一种硅片边缘及表面自动化视觉检测系统及检测方法与流程

1.本发明涉及硅片加工技术领域，具体为一种硅片边缘及表面自动化视觉检测系统及检测方法。


背景技术：

2.硅片是制作晶体管和集成电路的原料，一般是单晶硅的切片，通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可以制成各种半导体器件，在米粒大的硅片上，已能集成16万个晶体管，这是科学技术进步的又一个里程碑，地壳中含量达25.8％的硅元素，为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉，由于硅元素是地壳中储量最丰富的元素之一，对太阳能电池这样要进入大规模市场的产品而言，储量的优势也是硅成为光伏主要材料的原因之一。
3.参考中国专利申请号为cn201520839566.3的基于机器视觉的原料硅片表面划痕检测装置，通过设置配合使用的箱体框架和支架，实现了对硅片外观缺陷的在线检测图像采集，通过设置方形led光源，并置于相机镜头底部，在视场内实现均匀打光并有效呈现硅片缺陷，并能够进行适应性地灵活调节相机参数、相机位置、光源位置﹑易于安装等优点，在生产检测的环节中极大提高了检测精度与速度，有效节约了成本，然而上述参考专利存在以下不足：
4.1)、上述专利中相机支架通过螺丝螺母对ccd相机进行固定，且通过手动调节旋钮对两个支架的伸缩长度进行调节，自动化程度低，均需人工进行操作调节，使用不够灵活，花费的时间长，降低了检测的效率。
5.2)、由于相机的角度无法进行调节，无法对硅片进行全方位覆盖检测，难以检测到硅片的边缘状态，导致检测效果较差，不良品出现的几率增加。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种硅片边缘及表面自动化视觉检测系统及检测方法，解决了上述检测装置自动化程度低，使用不够灵活，花费的时间长，降低了检测的效率，以及无法对硅片进行全方位覆盖检测，难以检测到硅片的边缘状态，导致检测效果较差，不良品出现的几率增加的问题。
8.二技术方案
9.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种硅片边缘及表面自动化视觉检测系统，包括底座和固定在底座顶部的检测箱，所述检测箱内壁的两侧之间通过升降机构设置有平移机构，且平移机构的底部设置有调节固定机构。
10.所述调节固定机构包括壳体，所述壳体内壁的顶部固定连接有第一电机，所述第一电机输出轴的一端贯穿壳体并延伸至壳体的外部，所述第一电机输出轴延伸至壳体外部的一端固定连接有框体，且框体内壁左侧的顶部转动连接有电动推杆，所述电动推杆输出轴的一端转动连接有滑块，所述框体内壁的左侧通过转动件转动连接有滑动座，且滑动座
的顶部通过滑轨与滑块的底部滑动连接，所述滑动座内壁顶部的两侧均通过滑轨滑动连接有连接板，两个所述连接板相对一侧的底部均固定连接有u型框，所述滑动座内壁的顶部通过竖杆固定连接有双杆液压缸，且双杆液压缸的两端分别与两个连接板相对一侧的顶部固定连接，两个所述u型框的内部均设置有弹性机构。
11.优选的，所述弹性机构包括夹板，所述夹板活动连接在u型框内壁的顶部与底部之间，所述u型框的内部开设有空腔，所述夹板左侧的顶部与底部均固定连接有固定杆，所述固定杆远离夹板的一端贯穿u型框并延伸至空腔的内部。
12.优选的，所述固定杆延伸至空腔内部的一端转动连接有第一活动杆，且第一活动杆远离固定杆的一端通过转动件转动连接有第二活动杆，所述第二活动杆远离第一活动杆的一端通过安装块与空腔内壁的左侧转动连接。
13.优选的，所述第一活动杆与第二活动杆相对的一侧均固定连接有安装杆，两个所述安装杆表面相对的一侧之间固定连接有弹簧，所述夹板远离固定杆的一侧粘接有橡胶垫，且橡胶垫远离夹板的一侧固定连接有凸块，两个所述u型框内壁相对的一侧之间活动连接有相机，且相机的一侧与橡胶垫远离夹板的一侧活动连接。
14.优选的，所述升降机构包括第二电机，所述第二电机的底部与底座内壁底部的左侧固定连接，所述检测箱内壁的两侧均开设有活动槽，所述第二电机输出轴的一端固定连接有第一丝杆，所述底座内壁底部的右侧转动连接有第二丝杆，所述第一丝杆与第二丝杆的顶端均贯穿底座并延伸至活动槽的内部。
15.优选的，所述第一丝杆与第二丝杆延伸至活动槽内部的一端分别与两个活动槽内壁的顶部转动连接，所述第一丝杆与第二丝杆表面的底部均固定连接有皮带轮，两个所述皮带轮表面相对的一侧之间传动连接有皮带，所述第一丝杆与第二丝杆表面的顶部均螺纹连接有套板，两个所述套板相对的一侧分别与平移机构的两侧固定连接。
16.优选的，所述平移机构的内部通过驱动机构与壳体的顶部固定连接，所述平移机构底部的右侧通过支架固定连接有光源，所述底座的顶部固定连接有工作台，且工作台的顶部设置有传送带。
17.优选的，所述传送带位于检测箱的内部，所述检测箱的左侧固定连接有显示屏，所述底座的底部固定连接有支撑架。
18.本发明还公开了一种硅片边缘及表面自动化视觉检测系统的检测方法，具体包括以下步骤：
19.s1、将相机放置在两个u型框之间，启动双杆液压缸，带动两个连接板在滑动座底部进行相对移动，从而带动两个u型框进行相对移动，将相机固定在两个u型框内部之间，在u型框对相机进行夹紧的同时，相机对夹板造成压力，夹板朝两侧挤压固定杆，通过固定杆带动第一活动杆和第二活动杆进行相对移动，挤压弹簧，在弹簧的作用下为夹板提供弹性夹持力；
20.s2、相机固定完成后，启动电动推杆，带动滑动座右侧向下倾斜移动，同时电动推杆带动滑块在滑动座上滑动，并与滑块之间转动，滑动座从而带动相机镜头进行倾斜，同时启动第一电机，带动框体进行转动，从而带动倾斜后的相机进行转动，平移机构能够带动调节固定机构进行平移，对相机进行位置的调节；
21.s3、启动第二电机，带动第一丝杆进行转动，第一丝杆通过皮带和皮带轮带动第二
丝杆进行同向转动，从而带动套板向下移动，套板带动平移机构和相机向下移动，对传送带上的硅片进行视觉检测，光源对检测箱内进行照明，显示屏显示检测的数据
22.优选的，所述步骤s1中夹板侧设置橡胶垫，橡胶垫和凸块增加与相机之间的摩擦力。
23.(三)有益效果
24.本发明提供了一种硅片边缘及表面自动化视觉检测系统及检测方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
25.(1)、该硅片边缘及表面自动化视觉检测系统及检测方法，通过平移机构的底部设置有调节固定机构，通过双杆液压缸带动两个连接板在滑动座内进行相对移动，从而带动两边的u型框进行相对移动，即可对相机进行夹紧固定，无需借助外部工具拧动螺丝对相机进行固定，提高了自动化程度，使用灵活，方便对相机进行安装与拆卸，提高了工作效率。
26.(2)、该硅片边缘及表面自动化视觉检测系统及检测方法，通过两个u型框的内部均设置有弹性机构，在u型框对相机进行夹紧的同时，相机对夹板造成压力，夹板朝u型框方向移动，带动第一活动杆和第二活动杆进行相对移动，挤压弹簧，在弹簧的作用下为夹板提供弹性夹持力，避免夹板直接作用于相机表面时力度过大，而导致相机出现损伤。
27.(3)、该硅片边缘及表面自动化视觉检测系统及检测方法，通过电动推杆带动滑动座右侧向下倾斜移动，滑动座从而带动相机镜头进行倾斜，同时通过第一电机和平移机构的设置，便于对相机的拍摄角度进行全方位调节，能够对硅片进行全方位覆盖检测，方便检测到硅片的边缘状态，提升检测效果，提高产品质量。
附图说明
28.图1为本发明结构的立体图；
29.图2为本发明检测箱结构的剖视图；
30.图3为本发明光源结构的立体图；
31.图4为本发明框体结构的剖视图；
32.图5为本发明u型框结构的剖视图；
33.图6为本发明图5中a处的局部放大图；
34.图7为本发明夹板结构的立体图；
35.图8为本发明平移机构的仰视立体图；
36.图9为本发明活动槽结构的剖视图；
37.图10为本发明图9中s处的局部放大图。
38.图中，1底座、2检测箱、3升降机构、31第二电机、32活动槽、33第一丝杆、34第二丝杆、35皮带轮、36皮带、37套板、4平移机构、5调节固定机构、51壳体、52第一电机、53框体、54电动推杆、55滑块、56滑动座、57连接板、58u型框、59弹性机构、591夹板、592空腔、593固定杆、594第一活动杆、595第二活动杆、596安装杆、597弹簧、598橡胶垫、599凸块、510双杆液压缸、6相机、7光源、8工作台、9传送带、10显示屏、11支撑架。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.请参阅图1
‑
10，本发明实施例提供一种技术方案：一种硅片边缘及表面自动化视觉检测系统，包括底座1和固定在底座1顶部的检测箱2，检测箱2内壁的两侧之间通过升降机构3设置有平移机构4，且平移机构4的底部设置有调节固定机构5。
41.调节固定机构5包括壳体51，壳体51内壁的顶部固定连接有第一电机52，第一电机52通过外部开关控制，并通过导线与外部电源连接，第一电机52输出轴的一端贯穿壳体51并延伸至壳体51的外部，第一电机52输出轴延伸至壳体51外部的一端固定连接有框体53，且框体53内壁左侧的顶部转动连接有电动推杆54，电动推杆54方便带动相机6镜头进行角度的调节，电动推杆54通过外部开关控制，并通过导线与外部电源连接，电动推杆54输出轴的一端转动连接有滑块55，框体53内壁的左侧通过转动件转动连接有滑动座56，且滑动座56的顶部通过滑轨与滑块55的底部滑动连接，滑动座56内壁顶部的两侧均通过滑轨滑动连接有连接板57，两个连接板57相对一侧的底部均固定连接有u型框58，相机6的尺寸与u型框58相适配，滑动座56内壁的顶部通过竖杆固定连接有双杆液压缸510，双杆液压缸510通过外部开关控制，并通过导线与外部电源连接，且双杆液压缸510的两端分别与两个连接板57相对一侧的顶部固定连接，两个u型框58的内部均设置有弹性机构59，本说明书中的活动连接指两者之间接触但不固定，下方以左侧u型框58内的弹性机构5为主进行描述。
42.本发明实施例中，弹性机构59包括夹板591，夹板591活动连接在u型框58内壁的顶部与底部之间，u型框58的内部开设有空腔592，夹板591左侧的顶部与底部均固定连接有固定杆593，固定杆593远离夹板591的一端贯穿u型框58并延伸至空腔592的内部。
43.本发明实施例中，固定杆593延伸至空腔592内部的一端转动连接有第一活动杆594，且第一活动杆594远离固定杆593的一端通过转动件转动连接有第二活动杆595，第二活动杆595远离第一活动杆594的一端通过安装块与空腔592内壁的左侧转动连接。
44.本发明实施例中，第一活动杆594与第二活动杆595相对的一侧均固定连接有安装杆596，两个安装杆596表面相对的一侧之间固定连接有弹簧597，夹板591远离固定杆593的一侧粘接有橡胶垫598，且橡胶垫598远离夹板591的一侧固定连接有凸块599，凸块599设置有多个，均匀分布在橡胶垫598的表面，橡胶垫598和凸块599的设置，增加与相机6之间的摩擦力，夹持更加稳定，同时防止相机6表面刮伤，两个u型框58内壁相对的一侧之间活动连接有相机6，相机6通过外部控制开关进行控制，且相机6的一侧与橡胶垫598远离夹板591的一侧活动连接，弹性机构59为夹板591提供弹性夹持力，避免夹板591直接作用于相机6表面时力度过大，而导致相机6出现损伤。
45.本发明实施例中，升降机构3包括第二电机31，第二电机31通过外部开关控制，并通过导线与外部电源连接，第二电机31的底部与底座1内壁底部的左侧固定连接，检测箱2内壁的两侧均开设有活动槽32，第二电机31输出轴的一端固定连接有第一丝杆33，底座1内壁底部的右侧转动连接有第二丝杆34，第一丝杆33与第二丝杆34的顶端均贯穿底座1并延伸至活动槽32的内部。
46.本发明实施例中，第一丝杆33与第二丝杆34延伸至活动槽32内部的一端分别与两个活动槽32内壁的顶部转动连接，第一丝杆33与第二丝杆34表面的底部均固定连接有皮带
轮35，两个皮带轮35表面相对的一侧之间传动连接有皮带36，第一丝杆33与第二丝杆34表面的顶部均螺纹连接有套板37，套板37与活动槽32内壁滑动连接，两个套板37相对的一侧分别与平移机构4的两侧固定连接，升降机构3、平移机构4和调节固定机构5的设置，方便对相机6进行各方位角度的调节。
47.本发明实施例中，平移机构4的内部通过驱动机构与壳体51的顶部固定连接，平移机构4底部的右侧通过支架固定连接有光源7，光源7通过外部开关进行控制，底座1的顶部固定连接有工作台8，且工作台8的顶部设置有传送带9，硅片通过传送带9进行传送。
48.本发明实施例中，传送带9位于检测箱2的内部，检测箱2的左侧固定连接有显示屏10，底座1的底部固定连接有支撑架11。
49.本发明还公开了一种硅片边缘及表面自动化视觉检测系统的检测方法，具体包括以下步骤：
50.s1、将相机6放置在两个u型框58之间，启动双杆液压缸510，带动两个连接板57在滑动座56底部进行相对移动，从而带动两个u型框58进行相对移动，将相机6固定在两个u型框58内部之间，在u型框58对相机6进行夹紧的同时，相机6对夹板591造成压力，夹板591朝两侧挤压固定杆593，通过固定杆593带动第一活动杆594和第二活动杆595进行相对移动，挤压弹簧597，在弹簧597的作用下为夹板591提供弹性夹持力；
51.s2、相机6固定完成后，启动电动推杆54，带动滑动座56右侧向下倾斜移动，同时电动推杆54带动滑块55在滑动座56上滑动，并与滑块55之间转动，滑动座56从而带动相机6镜头进行倾斜，同时启动第一电机52，带动框体53进行转动，从而带动倾斜后的相机6进行转动，平移机构4能够带动调节固定机构5进行平移，对相机6进行位置的调节；
52.s3、启动第二电机31，带动第一丝杆33进行转动，第一丝杆33通过皮带36和皮带轮35带动第二丝杆34进行同向转动，从而带动套板37向下移动，套板37带动平移机构4和相机6向下移动，对传送带9上的硅片进行视觉检测，光源7对检测箱2内进行照明，显示屏10显示检测的数据。
53.本发明实施例中，步骤s1中夹板591侧设置橡胶垫598，橡胶垫598和凸块599增加与相机6之间的摩擦力，该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220v市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术，且各电器的型号参数不作具体限定，使用常规设备即可。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。