一种基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备的制作方法

1.本发明涉及圆晶表面检测技术领域，具体为一种基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备。


背景技术：

2.圆晶硅半导体集成电路制作所用的硅芯片圆晶是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，由于其形状为圆形，故称为圆晶。圆晶是生产集成电路所用的载体，一般意义晶圆多指单晶硅圆片。单晶硅圆片由普通硅砂拉制提炼，经过溶解、提纯、蒸馏一系列措施制成单晶硅棒，单晶硅棒经过抛光、切片之后，就成为了圆晶。
3.申请号为cn202111036801.x公开了一种自动化程度高的晶圆测试装置及方法，该发明为了解决圆晶在检测过程中，难以对圆晶进行旋转和难以圆晶进行取出的问题，通过设置放置箱、放置槽、平台驱动电机、转轴和放置平台，便于对检测装置进行全方位的进行检测，减少人工旋转费时费力，而且容易因旋转不到位造成检测失误，检测起来更加准确。然而圆晶在从外部向放置平台上转移时，还需人工拿取，该只解决了圆晶从放置平台移出一部分而便于拿取的技术方案，整体上还不能实现自动取放和检测的效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备，包括检测带及其两端设置的支架，其中一个支架的顶部一侧同轴连接有减速电机，所述检测带的顶面上方设置有一对工业相机，所述检测带的中部内设置有用于将检测带上的圆晶翻面的翻料机构，所述检测带的外侧面等间距粘接有若干拨料条，所述拨料条的朝向与检测带的宽度方向一致，所述检测带的一侧面且与拨料条位置对应处粘接有金属块，所述检测带的后端支架上且位于检测带下层侧面水平外嵌设有接近开关，所述接近开关与减速电机通过导线电性连接，所述翻料机构包括置于检测带中部的翻料板、用于带动翻料板伸出检测带顶面的升降组和用于引导翻料板在竖向和转向状态之间切换的一对导向杆，所述检测带的两端中部之间开设有带口，所述翻料板的横截面呈v型且两侧面呈向外圆弧状态，所述检测带的中部下方设置有底架。
6.作为本技术方案的进一步改进，所述升降组包括一对呈横向设置的托杆、与一对托杆两端固定连接的插杆和用于驱动托杆升降的伺服电动缸。
7.作为本技术方案的进一步改进，所述底架由一对竖管和竖管底部插接的横板组成，其中竖管的上半部内侧面开设有纵向槽，所述插杆与竖管插接，其中位于下方的所述托杆与纵向槽插接。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述翻料板的两侧之间嵌设有若干滚柱，所述翻料板的底部与位于上方的托杆插接并可旋转，所述翻料板的底部径向两侧设有导向条，所
述导向杆的内侧呈横向对称开设有导向槽，一对所述导向杆的顶部之间插接有调向杆，且调向杆偏离导向杆的中部。
9.作为本技术方案的进一步改进，还包括位于检测带后端外部设置的可翻转的置料框，所述置料框的前后两端均设有呈半圆环的挡边，所述置料框的横截面呈u型且其两侧面内部均嵌设有送料机构，所述送料机构包括嵌设于置料框侧面内的送料带、安装于送料带外侧面的若干辊环和用于驱动送料带循环运动的齿轮组和伺服电机。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述置料框的两侧边开设有贯穿其端部的条形槽，所述送料带的两端内套设有贯穿条形槽的带轴，所述齿轮组与带轴的顶端同轴连接。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述检测带的后端设置有取料机构，所述取料机构包括置于置料框前端下方的拨辊、位于检测带后端两侧的拨环、用于驱动拨环偏转的正反转电机和用于调整拨辊旋转半径的调距块，所述置料框的前端底部开设有与拨辊卡接的取料口。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述拨辊的轴向两端套设有呈z型的拨架，所述拨环的径向一侧设有与拨架外端套接的导管，所述拨环的外端横向插接有滑轴，所述调距块的侧面开设有呈上弯弧形的引导槽。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述导管的侧面开设有滑槽，所述拨环的外侧面套设有齿环，所述正反转电机的输出轴同轴连接有与齿环啮合的传动齿轮，所述拨环的内侧套接有轴承。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述置料框的中部底面焊接有连接块且连接块的下方转动连接有撑杆，所述撑杆的上半部内设置有用于驱动置料框转动的角度调节机构，所述角度调节机构包括支托于置料框底面的托环和用于驱动托环旋转的步进电机，所述托环的底面中部等间距设有若干齿轮牙，所述步进电机的输出轴端同轴连接有驱动齿轮。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：1、该基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备中，通过设置的检测带和工业相机，并在检测带中部设置了翻料机构，将圆晶放置在检测带上被输送至工业相机下而被抓拍记录，利用计算机数据处理进行比对，以确认圆晶表面情况，同时利用伸出检测带上方的翻料板将圆晶顶翻至另一面朝上，随着检测带的输送再次被工业相机抓拍记录，进而比对，其检测自动化程度高，具有实用价值。
16.2、该基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备中，通过设置的置料框存放切片成型的若干圆晶，并设置了取料机构，利用拨辊穿过置料框前端的取料口而将圆晶顶出挡边上方，并与检测带上的拨料条接触，再启动减速电机驱动检测带循环运动，被移出的圆晶在与拨料条的摩擦接触下而顺利转移到检测带顶面上，完成自动放料，具有实用价值。
17.3、该基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备中，通过在置料框两侧内设置的送料机构，利用若干辊环夹持着若干圆晶彼此不摩擦，并通过送料带循环运动而输送圆晶至置料框前端处，以便被取料机构自动取出圆晶，无需人工上料到检测带上，具有实用价值。
18.4、该基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备中，通过设置的角度调节机构，利用托环的旋转而调整置料框前端下倾，直至置于检测带后端处，以便配合取料机构自动取出圆晶至检测带上，其设计巧妙，结构合理实用。
附图说明
19.图1为实施例1的整体结构示意图；图2为实施例1的整体结构平面图；图3为实施例1的检测带装配结构示意图；图4为实施例1的翻料机构装配结构示意图；图5为实施例1的检测带结构示意图；图6为实施例1的升降组结构示意图；图7为实施例1的底架结构示意图；图8为实施例1的翻料板与导向杆装配拆分图；图9为实施例1的取料机构装配结构示意图；图10为实施例1的取料机构局部拆分图；图11为实施例1的置料框装配结构示意图；图12为实施例1的角度调节机构局部拆分图；图13为实施例1的送料机构装配结构示意图；图14为实施例1的置料框局部拆分图。
20.图中各个标号意义为：100、检测带；101、拨料条；102、带口；103、金属块；110、工业相机；120、减速电机；130、置料框；131、挡边；132、取料口；133、条形槽；134、连接块；140、接近开关；150、撑杆；151、通口；200、翻料机构；210、翻料板；211、滚柱；212、导向条；220、升降组；221、托杆；222、插杆；223、伺服电动缸；230、导向杆；231、调向杆；232、导向槽；233、避让槽；240、底架；241、纵向槽；300、取料机构；310、拨辊；311、拨架；312、滑轴；320、拨环；321、导管；322、滑槽；323、轴承；330、正反转电机；331、传动齿轮；340、调距块；341、引导槽；400、送料机构；410、送料带；420、辊环；430、带轴；440、齿轮组；450、伺服电机；500、角度调节机构；510、托环；511、齿轮牙；520、步进电机；530、驱动齿轮。
具体实施方式
21.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。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心轴”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.实施例1请参阅图1-图14所示，本发明提供一种基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备，包括检测带100及其两端设置的一对支架，其中一个支架的顶部一侧同轴连接有减速电机120，检测带100采用橡胶制成环状，检测带100的顶面上方设置有一对工业相机110，一对支架顶部之间通过圆轴套设有圆筒，用于套设检测带100使其绷紧。工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力，可以抓拍高速运动的物体的同时还可以保持高分辨率，将工业相机110连接到计算机中，通过计算机图像数据处理后呈现出图片，工业相机110为现有技术，本发明在此不做赘述。检测带100的中部内设置有用于将检测带100上的圆晶翻面的翻料机构200，使得两个工业相机110分别拍摄到圆晶的两面，以便通过计算机图像数据处理后能快速比对出其表面是否完好，代替人工翻面，其效率得以高。检测带100的外侧面等间距粘接有若干拨料条101，拨料条101采用橡胶制成，利用其防滑性便可带着圆晶在检测带100上移动，同时利用拨料条101托起圆晶使其倾斜，而便于翻料机构200接触圆晶时获得一定的翻面初始角度，利于圆晶的顺利翻面。拨料条101的朝向与检测带100的宽度方向一致。检测带100的一侧面且与拨料条101位置对应处粘接有金属块103，检测带100的后端支架上且位于检测带100下层侧面水平外嵌设有接近开关140，接近开关140与减速电机120通过导线电性连接，正如本技术领域人员所熟知的那样，接近开关是一种非接触式的开关装置，只要当其与金属物体接近到一定距离时，它就能发出接近信号，接近开关内的触点就会动作，而触发与之连接的电机通电工作或断电停止，进而自动控制与电机连接的从动件运动。在此，若干金属块103随着检测带100循环移动时，依次与接近开关140接近而触发接近开关140工作，进而使减速电机120断电，使得检测带100暂停，好让翻料机构200将检测带100顶面上的圆晶翻面，待减速电机120延时通电后继续驱动检测带100运动，以此往复，使得每个经过检测带100顶面中部的圆晶得到翻面，以便检测带100中部两侧的工业相机110抓拍圆晶两面。
25.本实施例中，翻料机构200包括置于检测带100中部的翻料板210、用于带动翻料板210伸出检测带100顶面的升降组220和用于引导翻料板210在竖向和转向状态之间切换的一对导向杆230，当检测带100暂停时，升降组220则启动而顶升翻料板210伸出检测带100上方翻面圆晶。检测带100的两端中部之间开设有带口102，以便翻料板210经带口102探出检测带100顶面上接触圆晶下倾边，而将其由倾斜状竖起向前翻面。翻料板210的横截面呈v型且两侧面呈向外圆弧状态，使得翻料板210接触圆晶倾斜底面是滑动方式。检测带100的中部下方设置有底架240，用于支撑升降组220和翻料板210的运动。
26.具体的，升降组220包括一对呈横向设置的托杆221、与一对托杆221两端通过螺栓固定连接的插杆222和用于驱动托杆221升降的伺服电动缸223，伺服电动缸223与接近开关140通过导线电性连接，且与减速电机120为并联连接关系，使得减速电机120和伺服电动缸223分别在接近开关140的触发下进行暂停和启动工作。
27.进一步的，底架240由一对竖管和竖管底部插接的横板组成，伺服电动缸223置于横板上方且通过螺栓固定连接于一对竖管中部之间插接的横杆上。其中竖管的上半部内侧面开设有纵向槽241，纵向槽241不贯穿竖管的顶端，插杆222与竖管插接，其中位于下方的托杆221与纵向槽241插接，使得升降组220稳定升降。
28.具体的，翻料板210的两侧之间嵌设有若干滚柱211，滚柱211采用硅胶制成，即利用滚柱211接触圆晶面而滚动连接，进一步保证不磨损圆晶表面。翻料板210的底部与位于上方的托杆221插接并可旋转，翻料板210的底部径向两侧设有导向条212，导向杆230的内侧呈横向对称开设有导向槽232，导向条212与导向槽232插接滑动，进而引导翻料板210升降过程中不旋转，一对导向杆230的顶部之间插接有调向杆231，且调向杆231偏离导向杆230的中部，且导向槽232的顶部尺寸变大，当翻料板210被顶至与调向杆231接触时，则翻料板210会被调向杆231压着向调向杆231位置偏离方向翻转，从而圆晶先随着翻料板210竖直上升时由倾斜翻至竖向，再随着翻料板210偏向时由竖直翻面。其中导向杆230的左右侧且位于一对导向槽232之间开设有避让槽233，使得位于上方的托杆221顺利升降。
29.除此之外，还包括位于检测带100后端外部设置的可翻转的置料框130，用于存放切片后的圆晶，以便向检测带100上补充。置料框130的前后两端均设有呈半圆环的挡边131。置料框130的横截面呈u型且其两侧面内部均嵌设有送料机构400，用于将若干圆晶向置料框130前端一块块的呈间隔输送移动。送料机构400包括嵌设于置料框130侧面内的送料带410、安装于送料带410外侧面的若干辊环420和用于驱动送料带410循环运动的齿轮组440和伺服电机450，若干辊环420呈等间距设置，以便夹持着若干圆晶彼此不摩擦，送料带410为橡胶材质且其外面粘接有若干条柱，辊环420与条柱套接而旋转，使得圆晶抽放时与辊环420滚动摩擦而降低磨损度。
30.进一步的，置料框130的两侧边开设有贯穿其端部的条形槽133，用于放置送料带410，使得辊环420露在置料框130内即可。送料带410的两端内套设有贯穿条形槽133的带轴430，且带轴430顶端贯穿至置料框130顶面，齿轮组440与带轴430的顶端同轴连接，即通过伺服电机450驱动齿轮组440旋转而带动带轴430旋转，进而带动送料带410循环移动。
31.值得说明的是，检测带100的后端设置有取料机构300，用于自动拨取置料框130前端口的圆晶至检测带100上。取料机构300包括置于置料框130前端下方的拨辊310、位于检测带100后端两侧的拨环320、用于驱动拨环320偏转的正反转电机330和用于调整拨辊310旋转半径的调距块340，置料框130的前端底部开设有与拨辊310卡接的取料口132，使得位于置料框130最前端的一个圆晶露出底部，便于拨辊310穿过取料口132而上顶此圆晶脱离挡边131的上方130，并在转至检测带100后端处的拨料条101的摩擦接触下，将圆晶转移到检测带100顶面上。
32.进一步的，拨辊310的轴向两端套设有呈z型的拨架311，拨环320的径向一侧设有与拨架311外端套接的导管321，拨环320的外端横向插接有滑轴312，调节块340焊接于检测带100后端的支架侧面，调距块340的侧面开设有呈上弯弧形的引导槽341，滑轴312与引导槽341插接并可滑动，用于限位拨辊310以拨环320的圆心轴呈径向伸缩的旋转，利于拨辊310上翻时始终接触置料框130最前端的圆晶，将其顶出挡边131上方，并与拨料条101接触而被带动滑至检测带100上。
33.进一步的，导管321的侧面开设有滑槽322，滑轴312与滑槽322插接并可滑动，避免拨辊310滑脱。拨环320的外侧面套设有齿环，正反转电机330的输出轴同轴连接有与齿环啮合的传动齿轮331，正反转电机330与检测带100后端的支架顶部通过螺栓固定连接，拨环320的内侧套接有轴承323，轴承323与支架顶部间的圆轴套接，使得拨环320不随检测带100同步运动。
34.值得说明的是，置料框130的中部底面焊接有连接块134且连接块134的下方转动连接有撑杆150，用于支撑置料框130。撑杆150的上半部内设置有用于驱动置料框130转动的角度调节机构500，在置料框130补充圆晶时，将置料框130调整为水平，向检测带100输送圆晶时，启动角度调节机构500调整置料框130前端下倾而置于检测带100后端处，以便通过取料机构300自动取出圆晶至检测带100上。角度调节机构500包括支托于置料框130底面的托环510和用于驱动托环510旋转的步进电机520，步进电机520按正反转电机330的外接线路连接，使其具有正反转功能，电机正反转正如本领域技术人员所熟知的那样，在此不做赘述。托环510的圆心轴与连接块134的旋转中心轴重合，托环510的两端与置料框130通过螺栓固定连接。撑杆150的上半部前后侧贯穿开设有通口151，托环510与通口151插接，起到限位和导向作用。托环510的底面中部等间距设有若干齿轮牙511，即齿轮的齿结构。步进电机520的输出轴端同轴连接有驱动齿轮530，步进电机520与撑杆150中部通过螺栓固定连接，驱动齿轮530与若干齿轮牙511啮合，通过启动步进电机530带动驱动齿轮530旋转而经若干齿轮牙511带动置料框130偏转。
35.本发明的基于图像数据处理的圆晶缺陷检测设备在使用时，先将置料框130调整为水平状态，然后放入切片成型的若干圆晶至若干辊环420之间，再启动角度调节机构500调整置料框130前端下倾而置于检测带100后端处，接着启动正反转电机330正转驱动拨环320带动拨辊310同步旋转并上转，拨辊310穿过取料口132而将圆晶顶出挡边131上方，并与拨料条101接触，再启动减速电机120驱动检测带100循环运动，被移出的圆晶在与拨料条101的摩擦接触下而顺利转移到检测带100顶面上，待移至工业相机110下方时被抓拍记录，通过计算机图像数据处理后能快速比对出其表面是否完好，同时若干金属块103随着检测带100循环移动时，依次与接近开关140接近而触发接近开关140工作，进而使减速电机120断电，使得检测带100暂停，好让翻料机构200将检测带100顶面上的圆晶翻面，待减速电机120延时通电后继续驱动检测带100运动，以此往复，使得每个经过检测带100顶面中部的圆晶得到翻面，以便检测带100中部两侧的工业相机110抓拍圆晶两面。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。