一种圆片尺寸的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种圆片尺寸的测量方法。该测量方法利用机器人根据接收到的测量信号，带动机械抓手移动真空吸头至相应的吸取工位并吸取超薄圆片；其次带动吸取的圆片移动至拍照工位，拍照机构根据不同类型的圆片提取内外径及圆心后，将数据反馈给机器人，机器人根据圆心信息调整坐标系将其放置至测量工位；测量机构完成圆片厚度测量并将数据反馈给机器人，机器人对测量厚度进行判定，最后吸取测量工位处的圆片按照放回方法自动放回至托盘的相应位置。本发明专利技术的圆片尺寸的测量方法具有自动、高效、智能化的优点，可用于工业推广。

A Method for Measuring Wafer Size

【技术实现步骤摘要】
一种圆片尺寸的测量方法
本专利技术属于自动测量
，具体涉及一种圆片尺寸的测量方法。
技术介绍
在工程项目中，有时涉及到多种超薄圆片的厚度及直径测量，包括特殊几何尺寸相差较大的圆片，超薄圆片在自然状态下，存在重量轻、易漂浮、厚度薄、易弯曲变形等特性，易漂浮特性使得圆片厚度测量存在偏差，易弯曲变形的特性使得直径测量精度难以保证。目前超薄圆片的厚度测量常采用螺旋测微仪单个测量逐个测量，耗时较长，圆片直径测量采用多个同类圆片重叠增加厚度，利用卡尺等工具测量，测量精度难以保证，且无法用于自动化生产线的多种超薄圆片自动测量。当前，针对多种超薄圆片的自动测量方法尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种圆片尺寸的测量方法。本专利技术的一种圆片尺寸的测量方法使用的测量装置包括拍照机构、托盘机构、测量机构、机械抓手、机器人和支撑台，所述的拍照机构安装在支撑台的下表面，托盘机构、测量机构和具有机械抓手的机器人安装在支撑台的上表面；托盘机构放置待测量圆片，机器人驱动机械抓手吸取托盘机构上的待测量圆片，拍照机构测量待测量圆片的直径和圆心位置坐标，测量机构测量待测量圆片的厚度；所述的测量机构包括测量台、测量笔Ⅰ、测量笔Ⅱ、测量笔Ⅲ、测量笔Ⅳ、测量过渡件、锁紧螺钉、真空发生器Ⅰ、真空发生器Ⅱ和旋转气缸，测量过渡件通过螺纹与旋转气缸固定，测量笔Ⅰ、测量笔Ⅱ、测量笔Ⅲ和测量笔Ⅳ分别插入测量过渡件的装配孔内，并分别通过锁紧螺钉固定测量笔Ⅰ、测量笔Ⅱ、测量笔Ⅲ和测量笔Ⅳ在装配孔中的轴向位置；测量台具有测量水平面，真空发生器Ⅰ和真空发生器Ⅱ为测量台的测量水平面提供真空吸力，通过螺纹固定于支撑台上，旋转气缸为测量笔Ⅰ、测量笔Ⅱ、测量笔Ⅲ、测量笔Ⅳ提供下压力；所述的测量台的测量水平面上钻有六个内小深孔和六个外小深孔，在测量台正面钻有两组通孔，两组通孔的两端分别攻有螺纹，利用螺钉对通孔进行密封，一组通孔只与6个外小深孔相连，并在测量台侧面钻有一组盲孔与通孔相连，盲孔攻有螺纹，利用螺钉对通孔进行密封，其中A盲孔利用气管接头进行密封，并通过气管与真空发生器Ⅰ相连；另一组通孔只与6个内小深孔相连，并在测量台侧面钻有B盲孔与通孔相连，B盲孔攻有螺纹孔，利用气管接头进行密封，并通过气管与真空发生器Ⅱ相连；调整测量笔Ⅰ和测量笔Ⅲ的位置，使其测量头下压落在内小深孔组中心圆上，用以测量内小深孔吸住的超薄圆片，调整测量笔Ⅱ和测量笔Ⅳ的位置，使其测量头下压落在外小深孔组中心圆上，用以测量外小深孔吸住的超薄圆片；所述的机械抓手包括真空吸头Ⅰ、真空吸头Ⅱ、吸头连接件、滑轨、小型弹簧、滑轨固定块、安装块、气缸连接件、三点气缸、三点抓手、真空发生器Ⅲ和真空发生器Ⅳ，真空吸头Ⅰ通过轴孔配合与真空吸头Ⅱ相连接，通过粘接胶对连接面进行密封，真空吸头Ⅱ与吸头连接件通过配合固定，吸头连接件通过螺纹与滑轨的移动部分连接，滑轨的固定部分通过螺纹与滑轨固定块，滑轨的移动部分通过小型弹簧和滑轨固定块连接，对滑轨进行浮动补偿，消除吸取过程的刚性冲击，滑轨固定块通过螺纹与安装块连接固定；三点抓手共三个，分别通过螺纹与三点气缸的三个移动块连接固定，三点气缸通过螺纹与气缸连接件固定，气缸连接件通过螺纹与安装块连接固定，安装块上表面中心开有内孔，与机器人的移动轴连接固定；所述的真空吸头Ⅰ上端面中心的开有导向固定孔，且开有内外两层环形槽，内外两层环形槽内分别均匀的钻有六个小孔，形成内小孔组和外小孔组；真空吸头Ⅱ下端面加工有导向轴结构，用于和真空吸头Ⅰ的导向固定孔配合定心固定，真空吸头Ⅱ下端面还开有外环形槽，其外环形槽和真空吸头Ⅰ上端面的外环形槽直径相同，真空吸头Ⅱ的侧面开有孔C，孔C与下端面的外环形槽连通，保证气体流通，真空吸头Ⅱ上端面中心开有孔D，且孔D底部开有均布的六个小孔，六个小孔与真空吸头Ⅰ上端面的内环形槽重合，保证气体流通；真空吸头Ⅰ通过轴孔配合与真空吸头Ⅱ相连接，通过粘接胶对连接面进行密封，真空吸头Ⅱ的侧面孔C通过气管与真空发生器Ⅲ的相连，真空吸头Ⅱ的上端面孔D通过气管与真空发生器Ⅳ的相连；所述的测量方法包括以下步骤：a.对托盘的圆片1区域划分为A，圆片2区域划分为B，小圆片1区域划分为C，小圆片2区域划分为D；针对不同圆片的测量，定义模块间的测量数据的传输格式为X+i/j，X为A、B、C或D中的一种，表示对相应区域的第i行第j列圆片进行测量；b.机器人接收到测量数据后，对测量数据进行提取分析处理后，带动机械抓手的真空吸头Ⅰ移至托盘X区域的第i行第j列处，若X为A或B，则打开真空发生器Ⅲ，若X为C或D，则打开真空发生器Ⅳ，若X为其他值，系统则报警并显示无此类测量零件；等待△t时间后，机器人带动机械抓手上吸取有圆片的真空吸头Ⅰ移动至拍照机构的拍照工位处，并发送X数据至拍照机构；c.拍照机构接收到机器人发送的X数据后，对X数据进行分析处理后，根据X数据按照直径测量方法对真空吸头Ⅰ吸取的圆片进行直径和圆心测量，测量后发送圆片直径和圆心数据至机器人；d.机器人对接收到圆片直径和圆心数据处理，将圆片直径进行存储，根据圆心数据调整机器人的工具坐标系至圆片中心，带动机械抓手的真空吸头Ⅰ将圆片中心放置至测量机构的测量台中心，若X为A或B，则关闭真空发生器Ⅲ，打开真空发生器Ⅰ，若X为C或D，则关闭真空发生器Ⅳ，打开真空发生器Ⅱ，等待△t时间后，机器人带动机械抓手移至等待位；e.打开旋转气缸，旋转气缸带动测量笔Ⅰ、测量笔Ⅱ、测量笔Ⅲ、测量笔Ⅳ旋转后下压，接触测量吸附在测量台中心的圆片，等待△t1时间至测量数据稳定，关闭旋转气缸，带动测量笔Ⅰ、测量笔Ⅱ、测量笔Ⅲ、测量笔Ⅳ旋转回位，机器人带动机械抓手的真空吸头Ⅰ移至测量机构的测量台中心，若X为A或B，则读取测量笔Ⅱ和测量笔Ⅳ的测量值并计算平均值作为厚度测量值，关闭真空发生器Ⅰ，打开真空发生器Ⅲ，若X为C或D，则读取测量笔Ⅰ和测量笔Ⅲ的测量值，计算平均值作为厚度测量值并存储，关闭真空发生器Ⅱ，打开真空发生器Ⅳ，等待△t时间后，机器人带动机械抓手的真空吸头Ⅰ按照放回方法将圆片放置在指定位置。步骤c所述的直径测量方法包括以下步骤：c1.拍照机构接收到机器人发送的X数据后，对分析处理后的X数据进行判定，若传输的X数据为A、B、C或D中的一种，则拍照机构启动拍照功能，对真空吸头Ⅰ吸取的圆片进行拍照并数字化处理图片，若传输的X数据不是A、B、C或D中的一种，则报警提示并请求机器人重新发送数据；c2.拍照机构对传输的X数据进行判定，若X为A，则对数字化图片进行搜索区域划分，在搜索区域内找寻圆片的轮廓特征，提取内外轮廓特征后拟合计算内外径和圆心坐标，根据输出设定，将圆片1的内外径值和圆心坐标传输给机器人；c3.拍照机构对传输的X数据进行判定，若X为B，则对数字化图片进行光顺和模板比对分析，根据比对情况提取内外轮廓特征，拟合计算内外径和圆心坐标，根据输出设定，将圆片2的内外径值和圆心坐标传输给机器人；c4.拍照机构对传输的X数据进行判定，若X为C，则对数字化图片进行搜索区域划分，在搜索区域内找寻圆片的轮廓特征，提取外轮廓特征后拟合计算内外径和圆心坐标，根据输出设定，将圆片1的外径值和圆心坐标传输给机器人；c5.拍照机构对传输的X数据进行判定，若X为D，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆片尺寸的测量方法，其特征在于，所述的测量方法使用的测量装置包括拍照机构(1)、托盘机构(2)、测量机构(3)、机械抓手(4)、机器人(5)和支撑台(6)，所述的拍照机构(1) 安装在支撑台(6)的下表面，托盘机构(2)、测量机构(3)和具有机械抓手(4)的机器人(5)安装在支撑台(6)的上表面；托盘机构(2)放置待测量圆片，机器人(5)驱动机械抓手(4)吸取托盘机构(2)上的待测量圆片，拍照机构(1)测量待测量圆片的直径和圆心位置坐标，测量机构(3) 测量待测量圆片的厚度；所述的测量机构(3)包括测量台(301)、测量笔Ⅰ(302)、测量笔Ⅱ(303)、测量笔Ⅲ(304)、测量笔Ⅳ(305)、测量过渡件(306)、锁紧螺钉(307)、真空发生器Ⅰ(308)、真空发生器Ⅱ(309)和旋转气缸(310)，测量过渡件(306)通过螺纹与旋转气缸(309)固定，测量笔Ⅰ(302)、测量笔Ⅱ(303)、测量笔Ⅲ(304)和测量笔Ⅳ(305)分别插入测量过渡件(306)的装配孔内，并分别通过锁紧螺钉(307)固定测量笔Ⅰ(302)、测量笔Ⅱ(303)、测量笔Ⅲ(304)和测量笔Ⅳ(305)在装配孔中的轴向位置；测量台(301)具有测量水平面，真空发生器Ⅰ(308) 和真空发生器Ⅱ(309)为测量台(301)的测量水平面提供真空吸力，通过螺纹固定于支撑台(6)上，旋转气缸(310)为测量笔Ⅰ(302)、测量笔Ⅱ(303)、测量笔Ⅲ(304)、测量笔Ⅳ(305)提供下压力；所述的测量台(301)的测量水平面上钻有六个内小深孔和六个外小深孔，在测量台(301)正面钻有两组通孔，两组通孔的两端分别攻有螺纹，利用螺钉对通孔进行密封，一组通孔只与6个外小深孔相连，并在测量台(301)侧面钻有一组盲孔与通孔相连，盲孔攻有螺纹，利用螺钉对通孔进行密封，其中A盲孔利用气管接头进行密封，并通过气管与真空发生器Ⅰ(308)相连；另一组通孔只与6个内小深孔相连，并在测量台(301)侧面钻有B盲孔与通孔相连，B盲孔攻有螺纹孔，利用气管接头进行密封，并通过气管与真空发生器Ⅱ(309)相连；调整测量笔Ⅰ(302) 和测量笔Ⅲ(304)的位置，使其测量头下压落在内小深孔组中心圆上，用以测量内小深孔吸住的超薄圆片，调整测量笔Ⅱ(303)和测量笔Ⅳ(305)的位置，使其测量头下压落在外小深孔组中心圆上，用以测量外小深孔吸住的超薄圆片；所述的机械抓手(4)包括真空吸头Ⅰ(401)、真空吸头Ⅱ(402)、吸头连接件(403)、滑轨(404)、小型弹簧(405)、滑轨固定块(406)、安装块(407)、气缸连接件(408)、三点气缸(409)、三点抓手(410)、真空发生器Ⅲ(411)和真空发生器Ⅳ(412)，真空吸头Ⅰ(401)通过轴孔配合与真空吸头Ⅱ(402)相连接，通过粘接胶对连接面进行密封，真空吸头Ⅱ(402)与吸头连接件(403) 通过配合固定，吸头连接件(403)通过螺纹与滑轨(404) 的移动部分连接，滑轨(404)的固定部分通过螺纹与滑轨固定块(406)，滑轨(404)的移动部分通过小型弹簧(405)和滑轨固定块(406)连接，对滑轨进行浮动补偿，消除吸取过程的刚性冲击，滑轨固定块(406)通过螺纹与安装块(407)连接固定；三点抓手(410)共三个，分别通过螺纹与三点气缸(409)的三个移动块连接固定，三点气缸(409)通过螺纹与气缸连接件(408)固定，气缸连接件(408)通过螺纹与安装块(407)连接固定，安装块(407)上表面中心开有内孔，与机器人(5)的移动轴连接固定；所述的真空吸头Ⅰ(401)上端面中心的开有导向固定孔，且开有内外两层环形槽，内外两层环形槽内分别均匀的钻有六个小孔，形成内小孔组和外小孔组；真空吸头Ⅱ(402)下端面加工有导向轴结构，用于和真空吸头Ⅰ(401)的导向固定孔配合定心固定，真空吸头Ⅱ(402)下端面还开有外环形槽，其外环形槽和真空吸头Ⅰ(401)上端面的外环形槽直径相同，真空吸头Ⅱ(402)的侧面开有孔C，孔C与下端面的外环形槽连通，保证气体流通，真空吸头Ⅱ(402)上端面中心开有孔D，且孔D底部开有均布的六个小孔，六个小孔与真空吸头Ⅰ(401)上端面的内环形槽重合，保证气体流通；真空吸头Ⅰ(401)通过轴孔配合与真空吸头Ⅱ(402)相连接，通过粘接胶对连接面进行密封，真空吸头Ⅱ(402)的侧面孔C通过气管与真空发生器Ⅲ(411)的相连，真空吸头Ⅱ(402)的上端面孔D通过气管与真空发生器Ⅳ(412)的相连；所述的测量方法包括以下步骤：a. 对托盘的圆片1区域划分为A，圆片2区域划分为B，小圆片1区域划分为C，小圆片2区域划分为D；针对不同圆片的测量，定义模块间的测量数据的传输格式为X+i/j，X为A、B、C或D中的...

【技术特征摘要】
1.一种圆片尺寸的测量方法，其特征在于，所述的测量方法使用的测量装置包括拍照机构(1)、托盘机构(2)、测量机构(3)、机械抓手(4)、机器人(5)和支撑台(6)，所述的拍照机构(1)安装在支撑台(6)的下表面，托盘机构(2)、测量机构(3)和具有机械抓手(4)的机器人(5)安装在支撑台(6)的上表面；托盘机构(2)放置待测量圆片，机器人(5)驱动机械抓手(4)吸取托盘机构(2)上的待测量圆片，拍照机构(1)测量待测量圆片的直径和圆心位置坐标，测量机构(3)测量待测量圆片的厚度；所述的测量机构(3)包括测量台(301)、测量笔Ⅰ(302)、测量笔Ⅱ(303)、测量笔Ⅲ(304)、测量笔Ⅳ(305)、测量过渡件(306)、锁紧螺钉(307)、真空发生器Ⅰ(308)、真空发生器Ⅱ(309)和旋转气缸(310)，测量过渡件(306)通过螺纹与旋转气缸(309)固定，测量笔Ⅰ(302)、测量笔Ⅱ(303)、测量笔Ⅲ(304)和测量笔Ⅳ(305)分别插入测量过渡件(306)的装配孔内，并分别通过锁紧螺钉(307)固定测量笔Ⅰ(302)、测量笔Ⅱ(303)、测量笔Ⅲ(304)和测量笔Ⅳ(305)在装配孔中的轴向位置；测量台(301)具有测量水平面，真空发生器Ⅰ(308)和真空发生器Ⅱ(309)为测量台(301)的测量水平面提供真空吸力，通过螺纹固定于支撑台(6)上，旋转气缸(310)为测量笔Ⅰ(302)、测量笔Ⅱ(303)、测量笔Ⅲ(304)、测量笔Ⅳ(305)提供下压力；所述的测量台(301)的测量水平面上钻有六个内小深孔和六个外小深孔，在测量台(301)正面钻有两组通孔，两组通孔的两端分别攻有螺纹，利用螺钉对通孔进行密封，一组通孔只与6个外小深孔相连，并在测量台(301)侧面钻有一组盲孔与通孔相连，盲孔攻有螺纹，利用螺钉对通孔进行密封，其中A盲孔利用气管接头进行密封，并通过气管与真空发生器Ⅰ(308)相连；另一组通孔只与6个内小深孔相连，并在测量台(301)侧面钻有B盲孔与通孔相连，B盲孔攻有螺纹孔，利用气管接头进行密封，并通过气管与真空发生器Ⅱ(309)相连；调整测量笔Ⅰ(302)和测量笔Ⅲ(304)的位置，使其测量头下压落在内小深孔组中心圆上，用以测量内小深孔吸住的超薄圆片，调整测量笔Ⅱ(303)和测量笔Ⅳ(305)的位置，使其测量头下压落在外小深孔组中心圆上，用以测量外小深孔吸住的超薄圆片；所述的机械抓手(4)包括真空吸头Ⅰ(401)、真空吸头Ⅱ(402)、吸头连接件(403)、滑轨(404)、小型弹簧(405)、滑轨固定块(406)、安装块(407)、气缸连接件(408)、三点气缸(409)、三点抓手(410)、真空发生器Ⅲ(411)和真空发生器Ⅳ(412)，真空吸头Ⅰ(401)通过轴孔配合与真空吸头Ⅱ(402)相连接，通过粘接胶对连接面进行密封，真空吸头Ⅱ(402)与吸头连接件(403)通过配合固定，吸头连接件(403)通过螺纹与滑轨(404)的移动部分连接，滑轨(404)的固定部分通过螺纹与滑轨固定块(406)，滑轨(404)的移动部分通过小型弹簧(405)和滑轨固定块(406)连接，对滑轨进行浮动补偿，消除吸取过程的刚性冲击，滑轨固定块(406)通过螺纹与安装块(407)连接固定；三点抓手(410)共三个，分别通过螺纹与三点气缸(409)的三个移动块连接固定，三点气缸(409)通过螺纹与气缸连接件(408)固定，气缸连接件(408)通过螺纹与安装块(407)连接固定，安装块(407)上表面中心开有内孔，与机器人(5)的移动轴连接固定；所述的真空吸头Ⅰ(401)上端面中心的开有导向固定孔，且开有内外两层环形槽，内外两层环形槽内分别均匀的钻有六个小孔，形成内小孔组和外小孔组；真空吸头Ⅱ(402)下端面加工有导向轴结构，用于和真空吸头Ⅰ(401)的导向固定孔配合定心固定，真空吸头Ⅱ(402)下端面还开有外环形槽，其外环形槽和真空吸头Ⅰ(401)上端面的外环形槽直径相同，真空吸头Ⅱ(402)的侧面开有孔C，孔C与下端面的外环形槽连通，保证气体流通，真空吸头Ⅱ(402)上端面中心开有孔D，且孔D底部开有均布的六个小孔，六个小孔与真空吸头Ⅰ(401)上端面的内环形槽重合，保证气体流通；真空吸头Ⅰ(401)通过轴孔配合与真空吸头Ⅱ(402)相连接，通过粘接胶对连接面进行密封，真空吸头Ⅱ(402)的侧面孔C通过气管与真空发生器Ⅲ(411)的相连，真空吸头Ⅱ(402)的上端面孔D通过气管与真空发生器Ⅳ(412)的相连；所述的测量方法包括以下步骤：a.对托盘的圆片1区域划分为A，圆片2区域划分为B，小圆片1区域划分为C，小圆片2区域划分为D；针对不同圆片的测量，定义模块间的测量数据的传输格式为X+i/j，X为A、B、C或D中的一种，表示对相应区域的第i行第j列圆片进行测量；b.机器人(5)接收到测量数据后，对测量数据进行提取分析处理后，带动机械抓手(4)的真空吸头Ⅰ(401)移...

【专利技术属性】
技术研发人员：任旭，程焰林，刘仁涛，李正林，陈聪，梁莉，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51