圖14的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例調(diào)整零速點(diǎn)間隔以同步多個(gè)掃描軸的過(guò)程。
圖15的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌道開始處產(chǎn)生一個(gè)延時(shí)以補(bǔ)償濾波器延時(shí)的過(guò)程。
圖16的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的軌跡執(zhí)行過(guò)程。
圖17的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的濾波一個(gè)積分正信號(hào)的過(guò)程。
圖18的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)插一個(gè)濾波過(guò)的正信號(hào)的過(guò)程。
圖19的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的濾波一個(gè)上采樣信號(hào)以生成一個(gè)內(nèi)插信號(hào)的過(guò)程。
圖20的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)插一個(gè)加速狀態(tài)信號(hào)的過(guò)程。
圖21示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的軌跡執(zhí)行器及其組成部件。
圖22示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)用于積分正信號(hào)的濾波器。
圖23示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的軌跡執(zhí)行器的內(nèi)插部分。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中同樣的附圖標(biāo)記代表同樣的或具有相似功能的部件。此外，在附圖中每個(gè)附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字對(duì)應(yīng)于該附圖標(biāo)記首次出現(xiàn)的附圖。雖然討論了具體的配置和安排，應(yīng)該理解僅僅是出于舉例的目的。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以有其他的配置和安排。對(duì)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員而言，顯然可以通過(guò)多種其他的裝置和應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
一.概述此處描述的本發(fā)明包括一個(gè)非實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)算法，以及一個(gè)實(shí)時(shí)的執(zhí)行算法。軌道設(shè)計(jì)過(guò)程接收高級(jí)軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)定義了位置和掃描速度，其中多軸移動(dòng)必須被精確的同步。該軌道設(shè)計(jì)過(guò)程生成恒定加速間隔序列，以允許以最大的處理能力執(zhí)行臨界掃描移動(dòng)(critical scanning motion)。軌線執(zhí)行器使用軌道設(shè)計(jì)器的輸出(即軌線)生成連續(xù)的、同步的、濾波過(guò)的多軸位置和驅(qū)動(dòng)控制伺服系統(tǒng)的加速指令。軌道設(shè)計(jì)器產(chǎn)生的所有時(shí)間間隔被量化為一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘周期的整數(shù)倍。該軌道設(shè)計(jì)器輸出具有無(wú)限大的沖擊(jerk)，通過(guò)軌線執(zhí)行器中的濾波器平滑為有限沖擊并且最小化伺服-跟蹤誤差。軌道設(shè)計(jì)器允許軌線執(zhí)行器濾波的時(shí)間，但并不限制這些濾波器形狀的精微調(diào)節(jié)，如果被調(diào)諧的濾波器的帶寬沒(méi)有超過(guò)允許的時(shí)間的話。
圖1大致的示出了本發(fā)明。一個(gè)控制過(guò)程110負(fù)責(zé)向軌道設(shè)計(jì)器130提供初始控制數(shù)據(jù)120。初始控制數(shù)據(jù)120包括為恒速掃描之間的間隔啟動(dòng)軌道設(shè)計(jì)所必需的信息。因?yàn)樵撻g隔連接了兩個(gè)掃描，有時(shí)稱其為一個(gè)鏈接。初始控制數(shù)據(jù)120包括一個(gè)掃描的起始點(diǎn)、所需的距離和掃描的速度，以及終止點(diǎn)。給定了初始控制數(shù)據(jù)120，軌道設(shè)計(jì)器130能夠產(chǎn)生軌道數(shù)據(jù)140，也稱為一個(gè)軌線。軌道數(shù)據(jù)140包括所述鏈接的恒定加速的量化時(shí)間間隔定義、以及這些間隔內(nèi)的加速定義。軌道數(shù)據(jù)140還包括每個(gè)加速間隔起始點(diǎn)的位置和速度。這樣，軌道數(shù)據(jù)140用于軌線執(zhí)行器150。軌線執(zhí)行器150使用軌線數(shù)據(jù)產(chǎn)生執(zhí)行數(shù)據(jù)160。執(zhí)行數(shù)據(jù)160是一個(gè)確定位置和加速度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。執(zhí)行數(shù)據(jù)160表示一系列發(fā)送給控制系統(tǒng)170的指令?？刂葡到y(tǒng)170表示用于根據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)160來(lái)移動(dòng)照相平板印刷技術(shù)的部件(即晶片臺(tái)和十字線臺(tái))的電機(jī)控制裝置。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)更詳細(xì)的框圖。系統(tǒng)200包括軌道設(shè)計(jì)器130、軌線執(zhí)行器150和控制系統(tǒng)170。軌道設(shè)計(jì)器130根據(jù)控制數(shù)據(jù)120設(shè)計(jì)裝置的軌道。該設(shè)計(jì)產(chǎn)生了軌道數(shù)據(jù)140。軌道數(shù)據(jù)140能被看作定義了裝置的一個(gè)軌道的一個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)集，所述裝置是例如照相平板印刷工具的感光底層臺(tái)或十字線臺(tái)。設(shè)計(jì)器130能夠被實(shí)施為一個(gè)由計(jì)算機(jī)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。但是，設(shè)計(jì)器130還可以被實(shí)施為硬件或固件或其組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，軌道設(shè)計(jì)器130以脫機(jī)的方式設(shè)計(jì)這些軌道。這樣，在照相平板印刷術(shù)中，軌道數(shù)據(jù)140的產(chǎn)生先于感光底層臺(tái)或十字線臺(tái)的掃描操作的開始。
軌道數(shù)據(jù)140定義了多個(gè)恒定的加速狀態(tài)，以控制諸如感光底層臺(tái)或十字線臺(tái)的裝置的移動(dòng)。軌道數(shù)據(jù)140包括一個(gè)位置狀態(tài)信號(hào)210、一個(gè)速度狀態(tài)信號(hào)212，以及一個(gè)加速狀態(tài)信號(hào)214。對(duì)每個(gè)恒定加速狀態(tài)，狀態(tài)信號(hào)210、212和214都有對(duì)應(yīng)的值。這些恒定加速狀態(tài)的維持可變長(zhǎng)度的時(shí)間段，并且是一個(gè)慢時(shí)鐘周期的的整數(shù)倍，所述慢時(shí)鐘周期例如為1微秒。
如上所述，軌道數(shù)據(jù)140包括位置狀態(tài)信號(hào)110、速度狀態(tài)信號(hào)112和加速狀態(tài)信號(hào)114。這些由軌道設(shè)計(jì)器140產(chǎn)生的狀態(tài)信號(hào)定義了諸如感光底層臺(tái)或十字線臺(tái)這樣的裝置的一維移動(dòng)。
這些信號(hào)之間的關(guān)系表示為P＝Pi+At2+Vit和V＝Vi+At，其中Pi表示位置狀態(tài)信號(hào)210，P表示一個(gè)位置信號(hào)，A表示加速狀態(tài)信號(hào)214，Vi表示速度狀態(tài)信號(hào)212，V表示速度信號(hào)。位置狀態(tài)信號(hào)210是一個(gè)非等距離采樣的二階曲線。相應(yīng)的，速度狀態(tài)信號(hào)212是一個(gè)非等距離采樣的梯形信號(hào)。
加速狀態(tài)信號(hào)214包括一系列方形和/或矩形脈沖，其具有任意的幅度和寬度。這些脈沖對(duì)應(yīng)于速度狀態(tài)信號(hào)212的值的轉(zhuǎn)變。在這些脈沖的上升沿和下降沿，加速狀態(tài)信號(hào)具有一個(gè)大的一階導(dǎo)數(shù)。該一階導(dǎo)數(shù)這里被稱為“沖擊(jerk)”。因?yàn)檫@些上升和下降沿提供了方形和/或矩形脈沖，加速狀態(tài)信號(hào)214的沖擊值是無(wú)限大的(即德耳塔函數(shù))。
速度狀態(tài)信號(hào)212和加速狀態(tài)信號(hào)214的值僅在由軌道設(shè)計(jì)器130確定的某些特定時(shí)間變化。這樣，這些信號(hào)由處于加速狀態(tài)信號(hào)214改變時(shí)的特定時(shí)間的信號(hào)值來(lái)表示，而不是由時(shí)間上均勻分布的采樣集來(lái)表示。如上所述，這些特定時(shí)間被多個(gè)時(shí)間間隔分開，所述時(shí)間間隔是慢時(shí)鐘周期的整數(shù)倍。
再次參考圖1，軌限執(zhí)行器150從軌道設(shè)計(jì)器130接收軌道數(shù)據(jù)140并把這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出信號(hào)集，即執(zhí)行數(shù)據(jù)160。執(zhí)行數(shù)據(jù)160包括一個(gè)實(shí)時(shí)位置信號(hào)和一個(gè)實(shí)時(shí)加速輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)于軌道數(shù)據(jù)140，但它們是以一個(gè)固定的快時(shí)鐘速度出現(xiàn)的離散時(shí)間信號(hào)。一個(gè)快時(shí)鐘速度的例子是16kHz。也可以使用其它的時(shí)鐘速度。以所述快時(shí)鐘速度出現(xiàn)的離散時(shí)間信號(hào)值的間隔為0.0625微秒時(shí)間間隔。這里，增加一個(gè)離散時(shí)間信號(hào)的時(shí)鐘速度被稱為內(nèi)插(interpolation)。軌線執(zhí)行器150把執(zhí)行數(shù)據(jù)160發(fā)給控制系統(tǒng)170。
在產(chǎn)生執(zhí)行數(shù)據(jù)160時(shí)，軌線執(zhí)行器150對(duì)軌道數(shù)據(jù)140的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行濾波，以減少諸如上面所述的過(guò)多的沖擊。這樣，軌線執(zhí)行器150通過(guò)濾波避免了在控制系統(tǒng)170中激發(fā)出諧振，并產(chǎn)生了快時(shí)鐘速度的離散時(shí)間信號(hào)。因?yàn)樵摽鞎r(shí)鐘速度大于與軌道數(shù)據(jù)140相關(guān)的慢時(shí)鐘速度，軌線執(zhí)行器150對(duì)狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行濾波和內(nèi)插，以產(chǎn)生執(zhí)行數(shù)據(jù)160。
執(zhí)行數(shù)據(jù)160包括一個(gè)位置輸出信號(hào)218和一個(gè)加速輸出信號(hào)220。同狀態(tài)信號(hào)210-214一樣，這些信號(hào)是離散信號(hào)。但是，不像狀態(tài)信號(hào)210-214，位置信號(hào)218和加速信號(hào)220各自具有以均勻時(shí)間間隔分開的值。這些均勻的時(shí)間間隔等于上述快時(shí)鐘速度的一個(gè)周期。
軌線執(zhí)行器150被實(shí)施為一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，可被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該計(jì)算機(jī)是一個(gè)固定精度的算術(shù)微控制器，例如Massachusetts，Norwood的Analog Devices公司生產(chǎn)的SHARC@ADSP-21062。
軌道設(shè)計(jì)器130的功能(能夠如圖500所示計(jì)算軌道)最好以軟件實(shí)施?；蛘撸杂布蛴布蛙浖慕M合來(lái)實(shí)施。
圖3示出了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的一個(gè)例子。這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠用于軌道設(shè)計(jì)器130或軌線執(zhí)行器150的處理。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300表示任何單處理器的計(jì)算機(jī)。可以使用單線程或多線程。可以使用集中或分布的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300包括一個(gè)或多個(gè)處理器，例如處理器304。所述一個(gè)或多個(gè)處理器304能夠運(yùn)行實(shí)施下面圖5所示的操作的軟件。每個(gè)處理器304連接到一個(gè)通信總線302(例如十字管或網(wǎng)絡(luò))。在該示例計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中描述了各種軟件實(shí)施例。在讀了本說(shuō)明書后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易的知道如何使用其它的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或計(jì)算機(jī)體系來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300還包括一個(gè)主存儲(chǔ)器306，最好是隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)，還可以包括一個(gè)二級(jí)存儲(chǔ)器308。該二級(jí)存儲(chǔ)器308能夠包括諸如一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器310和/或一個(gè)可移動(dòng)存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器312(如軟盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器等等)。該可移動(dòng)存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器312以公知的方式從可移動(dòng)存儲(chǔ)器單元314讀取數(shù)據(jù)以及寫入數(shù)據(jù)。可移動(dòng)存儲(chǔ)器單元314表示一個(gè)軟盤、磁帶、光盤等等，被可移動(dòng)存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器312讀和寫。如本領(lǐng)域人員所欣賞的，該可移動(dòng)存儲(chǔ)器單元314包括一個(gè)計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)，其中存儲(chǔ)了計(jì)算機(jī)軟件和/或數(shù)據(jù)。
在替換實(shí)施例中，二級(jí)存儲(chǔ)器308包括其他裝置，允許計(jì)算機(jī)程序或其他指令被載入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300。這樣的裝置包括諸如一個(gè)可移動(dòng)存儲(chǔ)器單元322和一個(gè)接口320。所舉的例子包括一個(gè)程序卡和一個(gè)卡接口(如視頻游戲裝置中的那樣)、一個(gè)可移動(dòng)存儲(chǔ)器芯片(如EPROM或PROM)以及相關(guān)的插槽，和其他可移動(dòng)存儲(chǔ)器單元322及接口320，其允許軟件和數(shù)據(jù)從可移動(dòng)存儲(chǔ)器單元322發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300中。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300還可包括一個(gè)通信接口324。通信接口324允許軟件和數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300和外部設(shè)備之間通過(guò)通信路徑326傳輸。通信接口320的例子可以包括一個(gè)調(diào)制解調(diào)器、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口(如以太網(wǎng)卡)、一個(gè)通信端口等等。通過(guò)通信接口324傳輸?shù)能浖蛿?shù)據(jù)可以是電信號(hào)或電磁、光或其他能被通信接口324通過(guò)通信路徑326接收的信號(hào)形式。注意通信接口324提供了一個(gè)裝置，通過(guò)該裝置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300能和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信。
本發(fā)明能使用運(yùn)行(即執(zhí)行)在與圖3所示的相似的環(huán)境中的軟件來(lái)實(shí)施。在本文件中，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品”通常指可移動(dòng)存儲(chǔ)器單元314，一個(gè)安裝在硬盤驅(qū)動(dòng)器310的硬盤，或連接到通信接口324的通信路徑326(無(wú)線鏈接或電纜)上的一個(gè)載波發(fā)送軟件。一個(gè)計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)能包括磁介質(zhì)、光介質(zhì)或其它可記錄介質(zhì)，或發(fā)送載波的介質(zhì)。這些計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品是提供軟件給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的裝置。
計(jì)算機(jī)程序(也稱為計(jì)算機(jī)控制邏輯)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器306中和/或二級(jí)存儲(chǔ)器308中。計(jì)算機(jī)程序還可通過(guò)通信接口324被接收。這些計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，允許計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300執(zhí)行所述的本發(fā)明的特征。特別的，計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，允許處理器304執(zhí)行本發(fā)明的特征。相應(yīng)的，這樣的計(jì)算機(jī)程序表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的控制器。
在使用軟件實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，軟件能被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中，并使用可移動(dòng)存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器312、硬盤驅(qū)動(dòng)器310或通信接口324載入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300中?；蛘撸?jì)算機(jī)程序產(chǎn)品能通過(guò)通信路徑324被下載到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300中。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)處理器304執(zhí)行控制邏輯(軟件)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)處理器304執(zhí)行所述的本發(fā)明的功能。
在另一個(gè)實(shí)施例中，軌道設(shè)計(jì)器130和/或軌線執(zhí)行器150主要使用固件或硬件實(shí)施，例如像特定用途集成電路(ASICs)這樣的硬件。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，使用硬件狀態(tài)機(jī)來(lái)執(zhí)行所述的功能是很明顯的。
二.軌道設(shè)計(jì)圖4的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大致的軌道設(shè)計(jì)過(guò)程。圖4大致示出了如何通過(guò)軌道設(shè)計(jì)器130計(jì)算一個(gè)軌道。該過(guò)程開始于步驟402。在步驟404，軌道設(shè)計(jì)器計(jì)算一個(gè)受速度和加速度限制的軌道。這些限制代表控制系統(tǒng)170的物理極限。下面更具體的描述步驟404的計(jì)算。在步驟406，在步驟404計(jì)算的軌道被量化。這表示把軌道分解為離散時(shí)間間隔。該過(guò)程結(jié)束于步驟408。
圖5更具體的例示了軌道設(shè)計(jì)。該過(guò)程開始于步驟510。在步驟520，軌道設(shè)計(jì)器接收初始控制數(shù)據(jù)。在步驟530，計(jì)算照相平板印刷系統(tǒng)的一個(gè)給定部件在每個(gè)軸上的預(yù)備軌道。在步驟540，在速度為0的時(shí)間間隔調(diào)整軌道，以同步不同掃描軸上的移動(dòng)。在步驟550，在移動(dòng)軌道起點(diǎn)處插入延時(shí)，以補(bǔ)償在軌線執(zhí)行器150中可能出現(xiàn)的濾波器延時(shí)。該過(guò)程結(jié)束于步驟560。
A.各個(gè)軸上的移動(dòng)的計(jì)算在圖6中示出了步驟530，即計(jì)算在每個(gè)軸上照相平板印刷系統(tǒng)的一個(gè)部件的移動(dòng)的過(guò)程。該過(guò)程始于步驟610。在步驟620，任何恒速掃描的長(zhǎng)度被調(diào)整為計(jì)及軌線執(zhí)行器中濾波器的寬度、安定時(shí)間(settling time)以及量化。具體地說(shuō)，一個(gè)恒速掃描長(zhǎng)度的調(diào)整是通過(guò)延伸該恒速掃描的終點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。“安定時(shí)間”是指伺服系統(tǒng)誤差達(dá)到可接收的水平所需要的時(shí)間。當(dāng)一個(gè)移動(dòng)軌線包括加速間隔(在該加速間隔期間伺服系統(tǒng)誤差并不重要)，隨后是一段零速或恒速時(shí)間(其中伺服系統(tǒng)誤差必須被最小化)，經(jīng)常需要在加速結(jié)束后允許一段時(shí)間用于安定。該安定時(shí)間允許伺服系統(tǒng)誤差達(dá)到合適的水平。步驟620將在下面更詳細(xì)的說(shuō)明。
在步驟630，計(jì)算加速間隔，以把一個(gè)部件從一個(gè)掃描終點(diǎn)的位置和速度狀態(tài)移動(dòng)到下一個(gè)掃描起點(diǎn)的位置和速度狀態(tài)。最好在最少的時(shí)間里完成這些，以和控制系統(tǒng)對(duì)最大速度和加速度的限制一致。
在步驟640，一個(gè)零速點(diǎn)被確定或者需要的話在移動(dòng)軌線中被產(chǎn)生，以提供一個(gè)點(diǎn)，時(shí)間能夠在該點(diǎn)處被加到軌線中，從而同步多個(gè)軸或允許軌道被輕松地停止并在任何個(gè)別的場(chǎng)掃描之后重新開始。
在步驟650，加速間隔被量化，以產(chǎn)生一系列離散加速間隔。這里，恒速時(shí)間間隔被四舍五入為時(shí)鐘周期的整數(shù)倍，并且新的加速值被計(jì)算，以產(chǎn)生與使用非整數(shù)加速周期時(shí)所得到的相同的凈位移。該量化過(guò)程必須滿足對(duì)最大速的和加速度的限制，并且，作為結(jié)果的總量化時(shí)間間隔可以長(zhǎng)于理想的非量化時(shí)間間隔，但不可短于理想的非量化時(shí)間間隔。該移動(dòng)計(jì)算過(guò)程止于步驟660。
上述步驟620中，恒速掃描長(zhǎng)度的調(diào)整在圖7中有更詳細(xì)的顯示。該過(guò)程開始于步驟710。在此處，初始控制數(shù)據(jù)中提供的一個(gè)恒速掃描的起點(diǎn)和終點(diǎn)被接收。在步驟730，做出一個(gè)有關(guān)軌線執(zhí)行器中所有濾波器的寬度是否被容納的判決。如果否，步驟740中該恒速掃描的長(zhǎng)度被延伸為容納這些濾波器的寬度。未完全容納濾波器將導(dǎo)致暴露的部分掃描不是恒速。如果十字線和晶片濾波器都匹配，則在暴露期間的臺(tái)的同步仍能夠維持。一個(gè)可變的暴露速度需要一個(gè)動(dòng)態(tài)的暴露功率校正，以維持劑量的均勻性。在步驟750，做出一個(gè)關(guān)于伺服系統(tǒng)安定是否被容納的判決。如果否，在步驟760掃描長(zhǎng)度的終點(diǎn)被延長(zhǎng)以容納伺服安定。在步驟770，做出一個(gè)關(guān)于起點(diǎn)和終點(diǎn)是否被固定數(shù)量的周期分開的判決。如果否，過(guò)程繼續(xù)到步驟780。在該步驟中，起點(diǎn)和終點(diǎn)被移動(dòng)，例如掃描長(zhǎng)度被延長(zhǎng)，知道所述點(diǎn)之間的間隔是固定數(shù)量的周期。在步驟790，該過(guò)程結(jié)束。
在圖8中示出了計(jì)算加速間隔的步驟630。該過(guò)程始于步驟810。在步驟820，如步驟620中調(diào)整的掃描終點(diǎn)被接收。在步驟830，計(jì)算最大加速的最優(yōu)間隔，以允許一個(gè)部件從一個(gè)掃描終點(diǎn)的位置和速度狀態(tài)移動(dòng)到下一個(gè)掃描起點(diǎn)的位置和速度狀態(tài)。最大速度限制還未被施加。步驟830在圖9、10中有更詳細(xì)的描述。
在步驟840，雙態(tài)軌線被修改為三態(tài)軌線，以和最大速度(Vmax)限制一致。圖11和12例示了該過(guò)程，并將在下面詳細(xì)描述。當(dāng)速度超過(guò)控制系統(tǒng)的合理的最大值時(shí)，一個(gè)零加速間隔被增加到兩個(gè)最大加速間隔之間，并且最大加速間隔的長(zhǎng)度被修改以維持相同的起點(diǎn)和終點(diǎn)。該過(guò)程止于步驟860。
步驟830的一個(gè)實(shí)施例在圖9和圖10中有更詳細(xì)的顯示。圖9示出了一個(gè)“梆-梆”軌線，其包含兩個(gè)和最大加速度(amax)限制一致的恒加速間隔。圖900示出了加速度-時(shí)間。開始，加速度是0，而位置和速度分別由P1和V1給出。然后運(yùn)動(dòng)被加速到某一程度，由變量a表示。加速度a在變?yōu)榧铀俣?a之前持續(xù)時(shí)間t1。加速度-a持續(xù)時(shí)間t2。最后，加速度變?yōu)?，此時(shí)的位置和速度分別由P2和V2給出。
圖10的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，在沒(méi)有最大速度限制時(shí)計(jì)算加速間隔的過(guò)程。該過(guò)程始于步驟1005，其中V1、P1、V2、P2、amax是輸入。在步驟1010，計(jì)算總位移d，d＝P2-P1。在步驟1015，加速度變量a被設(shè)置為amax。
在步驟1020，使用二次方程確定t1的兩個(gè)可能的解之一，即t1a。該計(jì)算過(guò)程如下t1a=-V1+[(V22+V12)/2+ad]1/2a]]>t2的對(duì)應(yīng)值，即步驟1020中的t2a在t1a的基礎(chǔ)上計(jì)算t2a=t1a-(V2-V1)a]]>在步驟1025，t1的第二個(gè)解被計(jì)算，即t1bt1b=-V1-[(V22+V12)/2+ad]1/2a]]>t2的對(duì)應(yīng)值，即步驟1020中的t2b在t1b的基礎(chǔ)上計(jì)算t2b=t1b-(V2-V1)a]]>在步驟1030，變量a被設(shè)置為-amax。同步驟1020一樣，二次方程被使用以確定t1的兩個(gè)可能的解之一，即t1c。該計(jì)算過(guò)程如下t1c=-V1+[(V22+V12)/2+ad]1/2a]]>t2的對(duì)應(yīng)值，即t2c，在t1c的基礎(chǔ)上計(jì)算t2a=t1a-(V2-V1)a]]>在步驟1040，第二個(gè)解被計(jì)算，t1dt1d=-V1-[(V22+V12)/2+ad]1/2a]]>t2的對(duì)應(yīng)值，即t2d，在t1d的基礎(chǔ)上計(jì)算t2a=t1a-(V2-V1)a]]>在步驟1045，加速狀態(tài)的數(shù)量(N)被設(shè)置為2。在步驟1050，上述t1值中的一個(gè)及其對(duì)應(yīng)的t2值被選中。該選擇使得t1和t2都是正實(shí)數(shù)，且t1和t2之和最小。在步驟1055中，t1和t2、a和N被返回。
圖11和12更詳細(xì)的例示了步驟840的一個(gè)實(shí)施例，即把速度限制Vmax應(yīng)用到加速間隔的計(jì)算。圖11的圖形1100示出了給定一個(gè)最大速度限制時(shí)，加速度如何隨著時(shí)間變化。開始時(shí)，加速度是0，位置和速度分別由P1、V1給出。然后開始加速，量化為加速度a，持續(xù)時(shí)間t1a。然后加速度返回到0，持續(xù)時(shí)間tmid，然后位置和速度分別由Pmid、Vmid給出。然后開始另一端加速間隔，其中加速度為-a，持續(xù)時(shí)間t2a。t2a之后，位置和速度分別由P2、V2給出。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，給定最大限制Vmax時(shí)計(jì)算加速間隔的過(guò)程。該過(guò)程始于步驟1205，其中V1、P1、V2、P2、a、t1、t2和Vmax是輸入。在步驟1210，Vmid被計(jì)算為V1+at1。在步驟1215，判決Vmid的絕對(duì)值是否超過(guò)Vmax。如果否，則沒(méi)有違反速度限制，過(guò)程止于步驟1220。如果Vmid超過(guò)Vmax，在步驟1225判決Vmid是否超過(guò)0。如果是，則在步驟1230把Vmid設(shè)置為Vmax。否則，在步驟1235把Vmid設(shè)置為-Vmax。
在步驟1240，計(jì)算t1at1a=(Vmid-V1)a]]>在步驟1245，計(jì)算t2at2a=(Vmid-V2)a]]>在步驟1250，位置P1和P2之間的位移d被計(jì)算。在步驟1255，在t1a期間穿過(guò)的位移被計(jì)算dt1a=(V1+Vmid)t1aa]]>在步驟1260，在t2a期間穿過(guò)的位移被計(jì)算dt2a=(V1+Vmid)t2aa]]>在步驟1265，在tmid期間穿過(guò)的位移被計(jì)算dmid＝d-dt1a-dt2a在步驟1270，Pmid被計(jì)算，Pmid＝P1+dt1a在步驟1275，tmid期間被計(jì)算tmid=dmidVmid]]>在步驟1280，加速間隔的數(shù)目N被設(shè)為3。該過(guò)程止于步驟1285，且返回了t1a、tmid、t2a、Pmid和N。
圖13更詳細(xì)的示出了步驟640，即在掃描之間確定零速點(diǎn)的步驟。該過(guò)程始于步驟1320。在步驟1320，判決鏈接某個(gè)掃描終點(diǎn)和另一個(gè)掃描起點(diǎn)的軌道是否以零速啟動(dòng)或終止。如果是，該過(guò)程止于步驟1360，如果不是，該過(guò)程繼續(xù)到步驟1325，其中判決該軌道是否有一個(gè)反向點(diǎn)。如果是，處理繼續(xù)到步驟1330。這里，反向時(shí)間被計(jì)算。在步驟1340，該軌道在該反向點(diǎn)處(即速度為零的地方)被分為兩個(gè)部分?；蛘撸绻壍罌](méi)有反向點(diǎn)，過(guò)程在步驟1350繼續(xù)。這里，軌道被分為兩個(gè)次優(yōu)的部分，其中第一部分以等于零的速度終止，第二部分以等于零的速度開始。該過(guò)程止于步驟1360。
B.調(diào)整零速時(shí)間間隔以同步多個(gè)掃描軸在圖14中更詳細(xì)的顯示了步驟540，即調(diào)整零速時(shí)間間隔以同步多個(gè)軸的步驟。在軌道設(shè)計(jì)過(guò)程的該階段中，所有需要的移動(dòng)軌道被簡(jiǎn)化為量化的恒定加速度間隔，進(jìn)一步的，在所有同步過(guò)的軌道各部分之間定義了零速點(diǎn)。使用整數(shù)算數(shù)，額外的時(shí)間能夠在移動(dòng)軌道的非同步部分中在這些零速點(diǎn)處被插入。這允許具有較短軌道持續(xù)時(shí)間(即非臨界路徑)的軸被延時(shí)，以花費(fèi)與最長(zhǎng)路徑(即，臨界的)軸相同的時(shí)間。這導(dǎo)致掃描移動(dòng)被精確的同步而不損失處理能力。每個(gè)非臨界軸軌道的過(guò)程開始于步驟1410。在步驟1420，一個(gè)非臨界軸軌道被確定。在步驟1430，臨界軸軌道和非臨界軸軌道之間的時(shí)間差被計(jì)算。在步驟1440，在非臨界軸軌道的零速點(diǎn)處引入一個(gè)延時(shí)，其中該延時(shí)等于步驟1430計(jì)算的所述時(shí)間差。該過(guò)程止于步驟1450。
注意在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，具有較短軌道持續(xù)時(shí)間的軸的加速幅度能被減少。所述的加速度減少還可以用于同步多個(gè)掃描軸。
C.補(bǔ)償執(zhí)行器濾波器延時(shí)在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)額外步驟用于解決軌線執(zhí)行器中使用的濾波器可能引入的任何延時(shí)。一般的說(shuō)，一個(gè)新移動(dòng)軌道開始的任何時(shí)間，具有較短的濾波器延時(shí)的軸能被有意的延時(shí)時(shí)鐘周期的整數(shù)倍。這允許了軌線執(zhí)行器產(chǎn)生的多軸移動(dòng)軌線的同步。該補(bǔ)償濾波器延時(shí)的過(guò)程在圖15(對(duì)應(yīng)于圖5中的步驟550)有更詳細(xì)的描述。該過(guò)程始于步驟1510。在步驟1520，具有最長(zhǎng)執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道被確定。在步驟1530，一個(gè)具有較短執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道被確定。在步驟1540，延時(shí)之間的差被計(jì)算。在步驟1550，一個(gè)等于該差值的延時(shí)被引入到具有較短執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道中。該過(guò)程止于步驟1560。
二.軌線執(zhí)行軌線執(zhí)行器把軌道設(shè)計(jì)器的輸出積分為一個(gè)無(wú)限大的沖擊位置軌線，然后使用濾波器最優(yōu)化該位置軌線的形狀。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用了有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器?；蛘?，使用無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。分離的、獨(dú)立調(diào)諧的濾波器可以用于最優(yōu)化加速指令的形狀。這些用于平滑無(wú)限大沖擊位置軌線的濾波器必須在所有的軸上都具有匹配的群延時(shí)，除非軌道設(shè)計(jì)器處理解決了這些差異。多數(shù)執(zhí)行器處理可以以一個(gè)相對(duì)低的時(shí)鐘速度被執(zhí)行，然后使用一個(gè)內(nèi)插算法被上采樣至一個(gè)較高的時(shí)鐘速度。然后軌線執(zhí)行器的輸出被送入控制系統(tǒng)。用于軌線執(zhí)行的系統(tǒng)和方法的一個(gè)實(shí)施例在下文中將有所描述，同時(shí)在2001年1月11日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/757622“Method and system for efficient and accuratefiltering and interpolation”中也有記載。該專利申請(qǐng)?jiān)诖吮话M(jìn)來(lái)作為參考文件。
圖16中例示了軌線執(zhí)行處理的一個(gè)實(shí)施例。該過(guò)程開始于步驟1610。在步驟1620，從軌道設(shè)計(jì)器接收軌道數(shù)據(jù)。如上所述，軌道數(shù)據(jù)可被看作一組狀態(tài)信號(hào)集。在步驟1630，一個(gè)積分位置信號(hào)根據(jù)軌道數(shù)據(jù)被生成。該處于時(shí)間間隔n的位置Pn由如下方程給出Pn＝Pi+nT(vi+nTA/2)
其中Pi是信號(hào)210提供的初始位置，n是采樣時(shí)間，T是時(shí)鐘周期，Vi是信號(hào)212給出的初始速度，以及A是加速度，由信號(hào)214給出。
在步驟1640，給定一個(gè)初始位置信號(hào)，積分位置信號(hào)被濾波以生成一個(gè)濾波過(guò)的位置信號(hào)。該步驟將在下面更詳細(xì)的描述。在步驟1650，給定一個(gè)初始位置信號(hào)，被濾波過(guò)的位置信號(hào)被內(nèi)插以生成一個(gè)內(nèi)插過(guò)的信號(hào)。該步驟同樣將在下面詳述。在步驟1660，內(nèi)插信號(hào)被延時(shí)以補(bǔ)償傳播延時(shí)和相位偏移。該過(guò)程止于步驟1670。
在圖17中詳細(xì)描述了步驟1640，即對(duì)一個(gè)積分位置信號(hào)濾波的步驟。該過(guò)程始于步驟1710。在步驟1720，一個(gè)絕對(duì)位置數(shù)組被用于積分位置信號(hào)，以生成一個(gè)平行位置信號(hào)集。在步驟1730，初始位置Pi被從生成的平行位置信號(hào)集中的各個(gè)平行位置信號(hào)中減去。這產(chǎn)生了一個(gè)德耳塔平行位置信號(hào)集。在步驟1740，該德耳塔平行位置信號(hào)集與濾波器系數(shù)相乘，生成一個(gè)平行積信號(hào)集。在步驟1750，平行積信號(hào)集的每一個(gè)信號(hào)被合計(jì)相加，生成一個(gè)單個(gè)標(biāo)量德耳塔濾波信號(hào)。在步驟1760，一個(gè)延時(shí)初始位置信號(hào)Ti被加至該德耳塔濾波信號(hào)，以生成一個(gè)濾波位置信號(hào)。該過(guò)程止于步驟1770。
圖18更詳細(xì)的例示了步驟1650，即濾波位置信號(hào)的內(nèi)插步驟。該過(guò)程始于步驟1810。在步驟1820，濾波位置信號(hào)被上采樣。在步驟1830，該上采樣信號(hào)被濾波以生成內(nèi)插信號(hào)。
并行于步驟1630至1660，加速狀態(tài)信號(hào)214被獨(dú)立地內(nèi)插。這在步驟1663中執(zhí)行。在該步驟中，加速狀態(tài)信號(hào)214首先以內(nèi)插速率L被上采樣。該上采樣加速信號(hào)然后被濾波。濾波阻止了高頻諧振分量被引入到上采樣處理中。然后所得到的內(nèi)插加速信號(hào)在步驟1666被延時(shí)。該延時(shí)表示對(duì)內(nèi)插加速信號(hào)的調(diào)整，以解決傳播延時(shí)和相位偏移。該過(guò)程止于步驟1670。
在圖19中更詳細(xì)的例示了上述步驟1830，即對(duì)上采樣信號(hào)的濾波。在步驟1920，一個(gè)絕對(duì)位置數(shù)組被用于上采樣信號(hào)，以生成一個(gè)平行上采樣位置信號(hào)集。在步驟1930，初始位置信號(hào)Pi被從各個(gè)平行上采樣位置信號(hào)中減去，以產(chǎn)生一個(gè)德耳塔平行上采樣位置信號(hào)集。在步驟1940，該德耳塔平行位置信號(hào)集與濾波器系數(shù)相乘，生成一個(gè)平行積上采樣信號(hào)集。在步驟1950，平行積信號(hào)集的每個(gè)信號(hào)被相加為一個(gè)單個(gè)標(biāo)量德耳塔濾波上采樣信號(hào)。在步驟1960，被延時(shí)的初始位置信號(hào)Pi被增加到該德耳塔濾波上采樣信號(hào)，以生成一個(gè)內(nèi)插信號(hào)。該過(guò)程止于步驟1970。
圖20更詳細(xì)的例示了圖16的步驟1663，即內(nèi)插加速狀態(tài)信號(hào)的步驟。該過(guò)程始于步驟2010。在步驟2020，加速狀態(tài)信號(hào)被上采樣。在步驟2030，上采樣信號(hào)被濾波以生成一個(gè)內(nèi)插加速信號(hào)。該過(guò)程止于步驟2040。
軌線執(zhí)行器150能被實(shí)施為一個(gè)被計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。例如，上述的邏輯能在一個(gè)固定精度的算術(shù)微控制器上運(yùn)行，例如Massachusetts，Norwood的Analog Devices公司生產(chǎn)的SHARC@ADSP-21062。
圖21是固定精度執(zhí)行器150的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。執(zhí)行器150包括一個(gè)狀態(tài)信號(hào)接口2102、一個(gè)輸出信號(hào)接口2104、一個(gè)慢時(shí)鐘部分2106和一個(gè)快時(shí)鐘部分2108。狀態(tài)信號(hào)接口2102從軌道設(shè)計(jì)器130接收軌道數(shù)據(jù)140。如上述的圖2，軌道數(shù)據(jù)140包括位置狀態(tài)信號(hào)210、速度狀態(tài)信號(hào)212和加速狀態(tài)信號(hào)214。輸出信號(hào)接 2104把執(zhí)行數(shù)據(jù)160發(fā)給控制系統(tǒng)170。
橫跨慢時(shí)鐘2106和快時(shí)鐘部分2108的是一個(gè)加速信號(hào)路徑2112和一個(gè)位置信號(hào)路徑2114。加速信號(hào)路徑2112從狀態(tài)信號(hào)接口2102接收加速狀態(tài)信號(hào)214，并產(chǎn)生加速輸出信號(hào)220。位置信號(hào)路徑2114從狀態(tài)信號(hào)接口2102接收狀態(tài)信號(hào)210、212和214(即軌道數(shù)據(jù)140)。根據(jù)這些接收的信號(hào)，位置信號(hào)路徑2114產(chǎn)生位置輸出信號(hào)218。
加速信號(hào)路徑2112和位置信號(hào)路徑2114都包括多個(gè)信號(hào)處理元件。這些元件進(jìn)行諸如濾波、上采樣和信號(hào)延時(shí)的操作。這些元件還對(duì)輸入狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插。對(duì)信號(hào)路徑2112和2114，內(nèi)插導(dǎo)致輸出信號(hào)218和220具有相同的時(shí)鐘速率。
位置信號(hào)路徑2114包括一個(gè)預(yù)處理部件2140，一個(gè)預(yù)內(nèi)插濾波器2142、一個(gè)內(nèi)插部件2144和一個(gè)時(shí)間延時(shí)部件2146。如上所述，位置信號(hào)路徑2114接收軌道數(shù)據(jù)并產(chǎn)生位置輸出信號(hào)218，其中軌道數(shù)據(jù)的形式為狀態(tài)信號(hào)210、212和214。
預(yù)處理部件2140接收位置狀態(tài)信號(hào)210、速度狀態(tài)信號(hào)212和加速狀態(tài)信號(hào)214。這些信號(hào)被處理以產(chǎn)生一個(gè)積分位置信號(hào)2150，該信號(hào)為低時(shí)鐘速率。積分位置信號(hào)2150是基于加速狀態(tài)信號(hào)214、速度狀態(tài)信號(hào)212和位置狀態(tài)信號(hào)210。為產(chǎn)生積分位置信號(hào)2150，預(yù)處理部件2140進(jìn)行一個(gè)離散時(shí)間積分操作Pn＝Pi+nT×[Vi+(nT×A/2)]如上所述，Pn表示積分位置信號(hào)2150，Pi表示位置狀態(tài)信號(hào)210，Vi表示速度狀態(tài)信號(hào)212，n是一個(gè)表示低時(shí)鐘速率采樣時(shí)間的整數(shù)，T是低時(shí)鐘周期，A是加速狀態(tài)信號(hào)214。
預(yù)內(nèi)插濾波器2142接收位置狀態(tài)信號(hào)210和積分位置信號(hào)2150。預(yù)內(nèi)插濾波器2142處理這些信號(hào)，以產(chǎn)生濾波過(guò)的位置信號(hào)2152。通過(guò)產(chǎn)生濾波過(guò)的位置信號(hào)2152，預(yù)內(nèi)插濾波器2142在把信號(hào)送到內(nèi)插部件2144之前濾波積分位置信號(hào)2150，以限制信號(hào)2152的頻率內(nèi)容。預(yù)內(nèi)插濾波器2140以低時(shí)鐘速率使用FIR濾波技術(shù)。但是，預(yù)內(nèi)插濾波器2140也能使用其他類型的離散時(shí)間濾波技術(shù)，如IIR濾波。
內(nèi)插部件2144接收濾波過(guò)的位置信號(hào)2152和位置狀態(tài)信號(hào)210。在接收這些信號(hào)后，內(nèi)插部件2144執(zhí)行兩個(gè)功能。首先，內(nèi)插部件2144執(zhí)行一個(gè)上采樣操作以生成一個(gè)快時(shí)鐘速率信號(hào)。該上采樣操作涉及在各個(gè)采樣之間插入L-1個(gè)0，其中L是內(nèi)插速率。
其次，內(nèi)插部件2144對(duì)上采樣信號(hào)進(jìn)行一個(gè)濾波操作。該濾波操作阻止高頻諧振分量被上采樣功能所引入。該濾波操作是通過(guò)一個(gè)低通FIR濾波操作實(shí)現(xiàn)。但是，其他類型的濾波如IIR也能被使用。這里，這些上采樣操作和濾波操作一起共同被稱為內(nèi)插。內(nèi)插操作的結(jié)果是一個(gè)內(nèi)插位置信號(hào)2154，其被送到時(shí)間延時(shí)部件2146。
預(yù)內(nèi)插濾波器2142和內(nèi)插部件2144都使用“德耳塔處理”技術(shù)來(lái)增加它們所進(jìn)行的濾波和內(nèi)插操作的精度。這些德耳塔處理技術(shù)將在下面參考圖22和23進(jìn)一步敘述。
時(shí)間延時(shí)部件2146接收內(nèi)插位置信號(hào)2154。該部件以快時(shí)鐘速率操作并能夠調(diào)整位置信號(hào)路徑2114的傳播時(shí)間和相位。時(shí)間延示部件2146產(chǎn)生位置信號(hào)218并發(fā)送他到輸出信號(hào)接口2104。
下面說(shuō)明加速信號(hào)路徑2112。加速信號(hào)路徑2112包括一個(gè)內(nèi)插部件2120和一個(gè)時(shí)間延遲部件2122。加速信號(hào)路徑2112從狀態(tài)信號(hào)接口2102接收加速狀態(tài)信號(hào)214，并產(chǎn)生加速輸出信號(hào)220。
內(nèi)插部件2120像內(nèi)插部件2144一樣執(zhí)行兩個(gè)功能。首先，內(nèi)插部件2120以內(nèi)插速率L上采樣加速狀態(tài)信號(hào)214。其次，內(nèi)插部件2120對(duì)該上采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。該濾波操作阻止高頻諧振分量被上采樣功能引入。這些功能的結(jié)果是，內(nèi)插部件2120產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)插加速信號(hào)2130，該信號(hào)被傳輸?shù)綍r(shí)間延遲部件2122。
時(shí)間延遲部件2122接收內(nèi)插加速信號(hào)2130并能夠調(diào)整加速信號(hào)路徑2112的傳播時(shí)間和相位。通過(guò)產(chǎn)生這些延時(shí)，時(shí)間延遲部件2122生成加速輸出信號(hào)220，該信號(hào)被發(fā)送到輸出接口2104。
德耳塔處理軌線執(zhí)行器150的元件，諸如濾波器2142和內(nèi)插部件2144使用德耳塔處理技術(shù)。該技術(shù)減少了諸如位置輸出信號(hào)218的輸出信號(hào)中的計(jì)算誤差。德耳塔處理涉及從表示一個(gè)絕對(duì)位置的時(shí)變信號(hào)中減去位置狀態(tài)信號(hào)210。該減法操作得到“德耳塔”信號(hào)，該信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍小于其相應(yīng)的表示一個(gè)絕對(duì)位置的信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。
圖22示出了使用德耳塔處理技術(shù)的濾波器2142的實(shí)施例。該實(shí)施例包括一個(gè)絕對(duì)位置數(shù)組2202、一個(gè)FIR系數(shù)數(shù)組2204、一個(gè)第一標(biāo)量求和節(jié)點(diǎn)2206、一個(gè)矢量積節(jié)點(diǎn)2208、一個(gè)矢量求和節(jié)點(diǎn)2210、一個(gè)第二標(biāo)量求和節(jié)點(diǎn)2212和一個(gè)延時(shí)模塊2214。
絕對(duì)位置數(shù)組2202從預(yù)處理部件2140接收一個(gè)輸入信號(hào)(即積分位置信號(hào)2150)。絕對(duì)位置數(shù)組2202處理該積分位置信號(hào)以提供一個(gè)平行位置信號(hào)集2230。平行位置信號(hào)集2230包括多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)。對(duì)每個(gè)離散時(shí)間步驟，這些信號(hào)包括從信號(hào)2150選出的多個(gè)鄰近值。這樣，通過(guò)平行位置信號(hào)集2230，絕對(duì)位置數(shù)組2202同時(shí)發(fā)給標(biāo)量求和節(jié)點(diǎn)2206多個(gè)來(lái)自信號(hào)2150的鄰近值。
標(biāo)量求和節(jié)點(diǎn)2206接收平行位置信號(hào)集2230和位置狀態(tài)信號(hào)210。標(biāo)量求和節(jié)點(diǎn)2206從平行信號(hào)集2230中的每一個(gè)減去位置狀態(tài)信號(hào)210。該減法操作產(chǎn)生一個(gè)被送往矢量積節(jié)點(diǎn)2208的德耳塔平行信號(hào)集2232。信號(hào)集2232具有一個(gè)德耳塔幅度范圍。該范圍小于信號(hào)集2230的絕對(duì)幅度范圍。
矢量積節(jié)點(diǎn)2208在德耳塔平行信號(hào)集2232和存儲(chǔ)在FIR系數(shù)數(shù)組中的多個(gè)FIR濾波器系數(shù)之間進(jìn)行逐個(gè)分量的乘法，該乘法產(chǎn)生一個(gè)平行積信號(hào)集2234，其被送至矢量求和節(jié)點(diǎn)2210。
矢量求和節(jié)點(diǎn)2210對(duì)平行積信號(hào)集2234中的每個(gè)信號(hào)相加求和。該加法得到一個(gè)單個(gè)(即一個(gè)標(biāo)量)德耳塔濾波信號(hào)2236。
標(biāo)量求和節(jié)點(diǎn)2212接收德耳塔濾波信號(hào)2236和一個(gè)延時(shí)位置狀態(tài)信號(hào)2238。該延時(shí)位置狀態(tài)信號(hào)2238是被延時(shí)模塊2214延遲了一個(gè)預(yù)定延遲時(shí)間的位置狀態(tài)信號(hào)210。該預(yù)定延遲時(shí)間匹配于求和節(jié)點(diǎn)2206和2212之間的信號(hào)傳輸有關(guān)的傳播延時(shí)。
標(biāo)量求和節(jié)點(diǎn)2212把德耳塔濾波信號(hào)2236和延時(shí)位置狀態(tài)信號(hào)2238相加，從而產(chǎn)生濾波位置信號(hào)2152。該加法把濾波信號(hào)2236從一個(gè)德耳塔標(biāo)量返回到一個(gè)絕對(duì)標(biāo)量。如上所述，濾波位置信號(hào)2152被發(fā)送給內(nèi)插部件2144。
所述的德耳塔處理方法能使濾波器2142把與濾波操作有關(guān)的計(jì)算(即相加和相乘)所引起的舍入誤差最小化。該誤差最小化是通過(guò)在標(biāo)量求和節(jié)點(diǎn)2206從平行位置信號(hào)集2230中減去位置狀態(tài)信號(hào)210實(shí)現(xiàn)的。該減法得到信號(hào)集2232，該信號(hào)集的幅度小于信號(hào)集2230。
在固定精度的處理環(huán)境中，由于固定精度的數(shù)字表示引起的舍入誤差是輸入信號(hào)的一個(gè)直接函數(shù)。通過(guò)減少輸入信號(hào)的幅度，如德耳塔平行信號(hào)集2232，節(jié)點(diǎn)2208和2210的計(jì)算最小化。該最小化使輸出信號(hào)(即濾波位置信號(hào)2152)有較小的誤差。
圖23示出了內(nèi)插部件2144的實(shí)施例500的方框圖。該實(shí)施例于上述實(shí)施例相似。但是，該實(shí)施例包括一個(gè)上采樣模塊2302以增加輸入信號(hào)(即濾波位置信號(hào)2152)的采樣速率，從而產(chǎn)生一個(gè)上采樣信號(hào)2322，其被發(fā)送至絕對(duì)位置數(shù)組2303。該實(shí)施例還接收位置狀態(tài)信號(hào)210以使用上述圖22所示的德耳塔處理技術(shù)。這樣，如圖21所示，該實(shí)施部件所使用的德耳塔處理技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)具有較小誤差的輸出信號(hào)(即內(nèi)插信號(hào)2154)。
這樣，本發(fā)明包括一種技術(shù)，該技術(shù)能高效率的把具有第一時(shí)鐘速率的離散時(shí)間輸入信號(hào)p(n)處理為具有第二時(shí)鐘速率的離散時(shí)間輸出信號(hào)。該技術(shù)使計(jì)算誤差最小。
三.結(jié)論雖然上面描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但應(yīng)該理解本發(fā)明可以通過(guò)任何方式來(lái)表示而不受其限制。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然可以在不偏離本發(fā)明精神和范圍的前提下作出更具體的變化。這樣，本發(fā)明不受上述任何實(shí)施例的限制。
權(quán)利要求
1.一種控制一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)照相平板印刷工具的一個(gè)部件的移動(dòng)的方法，包括(a)接收關(guān)于所需的掃描起點(diǎn)和終點(diǎn)、距離和速度的初始控制數(shù)據(jù)；(b)根據(jù)所述的初始控制數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)所述部件的一個(gè)無(wú)限大沖擊的多軸軌道；(c)根據(jù)所設(shè)計(jì)的軌道實(shí)時(shí)地進(jìn)行一個(gè)軌線執(zhí)行，其中所述軌道是使用數(shù)字濾波形成的；(d)向一個(gè)控制系統(tǒng)輸出執(zhí)行數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)據(jù)包括所述部件的位置和加速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述部件是一個(gè)晶片臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述部件是一個(gè)十字線臺(tái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述步驟(b)包括(i)為每個(gè)軸計(jì)算一個(gè)預(yù)備移動(dòng)軌道；(ii)如果需要，調(diào)整在預(yù)備移動(dòng)軌道中的零速時(shí)間間隔，以同步跨軸移動(dòng)，以及(iii)為每個(gè)軸在預(yù)備移動(dòng)軌道的起點(diǎn)處插入延時(shí)以補(bǔ)償濾波器延時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中步驟(i)包括(A)調(diào)整恒速掃描長(zhǎng)度以計(jì)及濾波器寬度、安定時(shí)間和量化；(B)計(jì)算在連續(xù)的恒速掃描之間的加速間隔；(C)在連續(xù)的恒速掃描之間生成一個(gè)零速點(diǎn)；以及(D)量化所述的加速間隔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中步驟(B)包括為每個(gè)軸計(jì)算一個(gè)最優(yōu)速度軌線；如果最大速度或最大加速度極限被超過(guò)，根據(jù)所述極限來(lái)限制所述的最優(yōu)速度軌線；以及計(jì)算在連續(xù)的恒速掃描之間的過(guò)渡時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中步驟(C)包括如果在掃描之間的一個(gè)軌道以零速開始或終止，或沒(méi)有反向點(diǎn)，則把軌道分為兩個(gè)子-最優(yōu)部分，其中第一個(gè)子-最優(yōu)部分以零速終止，第二個(gè)子-最優(yōu)部分以零速開始；否則，計(jì)算一個(gè)反向點(diǎn)并把軌道在該反向點(diǎn)分割為兩部分，其中在反向點(diǎn)處的速度為零。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中步驟(ii)包括(A)確定一個(gè)非臨界軸軌道；(B)計(jì)算一個(gè)臨界軸軌道和所述非臨界軸軌道之間的一個(gè)時(shí)間差；以及(C)在所述非臨界軸軌道的一個(gè)零速點(diǎn)引入與所述時(shí)間差相同的延時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中步驟(b)還包括在步驟(ii)之后執(zhí)行如下步驟(iv)在一個(gè)軸軌道的起點(diǎn)處插入一個(gè)延時(shí)以補(bǔ)償濾波器延時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中步驟(iv)包括(A)確定一個(gè)具有最長(zhǎng)執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道；(B)確定一個(gè)具有較短執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道；(C)計(jì)算所述濾波器延時(shí)之間的差；(D)在具有較短執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道中引入一個(gè)等于所述濾波器延時(shí)之間的差的匹配延時(shí)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(C)包括(i)接收軌道數(shù)據(jù)；(ii)根據(jù)軌道數(shù)據(jù)生成一個(gè)積分位置信號(hào)；(iii)使用來(lái)自軌道數(shù)據(jù)的一個(gè)初始位置信號(hào)，濾波所述的積分位置信號(hào)，以生成一個(gè)濾波位置信號(hào)；(iv)使用所述初始位置信號(hào)，內(nèi)插所述濾波位置信號(hào)，以生成一個(gè)內(nèi)插位置信號(hào)；以及(v)延遲該內(nèi)插位置信號(hào)以補(bǔ)償傳播延時(shí)和相位偏移；(vi)內(nèi)插來(lái)自軌道數(shù)據(jù)的一個(gè)加速狀態(tài)信號(hào)以生成一個(gè)內(nèi)插加速信號(hào)；以及(vii)延遲該內(nèi)插加速信號(hào)以補(bǔ)償傳播延時(shí)和相位偏移。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中步驟(iii)包括(A)把一個(gè)第一絕對(duì)位置數(shù)組用于所述初始位置信號(hào)，以生成一個(gè)平行信號(hào)集；(B)從所述平行位置信號(hào)集的每個(gè)平行位置信號(hào)減去所述初始位置信號(hào)，以生成一個(gè)德耳塔平行位置信號(hào)集；(C)用第一濾波器系數(shù)乘以所述德耳塔平行位置信號(hào)集，以生成一個(gè)平行積信號(hào)集；(D)把所述平行積信號(hào)集的所有平行積信號(hào)相加，生成一個(gè)標(biāo)量德耳塔濾波信號(hào)；以及(E)把一個(gè)第一延遲初始位置信號(hào)加到所述德耳塔濾波信號(hào)，以生成一個(gè)濾波位置信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中步驟(iv)包括(A)對(duì)所述濾波位置信號(hào)進(jìn)行上采樣；以及(B)濾波所述上采樣濾波位置信號(hào)，以生成一個(gè)內(nèi)插信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中步驟(B)包括把一個(gè)第二絕對(duì)位置數(shù)組用于上采樣濾波位置信號(hào)，以生成一個(gè)平行上采樣位置信號(hào)集；從所述平行上采樣位置信號(hào)集的每一個(gè)平行上采樣位置信號(hào)中減去所述初始位置信號(hào)，以生成一個(gè)德耳塔平行上采樣位置信號(hào)集；用第二濾波器系數(shù)乘以所述德耳塔平行上采樣位置信號(hào)集，以生成一個(gè)平行積上采樣信號(hào)集；把所述平行積上采樣信號(hào)集的所有信號(hào)相加，生成一個(gè)標(biāo)量德耳塔濾波上采樣信號(hào)；以及把一個(gè)第二延遲初始位置信號(hào)加到所述德耳塔濾波上采樣信號(hào)，以生成所述內(nèi)插信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中步驟(vi)包括(A)對(duì)所述加速狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行上采樣；以及(B)對(duì)所述上采樣加速信號(hào)進(jìn)行濾波。
16.一種控制一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)照相平板印刷工具的一個(gè)部件的移動(dòng)的系統(tǒng)，包括一個(gè)軌道設(shè)計(jì)模塊，它為所述部件設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)限大沖擊的多軸軌道；以及一個(gè)軌線執(zhí)行器模塊，它以一種最優(yōu)化所述軌道的方式設(shè)計(jì)所速軌道的執(zhí)行，其中所述執(zhí)行器模塊包括一個(gè)數(shù)字濾波器。
17.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述執(zhí)行器模塊包括一個(gè)第一內(nèi)插部件，它從所述軌道設(shè)計(jì)模塊接收一個(gè)加速信號(hào)并內(nèi)插所述加速信號(hào)；一個(gè)預(yù)處理器，它從所述軌道設(shè)計(jì)模塊接收所述加速信號(hào)以及速度和初始位置信號(hào)，并生成一個(gè)積分位置信號(hào)；一個(gè)濾波器，它平滑所述積分位置信號(hào)以生成一個(gè)濾波位置信號(hào)；以及一個(gè)第二內(nèi)插部件，它接收并內(nèi)插所述濾波位置信號(hào)。
18.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包含計(jì)算機(jī)可用的介質(zhì)，介質(zhì)上存儲(chǔ)了控制邏輯以使計(jì)算機(jī)控制一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)照相平板印刷工具的一個(gè)部件的移動(dòng)，該計(jì)算機(jī)控制邏輯包括(a)第一計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置，用于使計(jì)算機(jī)接收有關(guān)所需的掃描起點(diǎn)和終點(diǎn)、距離和速度的初始控制數(shù)據(jù)；(b)第二計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置，用于使計(jì)算機(jī)根據(jù)所述的初始控制數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)所述部件的一個(gè)無(wú)限大沖擊的多軸軌道；(c)第三計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置，用于使計(jì)算機(jī)根據(jù)所設(shè)計(jì)的軌道實(shí)時(shí)地進(jìn)行一個(gè)軌線執(zhí)行，其中所述軌道是使用數(shù)字濾波形成的；(d)第四計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置，用于使計(jì)算機(jī)向一個(gè)控制系統(tǒng)輸出執(zhí)行數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)據(jù)包括所述部件的位置和加速度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述部件是一個(gè)晶片臺(tái)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述部件是一個(gè)十字線臺(tái)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述第二計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置包括(i)用于使計(jì)算機(jī)為每個(gè)軸計(jì)算一個(gè)預(yù)備移動(dòng)軌道的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(ii)用于使計(jì)算機(jī)在需要時(shí)調(diào)整在預(yù)備移動(dòng)軌道中的零速時(shí)間間隔，以同步跨軸移動(dòng)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及(iii)用于使計(jì)算機(jī)為每個(gè)軸在預(yù)備移動(dòng)軌道的起點(diǎn)處插入延時(shí)以補(bǔ)償濾波器延時(shí)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置(i)包括(A)用于使計(jì)算機(jī)調(diào)整恒速掃描長(zhǎng)度以解決濾波器寬度、安定時(shí)間和量化的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(B)用于使計(jì)算機(jī)計(jì)算在連續(xù)的恒速掃描之間的加速間隔的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(C)用于使計(jì)算機(jī)在連續(xù)的恒速掃描之間生成一個(gè)零速點(diǎn)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及(D)用于使計(jì)算機(jī)量化所述的加速間隔的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置(B)包括用于使計(jì)算機(jī)為每個(gè)軸計(jì)算一個(gè)最優(yōu)速度軌線的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；用于使計(jì)算機(jī)在最大速度或最大加速度極限被超過(guò)時(shí)，根據(jù)所述極限來(lái)限制所述的最優(yōu)速度軌線的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及用于使計(jì)算機(jī)計(jì)算在連續(xù)的恒速掃描之間的過(guò)渡時(shí)間的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置(C)包括用于使計(jì)算機(jī)當(dāng)在掃描之間的一個(gè)軌道以零速開始或終止，或沒(méi)有反向點(diǎn)時(shí)，把軌道分為兩個(gè)子-最優(yōu)部分的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置，其中第一個(gè)子-最優(yōu)部分以零速終止，第二個(gè)子-最優(yōu)部分以零速開始；用于使計(jì)算機(jī)計(jì)算一個(gè)反向點(diǎn)并把軌道在該反向點(diǎn)分割為兩部分的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置，其中在反向點(diǎn)處的速度為零。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置(ii)包括(A)用于使計(jì)算機(jī)確定一個(gè)非臨界軸軌道的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(B)用于使計(jì)算機(jī)計(jì)算一個(gè)臨界軸軌道和所述非臨界軸軌道之間的一個(gè)時(shí)間差的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及(C)用于使計(jì)算機(jī)在所述非臨界軸軌道的一個(gè)零速點(diǎn)處引入與所述時(shí)間差相同的延時(shí)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述第二計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置還包括(iv)用于使計(jì)算機(jī)在一個(gè)軸軌道的起點(diǎn)處插入一個(gè)延時(shí)以補(bǔ)償濾波器延時(shí)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要26的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀代碼裝置(iv)包括(A)用于使計(jì)算機(jī)確定一個(gè)具有最長(zhǎng)執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(B)用于使計(jì)算機(jī)確定一個(gè)具有較短執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(C)用于使計(jì)算機(jī)計(jì)算所述濾波器延時(shí)之間的差的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(D)用于使計(jì)算機(jī)在具有較短執(zhí)行濾波器延時(shí)的軸軌道中引入一個(gè)等于所述濾波器延時(shí)之間的差的匹配延時(shí)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要17的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀代碼裝置(C)包括(i)用于使計(jì)算機(jī)接收軌道數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(ii)用于使計(jì)算機(jī)根據(jù)軌道數(shù)據(jù)生成一個(gè)積分位置信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(iii)用于使計(jì)算機(jī)使用來(lái)自軌道數(shù)據(jù)的一個(gè)初始位置信號(hào)，濾波所述的積分位置信號(hào)，以生成一個(gè)濾波位置信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(iv)用于使計(jì)算機(jī)使用所述初始位置信號(hào)，內(nèi)插所述濾波位置信號(hào)，以生成一個(gè)內(nèi)插位置信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及(v)用于使計(jì)算機(jī)延遲該內(nèi)插位置信號(hào)以補(bǔ)償計(jì)算機(jī)傳播延時(shí)和相位偏移的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(vi)用于使計(jì)算機(jī)內(nèi)插來(lái)自軌道數(shù)據(jù)的一個(gè)加速狀態(tài)信號(hào)以生成一個(gè)內(nèi)插加速信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及(vii)用于使計(jì)算機(jī)延遲該內(nèi)插加速信號(hào)以補(bǔ)償傳播延時(shí)和相位偏移的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要28的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀代碼裝置(iii)包括(A)用于使計(jì)算機(jī)把一個(gè)第一絕對(duì)位置數(shù)組用于初始位置信號(hào)，以生成一個(gè)平行信號(hào)集的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(B)用于使計(jì)算機(jī)從所述平行位置信號(hào)集的每個(gè)平行位置信號(hào)減去所述初始位置信號(hào)，以生成一個(gè)德耳塔平行位置信號(hào)集的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(C)用于使計(jì)算機(jī)用第一濾波器系數(shù)乘以所述德耳塔平行位置信號(hào)集，以生成一個(gè)平行積信號(hào)集的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；(D)用于使計(jì)算機(jī)把所述平行積信號(hào)集的所有平行積信號(hào)相加，生成一個(gè)標(biāo)量德耳塔濾波信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及(E)用于使計(jì)算機(jī)把一個(gè)第一延遲初始位置信號(hào)加到所述德耳塔濾波信號(hào)，以生成一個(gè)濾波位置信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要28的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀代碼裝置(iv)包括(A)用于使計(jì)算機(jī)對(duì)所述濾波位置信號(hào)進(jìn)行上采樣的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及(B)用于使計(jì)算機(jī)濾波所述上采樣濾波位置信號(hào)，以生成一個(gè)內(nèi)插信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要30的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀代碼裝置(B)包括用于使計(jì)算機(jī)把一個(gè)第二絕對(duì)位置數(shù)組用于上采樣濾波位置信號(hào)，以生成一個(gè)平行上采樣位置信號(hào)集的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；用于使計(jì)算機(jī)從所述平行上采樣位置信號(hào)集的每一個(gè)平行上采樣位置信號(hào)中減去所述初始位置信號(hào)，以生成一個(gè)德耳塔平行上采樣位置信號(hào)集的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；用于使計(jì)算機(jī)用第二濾波器系數(shù)乘以所述德耳塔平行上采樣位置信號(hào)集，以生成一個(gè)平行積上采樣信號(hào)集的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；用于使計(jì)算機(jī)把所述平行積上采樣信號(hào)集的所有信號(hào)相加，生成一個(gè)標(biāo)量德耳塔濾波上采樣信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及用于使計(jì)算機(jī)把一個(gè)第二延遲初始位置信號(hào)加到所述德耳塔濾波上采樣信號(hào)，以生成所述內(nèi)插信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要28的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述計(jì)算機(jī)可讀代碼裝置(vi)包括(A)用于使計(jì)算機(jī)對(duì)所述加速狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行上采樣的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置；以及(B)用于使計(jì)算機(jī)對(duì)所述上采樣加速信號(hào)進(jìn)行濾波的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置。
全文摘要
一種方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于非實(shí)時(shí)的軌道設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)的軌道執(zhí)行。一個(gè)軌道設(shè)計(jì)過(guò)程接收由高級(jí)控制軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)定義了位置和掃描速度，其中多軸移動(dòng)必須被精確同步。軌道設(shè)計(jì)過(guò)程生成一系列恒定加速度的間隔，其允許用最大的處理能力來(lái)執(zhí)行臨界移動(dòng)。軌道設(shè)計(jì)過(guò)程的輸出是一個(gè)軌線。一個(gè)軌線執(zhí)行器使用軌道設(shè)計(jì)器過(guò)程輸出的軌線，生成連續(xù)的、同步的、濾波過(guò)的多軸位置和加速指令(即執(zhí)行數(shù)據(jù))，以驅(qū)動(dòng)控制伺服系統(tǒng)。軌道設(shè)計(jì)器產(chǎn)生的所有時(shí)間間隔被量化為一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘周期的整數(shù)倍。軌道設(shè)計(jì)器的輸出具有無(wú)限大的沖擊，但被軌線執(zhí)行器中的濾波器加以平滑，從而限制了沖擊并且最小化伺服－跟蹤誤差。軌道設(shè)計(jì)器允許軌線執(zhí)行器濾波的時(shí)間，但并不限制這些濾波器的形狀的精微調(diào)諧，如果被調(diào)諧濾波器的寬度不超過(guò)所允許的時(shí)間的話。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1503093SQ20031011800
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2003年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者丹尼爾·加爾布特, 托德·J·貝德納雷克, J 貝德納雷克, 丹尼爾 加爾布特 申請(qǐng)人:Asml控股股份有限公司