Khóa Luận Tốt Nghiệp Về Ứng Dụng Robot 3 Trục Trong Quy Trình Xử Lý Wafer

• Tác giả: Võ Đình Ngọc Uyên
• Người hướng dẫn: TS. Trần Quang Nguyên
• Trường học: Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Ứng Dụng Robot 3 Trục Trong Quy Trình Xử Lý Wafer
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Quá trình phát triển của robot công nghiệp
• 1.1. Từ năm 2000 trở lại: Robot công nghiệp được sử dụng trong quá trình vận chuyển wafer
• 1.2. Phân loại wafer robot trên thị trường
• 1.3. Môi trường hoạt động của robot wafer
• 1.3.1. Robot sử dụng trong môi trường không khí
• 1.3.2. Robot sử dụng trong môi trường chân không
• 1.4. Một số cấu hình robot wafer
• 1.4.1. Robot dạng chân ếch (frog-leg robot)
• 1.4.2. Robot SCARA 4DOF
• 1.4.3. Robot có nhiều cánh tay
• 1.5. Các loại khâu chấp hành cuối
• 1.6. Tình hình nghiên cứu robot wafer và một số robot wafer trên thị trường
• 1.7. Một số mẫu robot wafer trên thị trường
• 1.8. Tổng quan khóa luận
• 1.9. Sơ đồ hệ thống
• 1.10. Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi
• 2. CHƯƠNG 2: Cơ sở lý thuyết
• 2.1. Động học thuận
• 2.2. Động học nghịch
• 2.2.1. Quỹ đạo di chuyển của robot
• 2.2.1.1. Quỹ đạo tuyến tính
• 2.2.1.2. Quỹ đạo parabol
• 2.2.1.3. Quỹ đạo bậc ba
• 2.2.1.4. Quỹ đạo bậc năm
• 2.2.1.5. Quỹ đạo hình thang và S-Curve
• 2.2.2. Lựa chọn quỹ đạo
• 2.2.3. Ràng buộc về mặt thời gian cho quỹ đạo bậc năm
• 3. CHƯƠNG 3: Phần cứng đồ án
• 3.1. Buồng làm việc
• 3.2. Các phần cứng khác
• 3.2.1. Raspberry Pi 3 Model B+
• 3.2.2. Động cơ Step-syn
• 3.2.3. Module Endstop
• 3.2.4. Module camera
• 4. CHƯƠNG 4: Phần mềm cho Board Raspberry Pi (Controller Board)
• 4.1. Các tính năng giao diện cung cấp
• 4.1.1. Giao tiếp giữa Controller (Raspberry Pi) và Motion Controller (STM)
• 4.1.2. Giao thức UART
• 4.1.3. Cấu trúc gói tin sử dụng
• 4.2. Huấn luyện mô hình xử lý ảnh
• 4.2.1. Nhận diện khung chứa wafer và vị trí của các tấm wafer trên khay
• 5. CHƯƠNG 5: Phần mềm cho Board STM32 (Motion Controller Board)
• 5.1. Tổng quan về chương trình
• 5.2. Những kỹ thuật được sử dụng
• 5.2.1. Giao tiếp UART
• 5.2.2. Sử dụng TIME
• 5.2.3. Sử dụng ngắt ngoài trên các chân GPIO
• 6. CHƯƠNG 6: Khảo sát kết quả
• 6.1. Kết quả thực hiện quy trình vận chuyển wafer
• 6.2. Khảo sát tốc độ xử lý ảnh
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN

I. Tổng Quan Về Khóa Luận Tốt Nghiệp Về Robot 3 Trục

Khóa luận tốt nghiệp này tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển robot 3 trục trong quy trình xử lý wafer. Mục tiêu chính là ứng dụng công nghệ robot vào sản xuất linh kiện bán dẫn, một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam. Việc sử dụng robot công nghiệp không chỉ giúp tăng năng suất mà còn đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình xử lý. Khóa luận sẽ trình bày chi tiết về mô hình hệ thống, phương pháp điều khiển và kết quả đạt được.

1.1. Lý Do Chọn Đề Tài Khóa Luận Tốt Nghiệp

Đề tài được chọn nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong ngành công nghiệp bán dẫn. Việc ứng dụng robot 3 trục giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu sai sót và tăng hiệu quả làm việc.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Của Khóa Luận

Mục tiêu chính là phát triển một mô hình robot 3 trục có khả năng xử lý wafer một cách chính xác và hiệu quả. Khóa luận cũng hướng đến việc áp dụng công nghệ mới trong việc điều khiển robot.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Quy Trình Xử Lý Wafer

Quy trình xử lý wafer gặp nhiều thách thức, đặc biệt là trong việc di chuyển và xử lý các tấm wafer mỏng manh. Các vấn đề như rung lắc, độ chính xác trong di chuyển và yêu cầu về môi trường sạch là những yếu tố cần được xem xét. Việc sử dụng robot công nghiệp giúp giải quyết những vấn đề này, nhưng cũng đặt ra yêu cầu cao về thiết kế và công nghệ điều khiển.

2.1. Các Vấn Đề Chính Trong Quy Trình Xử Lý Wafer

Các vấn đề chính bao gồm độ chính xác trong việc di chuyển, khả năng chịu tải của robot 3 trục, và yêu cầu về độ sạch trong môi trường sản xuất. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.2. Thách Thức Trong Việc Tự Động Hóa Quy Trình

Tự động hóa quy trình xử lý wafer đòi hỏi sự kết hợp hoàn hảo giữa công nghệ cảm biến và điều khiển. Việc phát triển các giải pháp công nghệ mới là cần thiết để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp bán dẫn.

III. Phương Pháp Xây Dựng Robot 3 Trục Trong Quy Trình Xử Lý Wafer

Phương pháp xây dựng robot 3 trục bao gồm việc thiết kế hệ thống cơ khí, lập trình điều khiển và tích hợp các cảm biến. Mô hình robot được phát triển dựa trên các tiêu chuẩn công nghiệp, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình xử lý wafer. Việc áp dụng công nghệ mới trong điều khiển giúp robot hoạt động mượt mà và ổn định.

3.1. Thiết Kế Hệ Thống Cơ Khí Cho Robot 3 Trục

Hệ thống cơ khí được thiết kế với các trục chuyển động linh hoạt, cho phép robot thực hiện các thao tác chính xác. Việc lựa chọn vật liệu và cấu trúc phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và hiệu suất.

3.2. Lập Trình Điều Khiển Robot 3 Trục

Lập trình điều khiển sử dụng các thuật toán tiên tiến để đảm bảo robot có thể di chuyển và xử lý wafer một cách chính xác. Việc tích hợp các cảm biến giúp robot nhận diện và điều chỉnh theo môi trường làm việc.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Robot 3 Trục Trong Ngành Công Nghiệp

Ứng dụng của robot 3 trục trong ngành công nghiệp bán dẫn đang ngày càng trở nên phổ biến. Robot được sử dụng để di chuyển và xử lý wafer trong các quy trình sản xuất, từ đó nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro. Các kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng robot giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hiệu Quả Của Robot 3 Trục

Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng robot 3 trục giúp giảm thời gian xử lý và tăng độ chính xác trong quy trình sản xuất. Các số liệu thực tế cho thấy năng suất tăng lên đáng kể khi áp dụng công nghệ này.

4.2. Các Ứng Dụng Khác Của Robot Trong Ngành Công Nghiệp

Ngoài việc xử lý wafer, robot công nghiệp còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như lắp ráp, kiểm tra chất lượng và vận chuyển hàng hóa. Điều này cho thấy tính linh hoạt và khả năng thích ứng cao của robot trong sản xuất.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Robot 3 Trục Trong Ngành Công Nghiệp

Kết luận từ khóa luận cho thấy robot 3 trục có tiềm năng lớn trong việc cải thiện quy trình sản xuất wafer. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến trong ngành công nghiệp bán dẫn. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển sẽ giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

5.1. Tương Lai Của Robot Trong Ngành Công Nghiệp Bán Dẫn

Tương lai của robot 3 trục trong ngành công nghiệp bán dẫn sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ mới. Các nghiên cứu sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác và tốc độ xử lý.

5.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Đề xuất nghiên cứu tiếp theo bao gồm việc phát triển các giải pháp điều khiển thông minh hơn và tích hợp các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo để nâng cao hiệu quả của robot công nghiệp.