一种抛光石英晶片浅划痕检测的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抛光石英晶片浅划痕检测的装置与方法，其中装置包括进料筒、取片圆盘、定位模块、取片吸头、检测圆盘、正面检测模块、背面检测模块、放片吸头以及收片盒，其中，进料筒，用于在主程序的控制下，通过一定振动频率将抛光片撒到取片圆盘上；取片圆盘，设置为精确正反转动一定小角度的圆盘，将抛光片无序均匀地散布所述取片圆盘上以备逐片拾取；定位模块，所述定位模块包括定位相机、镜头及光源，位于取片圆盘上方，用于对取片圆盘上的抛光片定位成像，从而计算出抛光片的坐标，坐标包括步进量和转动角度。

A device and method for detecting shallow scratches on polished quartz wafers

【技术实现步骤摘要】
一种抛光石英晶片浅划痕检测的装置与方法
本专利技术属于石英晶片检测
，具体涉及一种抛光石英晶片浅划痕检测的装置与方法。
技术介绍
石英晶片是晶振的核心器件，石英晶体振荡器(晶振)为电子设备提供时间基准，在电子信息产业中具有极其重要的地位。石英晶片产品规格对角线尺寸在1-8mm内，为矩形晶体，表面经过研磨和极度抛光后，厚度薄(小于50um)，摩擦系数小，极度光滑；研磨和抛光过程产生缺角、角亮点、崩边、深划痕和浅划痕等缺陷，产品外观会影响谐振频率。目前，对于抛光石英晶片的检测，多采用人工在10到20倍显微镜下目视挑出缺陷的抛光石英晶片，存在效率低和稳定性差的问题。针对以上问题，实有必要提出一种解决方案予以克服。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种抛光石英晶片浅划痕检测的装置与方法，代替人工进行抛光片缺陷分选方式，提高效率和稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种抛光石英晶片浅划痕检测的装置，包括进料筒、取片圆盘、定位模块、取片吸头、检测圆盘、正面检测模块、背面检测模块、放片吸头以及收片盒，其中：进料筒，用于在主程序的控制下，通过一定振动频率将抛光片撒到取片圆盘上；取片圆盘，设置为精确正反转动一定小角度的圆盘，将抛光片无序均匀地散布所述取片圆盘上以备逐片拾取；定位模块，所述定位模块包括定位相机、镜头及光源，位于取片圆盘上方，用于对取片圆盘上的抛光片定位成像，从而计算出抛光片的坐标，坐标包括步进量和转动角度；取片吸头，固定于直线步进电机上的真空吸头，配合取片圆盘根据所述转动角度转动的同时，根据所述步进量步进到取片圆盘上的抛光片位置，从而准确的到达待拾取抛光片上方，通过真空吸放动作，将抛光片取到检测圆盘上；检测圆盘，按照一定角度转动的特制铝盘，用于承载抛光片进行正反两面的外观检测；正面检测模块，所述正面检测模块包括正面相机、镜头及光源，位于检测圆盘上方，对检测圆盘上的抛光片上表面成像检测；背面检测模块，所述背面检测模块包括背面相机、镜头及光源，位于检测圆盘下方对检测圆盘上的抛光片下表面成像检测；放片吸头，固定于直线步进电机上的真空吸头，用于将检测完毕的抛光片移送到不同检测结果的收片盒中；收片盒，排列于放片吸头运动路径上的若干片盒，用于将不同分类的抛光片收集起来。优选地，所述检测圆盘外圆周一圈均匀设置有若干用于放置抛光片的放片单元，所述放片单元以凹透镜为底，安装在在铝板圆盘上。优选地，按照均等角度嵌入18个放片单元的特制铝盘。优选地，取片圆盘圆心心与检测圆盘圆心的连线与平台水平，取片吸头轨迹在两圆心连线的上下10度范围内，取片吸头位于取片圆盘上方2-3mm处，放片吸头位于放片圆盘上方2-3mm处，用于更好吸片与取片。另一方面，本申请实施例还提供了一种抛光石英晶片浅划痕检测的方法，应用于如权利要求上述所述的抛光石英晶片浅划痕检测的装置，包括以下步骤：进料，将抛光片放入进料筒内，并将进料筒置于电机底座上，电机旋转开始进料，根据取片圆盘上的抛光片分布智能进料；定位，定位模块对通过下方的取片圆盘上的抛光片进行成像，通过定位算法算出当前视场内所有抛光片的坐标，并转化为取片圆盘的转动角度与取片吸头的步进量；放片，取片圆盘与取片吸头根据前一步骤的结果完成相应的转动与步进，取片吸头到达抛光片上方，开始吸气，吸取抛光片，然后回到原点位置，也即检测圆盘上方，吹气，放下抛光片；检测，检测圆盘转动一个工位，使整个流程循环，检测圆盘停止转动以不同曝光时间两次触发正面相机获得两张下方工位上的抛光片图像，分别通过图像计算出抛光片缺陷，同时，以不同曝光时间两次触发背面相机获得两张上方工位上的抛光片图像，通过图像计算出抛光片的缺陷；对于浅划痕缺陷，通过浅划痕算法计算得出；正反两相机的计算结果通过检测策略整合为最终的检测结果，该结果换算为放片吸头步进量；分选，放片吸头吸气，吸走抛光片，然后步进到设定的距离，到达某一类抛光片对应收片盒的上方，吹气，抛光片落入该收片盒中。优选地，通过定位算法算出当前视场内所有抛光片的坐标中定位算法具体如下：在装置运行之前，定位相机采集没有抛光片的取片圆盘图像作为第一图像；在装置运行过程当中，定位相机采集取片圆盘中的均匀分布抛光片的图像作为第二图像；通过第二图像与第一图像做差分运算，再经过自动化二值化含有抛光片的区域，分别对所有区域做种子填充，从而计算得到面积和重心坐标；计算得到的面积处于设定值范围，则判为抛光片，并计算出抛光片中心的图像坐标，将图像直角坐标系转换到以取片圆盘圆心为原点的直角坐标系，获得抛光片中心在新坐标系下的坐标，并且将坐标转化为极坐标，从而得到批量抛光片在取片圆盘的实际位置，遍历所有抛光片中心坐标，用极坐标方程计算取片吸头的直线轨迹和以取片圆盘圆心到抛光中心点的距离为半径的圆弧轨迹的交点，根据实交点计算得到取片圆盘的转动角度与取片吸头的步进量。优选地，以不同曝光时间两次触发正背面相机获得两张下方工位上的抛光片图像，分别通过图像计算出抛光片缺陷。具体为：分别通过软件控制相机以低曝光时间采集第一张图像，为边角图像，用于抛光片角落、边缘缺陷的处理，在采集完第一张图像的同时，更改相机为高曝光时间，采集第二张图像用于抛光片内部脏污和浅划痕的处理。优选地，对于浅划痕缺陷，通过浅划痕算法计算得出；具体为：在抛光片内部区域做图像平滑，根据模板尺寸，确定标准差的模板权重分配取值函数，根据模板中元素位置与模板中心的距离，在函数上以距离取获得函数值，并填入模板所对应的位置，将模板与抛光片内部做卷积计算，获得平滑图像，分别对平滑图像做水平与竖直二阶差分运算获得新的图像，计算得到二阶差分图像的幅度与方向，保留局部幅度极大值，将非极大值点的幅度值置0；设定高低幅度阈值与各局部幅度极大值比较，找到并优化线的轮廓，合并处于同一条直线的轮廓，轮廓参数大于设定参数，则判为浅划痕。采用本专利技术具有如下的有益效果：1、代替人工进行抛光片缺陷分选方式，提高效率和稳定性；2、通过在检测圆盘上设置放片单元，解决了抛光片滑动的问题；3、提供了一种快速定位抛光片位置的方法：通过定位模块快速获取在取片圆盘上批量均匀分布的抛光片图像，进行定位计算，计算出所有抛光片的位置信息，并转化成取片圆盘的转动角度和取片吸头的步进量；4、由于抛光片的边缘、角落区域的检测和内部脏污、浅划痕的检测需要不同的亮度，往常做法是提高两套检测模块和两个工位，而本专利技术提供了一种单光源下更改相机高低曝光时间的方案而依次采集两张图像，减少工位和硬件；5、本专利技术提供了一种解决抛光片浅划痕检测的方法，由于浅划痕的程度轻，人工检验时需要复杂条件才能挑出，本专利技术提供了全自动、高准确率的检测模块与图像算法。附图说明图1为本专利技术实施例的抛光石英晶片浅划痕检测的装置结构示意图；图2为本专利技术实施例的抛光石英晶片浅划痕检测的装置结构俯视图；图3为本专利技术实施例的部分检测机构示意图；图4为本专利技术实施例的放片单元结构图；图5为本专利技术实施例的放片单元轴侧图；图6为本专利技术实施例的放片单元正视图；图7为本专利技术实施例的抛光石英晶片浅划痕检测的方法的流程图；图8为本专利技术实施例的抛光石英晶片浅划痕检测的方法的定位计算流程图；图9本专利技术实施例的抛光石英晶片浅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抛光石英晶片浅划痕检测的装置，其特征在于，包括进料筒、取片圆盘、定位模块、取片吸头、检测圆盘、正面检测模块、背面检测模块、放片吸头以及收片盒，其中：进料筒，用于在主程序的控制下，通过一定振动频率将抛光片撒到取片圆盘上；取片圆盘，设置为精确正反转动一定小角度的圆盘，将抛光片无序均匀地散布所述取片圆盘上以备逐片拾取；定位模块，所述定位模块包括定位相机、镜头及光源，位于取片圆盘上方，用于对取片圆盘上的抛光片定位成像，从而计算出抛光片的坐标，坐标包括步进量和转动角度；取片吸头，固定于直线步进电机上的真空吸头，配合取片圆盘根据所述转动角度转动的同时，根据所述步进量步进到取片圆盘上的抛光片位置，从而准确的到达待拾取抛光片上方，通过真空吸放动作，将抛光片取到检测圆盘上；检测圆盘，按照一定角度转动的特制铝盘，用于承载抛光片进行正反两面的外观检测；正面检测模块，所述正面检测模块包括正面相机、镜头及光源，位于检测圆盘上方，对检测圆盘上的抛光片上表面成像检测；背面检测模块，所述背面检测模块包括背面相机、镜头及光源，位于检测圆盘下方对检测圆盘上的抛光片下表面成像检测；放片吸头，固定于直线步进电机上的真空吸头，用于将检测完毕的抛光片移送到不同检测结果的收片盒中；收片盒，排列于放片吸头运动路径上的若干片盒，用于将不同分类的抛光片收集起来。...

【技术特征摘要】
1.一种抛光石英晶片浅划痕检测的装置，其特征在于，包括进料筒、取片圆盘、定位模块、取片吸头、检测圆盘、正面检测模块、背面检测模块、放片吸头以及收片盒，其中：进料筒，用于在主程序的控制下，通过一定振动频率将抛光片撒到取片圆盘上；取片圆盘，设置为精确正反转动一定小角度的圆盘，将抛光片无序均匀地散布所述取片圆盘上以备逐片拾取；定位模块，所述定位模块包括定位相机、镜头及光源，位于取片圆盘上方，用于对取片圆盘上的抛光片定位成像，从而计算出抛光片的坐标，坐标包括步进量和转动角度；取片吸头，固定于直线步进电机上的真空吸头，配合取片圆盘根据所述转动角度转动的同时，根据所述步进量步进到取片圆盘上的抛光片位置，从而准确的到达待拾取抛光片上方，通过真空吸放动作，将抛光片取到检测圆盘上；检测圆盘，按照一定角度转动的特制铝盘，用于承载抛光片进行正反两面的外观检测；正面检测模块，所述正面检测模块包括正面相机、镜头及光源，位于检测圆盘上方，对检测圆盘上的抛光片上表面成像检测；背面检测模块，所述背面检测模块包括背面相机、镜头及光源，位于检测圆盘下方对检测圆盘上的抛光片下表面成像检测；放片吸头，固定于直线步进电机上的真空吸头，用于将检测完毕的抛光片移送到不同检测结果的收片盒中；收片盒，排列于放片吸头运动路径上的若干片盒，用于将不同分类的抛光片收集起来。2.根据权利要求1所述的抛光石英晶片浅划痕检测的装置，其特征在于，所述检测圆盘外圆周一圈均匀设置有若干用于放置抛光片的放片单元，所述放片单元以凹透镜为底，安装在在铝板圆盘上。3.根据权利要求2所述的抛光石英晶片浅划痕检测的装置，其特征在于，按照均等角度嵌入18个放片单元的特制铝盘。4.根据权利要求1所述的抛光石英晶片浅划痕检测的装置，其特征在于，取片圆盘圆心与检测圆盘圆心的连线与平台水平，取片吸头轨迹在两圆心连线的附近。5.根据权利要求1所述的抛光石英晶片浅划痕检测的装置，其特征在于，通过电机多次控制取片圆盘正反快速旋转一定小角度，使得抛光均匀分布。6.一种抛光石英晶片浅划痕检测的方法，应用于如权利要求1或2所述的抛光石英晶片浅划痕检测的装置，其特征在于，包括以下步骤：进料，将抛光片放入进料筒内，并将进料筒置于电机底座上，电机旋转开始进料，根据取片圆盘上的抛光片分布智能进料；定位，定位模块对通过下方的取片圆盘上的抛光片进行成像，通过定位算法算出当前视场内所有抛光片的坐标，并转化为取片圆盘的转动角度与取片吸头的步进量；放片，取片圆盘与取片吸头根据前一步骤的结果完成相应的转动与步进，取片吸头到达抛光片上方，开始吸气，吸取抛光片，然后回到原点位置，也即检测圆盘上方，吹气，放下抛光片；...

【专利技术属性】
技术研发人员：余建安，陈浙泊，林晨宽，陈镇元，吴荻苇，
申请(专利权)人：浙江大学台州研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33