一种半导体用石英管内外壁喷砂均匀度在线检测装置的制作方法

本发明涉及石英管检测，尤其涉及一种半导体用石英管内外壁喷砂均匀度在线检测装置。

背景技术：

1、石英管检测装置通过旋转机构带动石英管转动，并利用激光检测部件对管体表面进行非接触扫描，获取不同位置的表面轮廓、粗糙度或微观起伏等检测数据，再通过数据分析比较各检测区域之间的差异，从而判断石英管喷砂区域是否存在喷砂不足、过度或局部不均等情况，主要用于对石英管喷砂处理后的表面质量进行连续检测，以判断内壁或外壁不同区域的喷砂处理程度是否一致。

2、在申请号为cn223815085u的中国专利中，公开了一种工件表面粗糙度检测装置，能够避免外夹持基准偏差，确保检测基准与工件轴线一致，特别适用于深孔及复杂内壁结构，手动操作旋转载台能够实现工件原地360°旋转检测，无需中途翻面，取消电动旋转机构后制造成本降低40％，维护便捷，显著提升轴筒类工件表面粗糙度检测的效率与经济性。

3、针对上述及现有的相关技术，往往存在以下缺陷：现有石英管喷砂均匀度激光检测过程中，石英管通常需要保持连续旋转，同时激光检测部件沿管体轴向移动，以形成连续扫描轨迹，但受旋转速度及轴向进给速度波动影响，不同检测位置的实际扫描状态容易发生变化，使相同喷砂状态下获得的激光检测值出现偏差，进而造成表面粗糙度、微观高度差或轮廓起伏量的测量结果不一致，导致后续均匀度计算时容易将运动状态引起的数据差异误判为喷砂不均。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：现有技术中存在石英管连续旋转并配合轴向扫描检测时，扫描速度波动易造成不同检测区域的表面几何测量结果产生偏差，进而影响喷砂均匀度评价准确性的缺点，为此我们提出一种半导体用石英管内外壁喷砂均匀度在线检测装置。

2、为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种半导体用石英管内外壁喷砂均匀度在线检测装置，包括机架，机架内壁固定安装有用于检测喷砂均匀度的检测组件，检测组件一端固定安装有内径激光检测头，机架内部开设有检测槽，检测槽内部设置有用于上下料的切换组件，切换组件内部设置有外径激光检测头，内径激光检测头与外径激光检测头内部设置有轮廓均匀度检测系统；

3、轮廓均匀度检测系统包括数据预处理模块、轨迹重构模块、轨迹密度分析模块、空间邻域确定模块、均匀度计算模块与融合修正模块，其中：

4、数据预处理模块，用于根据实际扫描速度对激光检测获得的表面微观几何检测值进行扫描速度响应补偿，得到统一参考扫描速度条件下的修正几何检测值；

5、轨迹重构模块，用于根据修正几何检测值对应的圆周位置和轴向位置，确定各物理测量点在工件展开表面上的实际物理检测位置；

6、轨迹密度分析模块，用于根据相邻螺旋检测轨迹之间的实际轴向间距，确定对应检测区域的实际空间采样密度及轨迹覆盖状态；

7、空间邻域确定模块，用于根据实际物理检测位置及实际空间采样密度，选取与当前检测位置空间相邻的若干物理测量点并形成物理邻域数据组；

8、均匀度计算模块，用于对物理邻域数据组中的修正几何检测值进行区域比较，获得对应喷砂区域的表面几何均匀度值；

9、融合修正模块，用于根据表面几何均匀度值及对应检测区域的实际空间采样密度，对检测轨迹过密或过疏造成的均匀度评价偏差进行修正，并输出对应喷砂区域的喷砂均匀度评价结果。

10、优选的，均匀度计算模块接收空间邻域确定模块形成的物理邻域数据组，并通过表面几何均匀度评价算法对同一物理邻域内不同物理测量点对应的修正几何检测值进行区域差异计算，根据各物理测量点对应的表面粗糙度值、微观高度差与轮廓起伏量之间的变化程度获得当前喷砂区域的表面几何均匀度值，并利用表面几何均匀度值表征对应喷砂区域的喷砂均匀程度。

11、优选的，数据预处理模块通过扫描速度响应补偿算法将表面微观几何检测值与产生该检测值时的实际扫描速度进行关联，根据预先建立的扫描速度与表面几何测量响应之间的补偿关系获得统一参考扫描速度条件下的修正几何检测值，轨迹重构模块将修正几何检测值与对应的圆周位置及轴向位置进行关联，并通过螺旋轨迹重构算法确定各修正几何检测值在工件展开表面上的实际物理检测位置。

12、优选的，轨迹密度分析模块根据相邻螺旋检测轨迹之间的实际轴向间距确定对应位置的实际空间采样密度，并将实际物理检测位置及实际空间采样密度传递至空间邻域确定模块，空间邻域确定模块通过空间邻域匹配算法选取与当前检测位置实际空间相邻的若干物理测量点，以形成供均匀度计算模块进行区域差异计算的物理邻域数据组。

13、优选的，均匀度计算模块将计算得到的表面几何均匀度值传递至融合修正模块，融合修正模块同步调用轨迹密度分析模块获得的对应检测区域实际空间采样密度，并通过轨迹均匀度融合修正算法将实际空间采样密度与表面几何均匀度值进行关联，当对应检测区域处于过密覆盖或过疏覆盖状态时，融合修正模块根据实际空间采样密度对表面几何均匀度值进行修正，以降低重复采样或局部采样代表性不足对均匀度评价结果的影响，并输出对应喷砂区域的最终表面几何均匀度结果。

14、优选的，机架的顶部开设有入料口，机架侧部开设有出料口，入料口与检测槽以及出料口相连通，机架两端均开设有内柱槽，机架内部开设有z形槽，内柱槽与z形槽相连通。

15、优选的，切换组件包括设置在检测槽内部的中心柱，中心柱的外表面固定安装有多组u形装载板，石英管位于u形装载板内部，中心柱的两端均连接有转柱。

16、优选的，u形装载板内部设置有多组驱动轮，多组驱动轮外表面与石英管外表面相贴合，每组驱动轮一端均固定安装有细杆，每组细杆外表面固定安装有齿轮，每组齿轮外表面设置有齿链，u形装载板一端固定安装有锥形齿箱，其中一组细杆与锥形齿箱相啮合。

17、优选的，中心柱外表面开设有导槽，中心柱一端固定安装有电机，电机输出端设置有螺纹杆，螺纹杆外表面套设有套板，套板上表面与外径激光检测头下表面固定安装，u形装载板底部开设有长条槽，外径激光检测头位于长条槽内部滑动设置。

18、优选的，检测组件包括固定安装在机架内壁的电动伸缩杆，电动伸缩杆的一端设置有安装盘，安装盘外表面固定安装有拨板，拨板一端设置有检测座，检测座一端与激光检测头相连接。

19、优选的，转柱的外表面开设有弧形槽、滑槽与底槽，弧形槽一端与滑槽一端相连通，滑槽内部设置有斜坡，底槽与滑槽相连通

20、优选的，机架内部设置有z形板，z形板的一侧与复位弹簧连接，z形板与z形槽滑动连接，z形板一端固定安装有c形板，c形板与电动伸缩杆处于同一水平线上，z形板另一端固定安装有弹簧杆，弹簧杆与弧形槽、滑槽与底槽滑动连接，

21、本发明的技术效果和优点：

22、通过将表面微观几何检测值与该检测值形成时对应的实际扫描速度进行关联，在均匀度计算前先按照预先标定得到的扫描速度响应关系对检测数据进行补偿，使不同运动状态下形成的检测数据能够转换至统一参考扫描速度条件，从而降低扫描速度波动对表面粗糙度、微观高度差及轮廓起伏量测量结果产生的影响。

23、再通过螺旋轨迹重构及空间邻域匹配，将按照采集时间排列的连续检测数据恢复至石英管展开表面上的实际物理位置，并基于真实空间距离选择参与区域比较的检测数据，使喷砂均匀度评价由单独检测点的数据判断转变为真实表面区域内多个物理测量点之间的一致性评价。

24、还结合实际轨迹采样密度对区域均匀度结果进行融合修正，使轨迹过密区域中重复采样数据以及轨迹过疏区域中局部样本代表性不足对最终评价结果产生的影响得到削弱，从而提高石英管内外壁喷砂均匀度连续检测结果的稳定性及可靠性。