一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术提供一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统及检测方法，该检测系统包括晶棒自动传送装置、晶棒自动旋转装置、晶棒缺陷检测装置和缺陷晶棒自动推出装置。该检测方法包括晶棒自动上下料及传送方法、晶棒自动旋转方法、晶棒缺陷检测方法和缺陷晶棒自动推出方法。该检测系统及检测方法可广泛应用于蓝宝石晶棒检测领域，实现晶棒缺陷识别、分类及尺寸的计算，增强缺陷检测准确性，可完全替代人工作业，提高生产效率与品质，并且可实现多尺寸（2

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统及检测方法


[0001]本专利技术属于蓝宝石晶体材料领域，具体涉及一种用于蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，蓝宝石逐渐向高端领域渗透，随着照明光源向第四代绿色新能源LED发展，照明光源需更加节能、环保、绿色，蓝宝石作为照明光源的关键基底材料，更需要有严格的品质把控，其品质把控变得尤为重要，但人造蓝宝石在生产工艺、加工技术方面存在不足，致使其内部存在无法完全根除的缺陷。因此，需要对加工后的蓝宝石晶棒进行内部缺陷检测。目前行业内利用人工上下料，激光笔照射目测的检测方法，检测效率、准确率低下，且大尺寸晶棒重量过大无法人工作业，不易控制生产成本，无法满足绿色照明及新型显示领域中蓝宝石材料的生产供应需求和高品质需求。
[0003]为解决该问题，公开号为CN111515145A的专利技术专利，采用基于机器视觉的蓝宝石晶棒自动检测方法，该专利检测趋于理想化，无法在现实的检测环境中得到良好的检测效果，且专利中无自动擦拭折射率匹配液并清洁晶棒表面的过程，不能提高晶棒的表面折射率，达到高质量的检测效果；其面激光光源由于光斑面积较大，照射距离不固定，光强度低，使用单侧检测方法，不能满足于现工艺检测要求且无法适用于多尺寸蓝宝石晶棒的缺陷检测；其无法旋转待检测晶棒，导致对晶棒缺陷的重复或者漏检测，且光源照射晶棒后光线的折射角度、位置不一，单个不可移动相机检测晶棒缺陷准确率较低。公开号为CN106501262A的专利，利用了晶棒浸泡在容器中通过蓝宝石的偏振光获取信息的方法进行视觉检测，其容器开放，容器内的溶液有毒性，且该专利技术只为晶棒检测，无法自动上料、下料和晶棒的自动传送。
[0004]因此，十分有必要针对现有技术问题，研发一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统及检测方法。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统及检测方法，该检测系统可为晶棒缺陷检测工艺提供自动的晶棒上料、晶棒下料、晶棒传送、晶棒旋转、晶棒上折射率匹配液的擦拭及清洁、晶棒缺陷检测与分类等过程，自动化程度高，可完全替代人工作业，进一步实现多尺寸（2
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10英寸）蓝宝石晶棒缺陷的检测；设有多部可灵活调节位置的高清工业相机，对自动旋转的晶棒进行拍摄，可全面捕获晶棒缺陷，并通过图片处理平台进行晶棒缺陷识别、分类及尺寸的计算，增强缺陷检测准确性；采用双端激光器发射一字线形光斑照射晶棒两端，并进行激光器位置补正，便于精准识别晶棒缺陷，可广泛应用于蓝宝石晶棒缺陷的自动检测领域，有助于提高蓝宝石晶棒的生产效率与品质。
[0006]一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统包括晶棒自动传送装置、晶棒自动旋转装置、晶棒缺陷检测装置和缺陷晶棒自动推出装置。
[0007]所述晶棒自动传送装置包括驱动电机、主动轴、从动轴、传送链条、晶棒传送槽、传送支架、旋转滚筒、暗室、上料晶棒放置台、下料晶棒放置台、清洁海绵、转轴、顶升气缸、上料板；其中，晶棒传送槽的侧边为椭圆弧形，且椭圆长轴大于晶棒直径，多个晶棒传送槽排列固定在传送链条上，传送链条安装在主动轴、从动轴上，驱动电机、主动轴、从动轴安装在传送支架上，驱动电机可控制主动轴旋转，主动轴转动后经由传送链条与晶棒传送槽带动从动轴旋转；其中，上料晶棒放置台、下料晶棒放置台分别安装在暗室两侧；其中，上料板与上料晶棒放置台通过转轴连接，顶升气缸固定在上料晶棒放置台内；其中，上料板上表面安装带折射率匹配液的毛绒布，晶棒滚动的过程中，其表面会擦拭有折射率匹配液，可提高晶棒表面的折射率，便于晶棒缺陷的检测；所述晶棒自动旋转装置包括旋转电机、驱动轴、缓震支架；其中，旋转电机安装在缓震支架上，驱动轴与旋转电机通过电机轴连接，旋转电机可控制驱动轴旋转；其中，缓震支架高度可上下调节，以适应不同尺寸的晶棒；进一步，缓震支架内部安装缓震弹簧，当晶棒传送至检测位置时，与驱动轴接触并下压缓震支架，缓震支架内的缓震弹簧会发生形变，起到缓冲作用，避免因晶棒加工误差所带来的晶棒放置不稳定的问题，同时也可以使晶棒与驱动轴完全接触，保证晶棒的正常旋转；旋转滚筒分别安装在晶棒传送槽两侧，与晶棒传送槽通过微型轴承连接，可以避免晶棒与晶棒传送槽间的摩擦，便于旋转晶棒；进一步，通过更换晶棒传送槽可实现多尺寸（2
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10英寸）蓝宝石晶棒缺陷的检测。
[0008]所述晶棒缺陷检测装置包括激光器、伺服电机、激光器支架、前后移动平台、上下移动平台、激光器支架底座、第一高清工业相机、第二高清工业相机、第三高清工业相机、相机安装板；其中，激光器固定在前后移动平台上，对称安装在晶棒自动传送装置两侧，激光器发射一字线形光斑照射到晶棒的端面，两侧激光器同时照射晶棒，可从晶棒两端检测晶棒缺陷，补强光线强度，实现缺陷的完全显现；其中，第一高清工业相机、第二高清工业相机、第三高清工业相机安装在弧形的相机安装板上，在伺服电机的控制下，可沿相机安装板进行位置移动，故相机位置可实现灵活的调节，以便多角度拍摄晶棒图片；其中，三个相机同时对晶棒进行图片拍摄，并将图片上传至图像处理平台，图像处理平台根据图片内部的明亮光点识别缺陷，同时计算出晶棒的尺寸、晶棒缺陷位置距离、晶棒缺陷长度、晶棒有效距离，并根据缺陷类别进行晶棒分类；其中，前后移动平台在上下移动平台上，可在伺服电机控制下进行前后移动，上下移动平台在激光器支架上，可在伺服电机控制下进行上下移动，激光器支架与激光器支架底座通过导轨连接，可在伺服电机控制下进行左右移动，在进行激光器的位置补正时，前后移动平台、上下移动平台、激光器支架进行相对移动，使得照射的一字线形光斑长度等同于晶棒半径，且水平照射在晶棒端面。
[0009]所述缺陷晶棒自动推出装置包括推出气缸、气缸固定支架，推出气缸安装在气缸固定支架上；进一步，当缺陷晶棒传送至推出位置后，推出气缸的导杆伸出，将晶棒推出暗室，清洁海绵安装在暗室的缺陷晶棒出口上，晶棒被推出暗室的过程中，与清洁海绵摩擦，擦除上料时粘有的折射率匹配液，保证晶棒表面洁净。
[0010]采用上述蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统进行蓝宝石晶棒缺陷自动检测的方法，包括如下步骤：步骤1：将晶棒放入上料晶棒放置台，晶棒传送槽到达取棒位置，顶升气缸伸出将上料板绕转轴顶起，晶棒在上料板上滚动至晶棒传送槽，顶升气缸下降，晶棒传送槽将晶棒传送至检测位置；步骤2：晶棒到达检测位置后，下压驱动轴使缓震支架下降，使晶棒与驱动轴完全接触，再进行激光器位置补正，两侧激光器与三部高清工业相机分别开启，高清工业相机进行晶棒图片预拍摄，将图片上传至图片处理平台，图片处理平台计算晶棒当前位置与晶棒长度，将激光器补正距离传输给两侧激光器支架进行移动，使两侧激光光斑长度等同于晶棒半径，水平照射在晶棒端面，直至完成激光器位置补正；步骤3：驱动轴带动晶棒旋转，高清工业相机对旋转的晶棒进行图片拍摄，将图片上传至图片处理平台，图片处理平台根据图片内部的明亮光点识别缺陷，并计算出晶棒的尺寸、晶棒缺陷位置距离、晶棒缺陷长度、晶棒有效距离，并根据缺陷类别进行晶棒分类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统，其特征在于，包括晶棒自动传送装置、晶棒自动旋转装置、晶棒缺陷检测装置和缺陷晶棒自动推出装置；其中，晶棒自动传送装置包括驱动电机（7）、主动轴（8）、从动轴（9）、传送链条（10）、晶棒传送槽（11）、传送支架（13）、旋转滚筒（12）、暗室（24）、上料晶棒放置台（25）、下料晶棒放置台（26）、清洁海绵（27）、转轴（28）、顶升气缸（29）、上料板（30），多个晶棒传送槽（11）排列固定在传送链条上，可根据晶棒尺寸对晶棒传送槽进行更换；上料晶棒放置台（25）、下料晶棒放置台（26）分别安装在暗室两侧；上料板（30）与上料晶棒放置台（25）连接，顶升气缸（29）固定在上料晶棒放置台（25）内；旋转滚筒（12）分别安装在晶棒传送槽（11）两侧，与晶棒传送槽（11）通过微型轴承连接；其中，晶棒自动旋转装置包括旋转电机（16）、驱动轴（15）、缓震支架（14），旋转电机（16）安装在缓震支架（14）上，驱动轴（15）与旋转电机（16）连接；其中，晶棒缺陷检测装置包括激光器（2）、伺服电机（23）、激光器支架（19）、前后移动平台（17）、上下移动平台（18）、激光器支架底座（20）、第一高清工业相机（3）、第二高清工业相机（4）、第三高清工业相机（5）、相机安装板（6），激光器（2）固定在前后移动平台（17）上，并安装在晶棒自动传送装置两侧，第一高清工业相机（3）、第二高清工业相机（4）、第三高清工业相机（5）安装在弧形的相机安装板（6）上，可沿相机安装板移动；其中，缺陷晶棒自动推出装置包括推出气缸（21）、气缸固定支架（22），推出气缸（21）安装在气缸固定支架（22）上。2.如权利要求1所述的一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统，其特征在于，所述晶棒传送槽（11）的侧边为椭圆弧形，且椭圆长轴大于晶棒直径。3.如权利要求1所述的一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统，其特征在于，所述上料板（30）上表面安装带折射率匹配液的毛绒布。4.如权利要求1所述的一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统，其特征在于，所述缓震支架（14）内部安装缓震弹簧，缓震支架（14）高度可上下调节。5.如权利要求1所述的一种蓝宝石晶棒缺陷自动检测系统，其特征在于，所述前后移动平台（17）在上下移动平台（18）上，可在伺服电机控制下进行前后移动，上下移动平台（18）在激光器支架（19）上，可在伺服电机控...

【专利技术属性】
技术研发人员：康森，石天虎，徐伟同，鲁雅荣，张芹，周凌飞，腾斌，
申请(专利权)人：天通银厦新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：