一种刀片状态检测方法和系统与流程

本发明涉及检测，特别是涉及一种刀片状态检测方法和系统。

背景技术：

1、在半导体晶圆切割（划片）工艺中，刀片破损检测是关键的质量控制环节。传统基于光纤的点光斑检测系统存在固有局限：其有效探测区域（直径≤1mm）小于刀片的有效暴露量（>1mm）。在实际切割过程中，刀片磨损会导致其与传感器的相对位置不断变化，用户需频繁停机、手动调整传感器位置，严重影响了设备的连续切割效率、检测的效率和准确性。

2、为解决上述工程应用痛点，业界探索采用覆盖区域更大的长条形光斑传感器。在光源功率不变的前提下，光斑面积增大导致单位面积光功率密度急剧下降。低功率密度导致检测信号的信噪比严重下降，在开启切割水等实际工况下有效信号易被噪声淹没、检测算法失效，影响检测的连续性和可靠性。

3、由此可见，在无需频繁停机调整的前提下，如何提高刀片检测的连续性和可靠性，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种刀片状态检测方法和系统，以解决传统点光斑系统需频繁停机手动调整传感器位置，以及现有长条形光斑传感器在开启切割水等实际工况下有效信号易被噪声淹没导致检测算法失效，影响检测的连续性和可靠性的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种刀片状态检测方法，应用于与用于刀片状态监测的传感装置连接的主控单元，所述传感装置包括相对设置的发射部和接收部，所述发射部与所述接收部之间形成用于容纳刀片的工作间距；所述接收部包括光敏元件和信号接收电路板，所述光敏元件具有多个沿长条形探测光幕长度方向布置的独立感光通道，各所述独立感光通道用于接收光幕中对应位置的光并单独输出电信号；所述信号接收电路板上设有通道选择开关，各所述独立感光通道的输出端分别与所述通道选择开关的对应输入端电连接；所述方法包括：

3、通过所述通道选择开关分时选通各所述独立感光通道，读取各所述独立感光通道输出的电信号；

4、根据各所述独立感光通道的电信号与预设阈值的比较结果，确定遮挡区域与未遮挡区域的交接点所对应的感光通道编号或位置，作为当前交接点位置；

5、将所述当前交接点位置与历史交接点位置进行比较，根据比较结果配置所述通道选择开关的选通状态，以使所述传感装置的初始透光量与预设基准一致；

6、通过所述通道选择开关分时选通所述独立感光通道，读取所述独立感光通道的电信号，根据所述电信号对所述刀片进行破损检测和/或磨损检测。

7、优选地，所述根据比较结果配置所述通道选择开关的选通状态，包括：

8、根据所述当前交接点位置与所述历史交接点位置之间的位置偏差，确定所述刀片的位置变化量；

9、根据所述位置变化量确定需要打开的独立感光通道，控制所述通道选择开关打开所确定的独立感光通道。

10、优选地，根据所述电信号对所述刀片进行磨损检测包括：

11、在所述刀片随主轴转动的过程中，采集所述刀片转动一圈内多个采样点的电信号；

12、对一圈内各所述采样点的电信号求平均值，得到当前圈的平均电信号；

13、在检测到当前圈的平均电信号与预设值之间的差值大于预设差值的情况下，判定所述刀片存在异常磨损。

14、优选地，确定所述预设值包括：

15、连续采集多个目标圈中每一圈的平均电信号；其中，所述多个目标圈为当前圈之前的多个圈；

16、对所述多个目标圈对应的平均电信号求取平均值，以得到所述预设值；

17、所述在检测到当前圈的平均电信号与预设值之间的差值大于第一预设差值的情况下，判定所述刀片存在异常磨损包括：

18、在检测到当前圈的平均电信号与预设值之间的差值大于第一预设差值的情况下，记录当前连续超限次数；

19、若检测当前连续超限次数大于超限次数阈值，则确定所述刀片存在异常磨损；

20、若检测当前连续超限次数小于或等于所述超限次数阈值，则返回所述采集所述刀片转动一圈内多个采样点的电信号的步骤。

21、优选地，所述根据所述电信号对所述刀片进行磨损量检测，包括：

22、获取预设时长内目标独立感光通道的第一电信号变化量；其中，所述目标独立感光通道为第二电信号变化量最大时对应的独立感光通道；所述第二电信号变化量为针对每一所述独立感光通道，将检测时刻获取的当前电信号与所述独立感光通道对应的基准电信号进行比较，所确定的各所述独立感光通道的电信号变化量；

23、基于预先标定的所述目标独立感光通道的电信号变化量与遮光宽度变化量之间的对应关系，确定与所述第一电信号变化量对应的当前遮光宽度变化量；

24、将所述当前遮光宽度变化量确定为所述刀片的当前磨损量。

25、优选地，根据所述电信号对所述刀片进行破损检测包括：

26、在所述刀片随主轴转动的过程中，采集所述刀片转动至少两圈的电信号；

27、在检测到连续至少两圈中同一采样位置处的电信号之间的差值大于第二预设差值的情况下，判定所述刀片存在破损。

28、优选地，在判定所述刀片存在破损之后，还包括：

29、记录当前连续破损次数；

30、若检测到所述连续破损次数大于破损次数阈值，则确定所述刀片存在破损；

31、若检测到所述连续破损次数小于或等于所述破损次数阈值，则返回所述采集所述刀片转动至少两圈的电信号的步骤。

32、优选地，在得到当前圈的平均电信号之后，检测当前圈的平均电信号与预设值之间的差值与预设差值之间的关系之前，和/或，在采集所述刀片转动至少两圈的电信号之后，检测连续至少两圈中同一采样位置处的电信号之间的差值与第二预设差值之间的关系之前，还包括：

33、对所述平均电信号和/或所述至少两圈的电信号进行频域滤波处理，利用带通滤波器保留刀片特征信号所在的频带成分，滤除噪声干扰；

34、和/或，对所述平均电信号和/或所述至少两圈的电信号进行非线性滤波处理，以去除脉冲噪声；

35、将经所述频域滤波处理和/或所述非线性滤波处理后的电信号作为降噪后的电信号。

36、优选地，在通过所述通道选择开关分时选通所述独立感光通道，读取所述独立感光通道的电信号的步骤之后，根据所述电信号对所述刀片进行破损检测和/或磨损检测的步骤之前，还包括：

37、在检测到单个所述独立感光通道的电信号持续异常的情况下，判定所述独立感光通道受到干扰，并通过所述通道选择开关关断受到干扰的独立感光通道；

38、所述根据所述电信号对所述刀片进行破损检测和/或磨损检测包括：

39、根据其他未被关断的独立感光通道的电信号，对所述刀片进行破损检测和/或磨损检测。

40、为了解决上述技术问题，本发明还提供一种刀片状态检测系统，包括用于刀片状态监测的传感装置和主控单元，所述传感装置包括相对设置的发射部和接收部，所述发射部与所述接收部之间形成用于容纳刀片的工作间距；所述接收部包括光敏元件和信号接收电路板，所述光敏元件具有多个沿长条形探测光幕长度方向布置的独立感光通道，各所述独立感光通道用于接收光幕中对应位置的光并单独输出电信号；所述信号接收电路板上设有通道选择开关，各所述独立感光通道的输出端分别与所述通道选择开关的对应输入端电连接；

41、所述主控单元，用于通过所述通道选择开关分时选通各所述独立感光通道，读取各所述独立感光通道输出的电信号；根据各所述独立感光通道的电信号与预设阈值的比较结果，确定遮挡区域与未遮挡区域的交接点所对应的感光通道编号或位置，作为当前交接点位置；将所述当前交接点位置与历史交接点位置进行比较，根据比较结果配置所述通道选择开关的选通状态，以使所述传感装置的初始透光量与预设基准一致；通过所述通道选择开关分时选通所述独立感光通道，读取所述独立感光通道的电信号，根据所述电信号对所述刀片进行破损检测和/或磨损检测。

42、本发明提供的刀片状态检测方法，应用于与用于刀片状态监测的传感装置连接的主控单元。传感装置包括相对设置的发射部和接收部，接收部具有多个沿长条形探测光幕长度方向布置的独立感光通道，各通道单独输出电信号，信号接收电路板上设有通道选择开关，各通道输出端分别与通道选择开关的对应输入端电连接。该方法通过通道选择开关分时选通各通道并读取电信号，根据各通道电信号与预设阈值的比较结果确定遮挡区域与未遮挡区域的交接点所对应的通道编号或位置作为当前交接点位置，将当前交接点位置与历史交接点位置进行比较，根据比较结果配置通道选择开关的选通状态以使传感装置的初始透光量与预设基准一致，再通过通道选择开关分时选通各通道并读取电信号，根据电信号对刀片进行破损检测和/或磨损检测。由于长条形探测光幕覆盖刀片有效暴露区域，配合多个独立感光通道，使刀片任何位置变化均能被对应通道采集，无需停机手动调整；刀片更换或磨损后，主控单元自动确定当前交接点位置并与历史交接点位置比较，根据比较结果自动配置通道选通状态使初始透光量与预设基准一致，全过程自动完成，无需人工干预，提升了切割效率和检测效率，消除了人工调整的不确定性，提高了检测准确性；各通道独立输出电信号，通过各通道电信号与预设阈值比较确定交接点位置，交接点位置信息可通过多通道获取，单通道受噪声干扰时仍可通过其他通道电信号获得，从空间维度抑制了随机噪声，保证了检测的稳定性和可靠性。

43、此外，本发明还提供一种刀片状态检测系统，与上述提到的刀片状态检测方法具有相同或相对应的技术特征，效果同上。