進一步提高效率、降低成本是硅材料今后發展的趨勢,也是產業化的要求。目前在半導體硅材料的加工領域引入了高質量多線切割機,它高效的生產能力,諸多的優勢,決定了它的發展空間,但如何有效控制硅片應力,這是一個需要迫切解決的問題。從線切割機與內圓切割機相比較出發,著重研究線切割機在生產過程中的應力控制。針對線切割機的工作原理,在切片過程中硅片因機械作用造成的刀痕、損傷、破損會導致產生包括機械應力和熱應力在內的應力,進而產生滑移位錯,當機械應力和熱應力在高溫處理過程中的作用超過晶體滑移臨界應力時,會產生硅片的破碎。對于翹曲度、彎曲度、總厚度誤差、中心厚度誤差等方面的質量控制,可以通過調整線張力、進給速度、冷卻劑流量等一系列工藝措施來達到目的及要求,它大大降低了生產成本,提高了生產效率。實驗證明,長沙多線切割機切出的硅片的厚度和質量都很好的滿足了下一道工序的要求。

多線切割是目前先進的切片加工技術,其核心技術長期被瑞士,日本等國壟斷。傳統的長沙高質量多線切割機一般采用砂漿切割工藝進行加工,但這種方法生產效率不高、能耗大,同時由于砂漿粘度高導致切屑分離困難,從而造成對環境的污染。為避免這些缺點,近年來出現了另外一種切割工藝----金剛線多線切割工藝。多軸同步控制是多線切割機設備需要攻克的關鍵問題。傳統的多線切割機控制系統一般通過模擬量或者脈沖的方式控制,這種方式接線復雜,靈活性差,容易受到電磁干擾。而基于現場總線的伺服系統能很好地提高設備的靈活性、快速性和精確性。EtherCAT是目前國際上領先的工業實時以太網技術,本文在研究EtherCAT技術的基礎上,設計了基于EtherCAT的金剛線多線切割機控制系統,主要開展了以下研究工作:針對本課題研究的高質量多線切割機,設計了基于EtherCAT的硬件系統方案,并對其硬件進行了配置。

隨著國際上對低碳、甚至無碳能源的倡導,世界各國開始積極響應,紛紛涌入光伏發電領域。面對如此迅猛的發展勢頭,視為核心基片的硅片生產效率已經遠遠滿足不了全球市場的需求,在中國這種緊缺勢態尤為嚴峻。國內市場由于高質量多線切割機關鍵技術的匱乏出現嚴重的設備緊缺、無法自給；同時高成本一直是鉗制我國光伏發電規?；瘧玫挠忠恢旅d,其中硅片及其切割成本占光伏發電總成本的55%左右。因此為推動我國光伏產業的大規模發展,應積極研發自主核心長沙多線切割機,實現設備自給自足；同時力爭完成硅片的高切割工藝要求,削減與硅片及其制造相關的成本項,降低光伏發電總成本。本文針對這一目標,深入研究多線切割機的技術難點,尤其攻克決定切片質量的控制系統關鍵問題——走線系統的多軸速度協調同步控制,以精確恒定線鋸張力,減小其在加工過程中的波動,從而滿足高切割工藝要求,實現高精度、高效率、高質量、低成本的切片生產。

同步控制是LED多線切割機控制系統成功的關鍵。分析了傳統高質量多線切割機切片過程的受力模型,針對其缺陷設計了一種加工羅拉搖擺裝置,并給出其模糊迭代同步控制策略。與單一模糊控制方法相比,該策略充分考慮了機器改進后的結構特點和運行過程中的多種干擾,使用PD模糊控制器使系統迅速達到穩定狀態并具有一定精度后,再利用迭代學習控制器消除PD模糊控制器的穩態誤差。實驗對比證明,該算法具有控制精度高、切片質量好的特點。非常適用于LED多線切割機廠家控制系統