硅片预对准系统是一类面向集成电路制造业，在硅片传输过程中，补偿硅片机器人对硅片的定位误差，集机械、电子、光学、计算机等多学科于一体的，能够自动检测并精确定位硅片几何中心以及切边(或缺口)位置的高精度对准装置。 本文在充分研究国内外各种硅片预对准系统的基础上，研制了一种光学硅片预对准系统，它结构简单、成本低廉，具有较高的对准精度和一定的实用价值，能够完成对300mm大尺寸硅片的精确定位。论文首先提出了硅片预对准系统的总体设计方案和技术指标，然后根据设计要求，分章介绍了硅片预对准系统机械本体的设计，驱动与气动系统的设计，视觉系统的设计，以及控制系统的设计，最后对系统进行了误差分析。 在机械本体的设计中，采用滚珠螺杆花键的特殊传动形式，在一根轴上实现了旋转和升降两个自由度的运动，使预对准系统的结构更加紧凑，并提高了系统的传动精度。在驱动与气动系统的设计中，应用步进电机加细分驱动器的驱动方式，既满足了精度要求，又提高了系统的性价比，运用直线步进电机作为水平对心单元的驱动部件，进一步简化了机构。在视觉系统的设计中，采用线阵光源、柱面透镜和线阵图像传感器设计了视觉系统的硬件平台，并进行了圆拟合算法的分析。在控制系统的设计中，选用PC+MPC07运动控制卡，搭建系统的运动控制平台，利用视觉处理系统实时转换并向PC机传输硅片的位置信息，控制步进电机转动，完成对硅片的精确定位。在系统的误差分析中，分别对系统的机械加工误差、驱动及传动误差、气动交换误差和视觉检测误差进行了分析计算，结果表明本文设计的硅片预对准系统可以达到各项技术指标的要求。 随着硅片直径的增大，由传输引起的硅片的定位误差，越来越难以满足加工工艺精度不断提高的发展趋势，特别是在我国尚无同类产品研制成功的情况下，研制具有自主知识产权的硅片预对准系统对推动我国IC装备制造业的发展将具有重要意义。