CN102896093B - 一种led晶片自动分选机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED晶片自动分选机，包括硅片处理装置、料盒处理装置、拾取与焊接装置、CCD图像处理装置和控制装置；硅片处理装置包括硅片升降台、硅片夹具、硅片工作台和推顶器，待分选的硅片放入硅片升降台的硅片框架内，装载时，将指定编号的硅片升降到对准硅片夹具抓取位置，硅片夹具从硅片升降台的硅片框架内抓取指定编号的硅片送到硅片工作台的扩张器盘上；卸载时，扩张器盘移到卸载位置，硅片夹具从扩张器盘上抓取硅片送到硅片升降台的硅片框架内，视觉图像采样实时性小于10ms，同时实现了晶片划痕、污染、残缺等缺欠的检测。分选周期小于100ms，分选的晶片尺寸6mil*6mil-80mil*80mil，分选的晶片等级为150等级，控制准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED晶片自动分选机，属于机电设计技术领域。
背景技术
LED晶片自动分选机是照明LED芯片生产线上的关键生产设备。目前，世界上只有美国、日本、韩国和香港等国家和地区掌握此项技术并生产LED晶片分选机，国内LED照明芯片生产线上的自动化生产设备，全部依赖进口，价格昂贵，结构复杂，操作繁琐，需要专业人员才能进行操作。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上问题，提供一种LED晶片自动分选机，本发明的LED晶片自动分选机结构及操作简单、成本低。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种LED晶片自动分选机，其特征在于：所述晶片自动分选机包括硅片处理装置、料盒处理装置、拾取与焊接装置、CCD图像处理装置和控制装置；
硅片处理装置包括硅片升降台、硅片夹具、硅片工作台和推顶器，待分选的硅片放入硅片升降台的硅片框架内，装载时，将指定编号的硅片升降到对准硅片夹具抓取位置，硅片夹具从硅片升降台的硅片框架内抓取指定编号的硅片送到硅片工作台的扩张器盘上；卸载时，扩张器盘移到卸载位置，硅片夹具从扩张器盘上抓取硅片送到硅片升降台的硅片框架内。
一种优化方案，所述料盒处理装置包括料盒升降台、缓冲工作台、薄膜架夹具和焊接工作台，料盒架可沿Y轴水平移动和沿Z轴垂直升降，薄膜架夹具从料盒架上抓取指定编号的薄膜架送到缓冲工作台上，再从缓冲工作台上抓取薄膜架装载到焊接工作台上；再从缓冲工作台上抓取薄膜架卸载到料盒架上，焊接工作台底部安装有x轴直线电机、y轴直线电机， x轴直线电机、y轴直线电机分别按焊接晶片的列距和行距移动，使晶片按设定的间距和行距焊接在薄膜架的蓝膜上。
另一种优化方案，所述拾取与焊接装置包括两个焊臂和焊嘴，焊臂由直驱伺服电机驱动，可以旋转180°，两个焊臂校准在一条直线上，焊嘴安装在焊臂的摆动端，直驱伺服电机带动双焊臂的焊嘴高速180°往返旋转运动，拾取晶片时，吸嘴在拾取晶片前，推顶器顶针先上升到预定位置，将晶片从硅片的蓝膜上分离，吸嘴抽真空，吸住晶片；硅片工作台底部安装有x轴直线电机、y轴直线电机，焊嘴的拾取和焊接动作由音圈电机驱动，拾取时焊嘴抽真空，从蓝膜上拾取晶片。
再一种优化方案，所述CCD图像处理装置包括硅片工作台图像处理装置、焊接工作台图像处理装置，硅片工作台图像处理装置形成硅片工作台晶片图像，处理硅片工作台的定位和晶片的坐标；焊接工作台图像处理装置形成焊接工作台晶片图像，处理焊接工作台的定位和晶片的坐标。
进一步的优化方案，所述控制装置包括电连接的工业控制计算机、运动控制卡和16轴运动控制器；
运动控制卡连接三个音圈电机，三个音圈电机用来控制推顶器顶针上升及两个焊臂的下落；
16轴运动控制器连接伺服放大器、I/O接口、编码器接口和限位IN接口；
I/O接口连接有直流电机，直流电机带动硅片工作台的旋转；
16轴运动控制器通过伺服放大器与伺服电机连接，16轴运动控制器通过网络通信线与伺服放大器连接，完成对电机的运动控制。
更进一步地，所述伺服放大器包括第一伺服放大器、第二伺服放大器、第三伺服放大器、第四伺服放大器、第五伺服放大器、第六伺服放大器、第七伺服放大器、第八伺服放大器、第九伺服放大器和第十伺服放大器；
第一伺服放大器连接第一旋转伺服电机和第一编码器，第二伺服放大器连接第二旋转伺服电机和第二编码器，第三伺服放大器连接第三旋转伺服电机和第三编码器，第四伺服放大器连接第四旋转伺服电机和第四编码器，第五伺服放大器连接第五旋转伺服电机和第五编码器，第六伺服放大器连接第六旋转伺服电机和第六编码器，第七伺服放大器连接直驱伺服电机，第八伺服放大器连接第一直线伺服电机，第九伺服放大器连接第二直线伺服电机，第十伺服放大器连接第三直线伺服电机。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：视觉图像采样实时性小于10ms，同时实现了晶片划痕、污染、残缺等缺欠的检测。分选周期小于100ms，分选的晶片尺寸6mil*6mil-80mil*80mil，分选的晶片等级为150等级，控制准确。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1为本发明实施例中LED晶片自动分选机的结构框图；
附图2为本发明实施例中控制装置的电路框图。
具体实施方式
实施例，如附图1所示，一种LED晶片自动分选机，包括硅片处理装置、料盒处理装置、拾取与焊接装置和CCD图像处理装置。
硅片处理装置包括硅片升降台、硅片夹具、硅片工作台和推顶器，硅片升降台可升降，待分选的硅片放入硅片升降台的硅片框架内，硅片框架最多可容纳25片硅片。装载时，将指定编号的硅片升降到对准硅片夹具抓取位置，硅片夹具从硅片升降台的硅片框架内抓取指定编号的硅片送到硅片工作台的扩张器盘上；卸载时，扩张器盘移到卸载位置，硅片夹具从扩张器盘上抓取硅片送到硅片升降台的硅片框架内。
料盒处理装置包括料盒升降台、缓冲工作台、薄膜架夹具和焊接工作台，料盒升降台中有两个料盒架，两个料盒架包含8个料盒区，每个料盒区内有25个容纳晶片的薄膜架，共容纳200个薄膜架，料盒架可沿Y轴水平移动和沿Z轴垂直升降，以便将指定编号性能等级的薄膜架对准薄膜架夹具的抓取位置。薄膜架夹具从料盒架上抓取指定编号的薄膜架送到缓冲工作台上，再从缓冲工作台上抓取薄膜架装载到焊接工作台上；再从缓冲工作台上抓取薄膜架卸载到料盒架上。设计双缓冲工作台是为了解决装卸载的冲突，提高薄膜架装卸载效率。焊接时，焊嘴充压缩空气，确保被焊接的晶片牢固地粘贴在蓝膜上。焊接工作台底部安装有x轴直线电机、y轴直线电机，在焊接过程中，x轴直线电机、y轴直线电机分别按焊接晶片的列距和行距移动，使晶片按设定的间距和行距焊接在薄膜架的蓝膜上。薄膜架夹具也可以从焊接工作台上将薄膜架卸载到缓冲工作台上。
拾取与焊接装置包括双焊臂，拾取与焊接装置包括两个焊臂和焊嘴，焊臂由直驱伺服电机驱动，可以旋转180°，两个焊臂校准在一条直线上，焊嘴安装在焊臂的摆动端，焊嘴既可以作为吸嘴，又作为焊嘴用，交替执行晶片拾取和焊接动作，直驱伺服电机带动双焊臂的焊嘴高速180°往返旋转运动，拾取晶片时，吸嘴在拾取晶片前，推顶器顶针先上升到预定位置，将晶片从硅片的蓝膜上分离，以便拾取，同时，吸嘴抽真空，吸住晶片。硅片工作台底部安装有x轴直线电机、y轴直线电机，在拾取硅片过程中，x轴直线电机、y轴直线电机分别按设定的晶片的列距和行距移动，保证拾取到目标晶片。焊嘴的拾取和焊接动作由音圈电机驱动，拾取时焊嘴抽真空，从蓝膜上拾取晶片；焊接时焊嘴充气压，将晶片“焊接”在蓝膜上。
CCD图像处理装置包括硅片工作台图像处理装置、焊接工作台图像处理装置，硅片工作台图像处理装置形成硅片工作台晶片图像，处理硅片工作台的定位和晶片的坐标；焊接工作台图像处理装置形成焊接工作台晶片图像，处理焊接工作台的定位和晶片的坐标。
附图2是LED晶片分选机控制装置框图，包括电连接的工业控制计算机、运动控制卡和16轴运动控制器，工业控制计算机连接监视终端，键盘和CCD图像处理装置，并通过网络通信接口与服务器连接。
工业控制计算机主板上装有两个双核的CPU，其中，一个用于处理数据，另一个用于控制，双核并行提高了分选机工作速度。
运动控制卡连接三个音圈电机，三个音圈电机用来控制焊臂A、焊臂B的下落和推顶器顶针上升，控制音圈电机的运动控制卡插在工业控制计算机的PCI总线上。
16轴运动控制器连接伺服放大器、I/O接口、编码器接口和限位IN接口。
I/O接口连接有直流电机，直流电机带动硅片工作台的旋转。
16轴运动控制器提供完善的编码器接口，各种限位和位置开关信号电平由16轴运动控制器的限位IN接口接入。16轴运动控制器通过伺服放大器与伺服电机连接，最多可连接16个电机，工业控制计算机通过USB口与16轴运动控制器连接，16轴运动控制器通过网络通信线与伺服放大器连接，完成对电机的运动控制。
伺服放大器包括第一伺服放大器、第二伺服放大器、第三伺服放大器、第四伺服放大器、第五伺服放大器、第六伺服放大器、第七伺服放大器、第八伺服放大器、第九伺服放大器和第十伺服放大器，
第一伺服放大器连接第一旋转伺服电机和第一编码器，第二伺服放大器连接第二旋转伺服电机和第二编码器，第三伺服放大器连接第三旋转伺服电机和第三编码器，第四伺服放大器连接第四旋转伺服电机和第四编码器，第五伺服放大器连接第五旋转伺服电机和第五编码器，第六伺服放大器连接第六旋转伺服电机和第六编码器，第七伺服放大器连接直驱伺服电机，第八伺服放大器连接第一直线伺服电机，第九伺服放大器连接第二直线伺服电机，第十伺服放大器连接第三直线伺服电机；
将待分选硅片放入硅片升降台的硅片框架中，硅片升降台由第一旋转伺服电机驱动；硅片夹具移动，将待分选硅片从指定编号的硅片框架抓取，装载到硅片工作台上，硅片夹具移动由第二旋转伺服电机驱动，夹爪由气压驱动。装卸载硅片时，硅片工作台要抬起一定的高度，硅片工作台起落由直流电机MDC驱动。硅片工作台必须按X,Y方向移动和按θ角转动，才能将硅片上需要拾取的晶片移动到焊臂的吸嘴下，第一直线伺服电机、第二直线伺服电机驱动硅片工作台X,Y方向移动，θ转动由第三旋转伺服电机驱动。拾取晶片之前，推顶器顶针上升，将晶片脱离蓝膜，推顶器顶针的升降由第三音圈电机驱动。双焊臂180°往返摆动由直驱伺服电机驱动，焊(吸)嘴焊接（拾取）时的下落动作，分别由第一音圈电机、第二音圈电机驱动。焊接工作台必须作X,Y方向移动，将晶片焊接到预定位置，焊接工作台的X,Y运动由第三直线伺服电机、第四直线伺服电机驱动。焊接工作台同时完成Y方向移动和Z方向升降，分别由第四旋转伺服电机和第五旋转伺服电机驱动。料盒薄膜架装卸载时：料盒升降台作Y,Z运动，将要装载的薄膜架移动到对准到薄膜架夹具位置，薄膜架夹具抓取指定编号的薄膜架到缓冲工作台，再装载到料盒工作台上。卸载时依然。薄膜架夹具移动，由第六旋转伺服电机驱动。料盒工作台升降、缓冲工作台升降和夹具抓取，是由气动***控制的。
本发明LED自动分选机全部控制是由本发明设计的计算机软件完成的。该软件采用简体中文界面，操作简单，控制准确。
本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种LED晶片自动分选机，其特征在于：所述晶片自动分选机包括硅片处理装置、料盒处理装置、拾取与焊接装置、CCD图像处理装置和控制装置；
硅片处理装置包括硅片升降台、硅片夹具、硅片工作台和推顶器，待分选的硅片放入硅片升降台的硅片框架内，装载时，将指定编号的硅片升降到对准硅片夹具抓取位置，硅片夹具从硅片升降台的硅片框架内抓取指定编号的硅片送到硅片工作台的扩张器盘上；卸载时，扩张器盘移到卸载位置，硅片夹具从扩张器盘上抓取硅片送到硅片升降台的硅片框架内；
所述拾取与焊接装置包括两个焊臂和焊嘴，焊臂由直驱伺服电机驱动，可以旋转180°，两个焊臂校准在一条直线上，焊嘴安装在焊臂的摆动端，焊嘴既可以作为吸嘴，又作为焊嘴用，交替执行晶片拾取和焊接动作，直驱伺服电机带动双焊臂的焊嘴高速180°往返旋转运动，拾取晶片时，吸嘴在拾取晶片前，推顶器顶针先上升到预定位置，将晶片从硅片的蓝膜上分离，吸嘴抽真空，吸住晶片；硅片工作台底部安装有x轴直线电机、y轴直线电机，焊嘴的拾取和焊接动作由音圈电机驱动，拾取时焊嘴抽真空，从蓝膜上拾取晶片。
2.如权利要求1所述的一种LED晶片自动分选机，其特征在于：所述料盒处理装置包括料盒升降台、缓冲工作台、薄膜架夹具和焊接工作台，料盒升降台中有两个料盒架，两个料盒架包含8个料盒区，每个料盒区内有25个容纳晶片的薄膜架，料盒架可沿Y轴水平移动和沿Z轴垂直升降，薄膜架夹具从料盒架上抓取指定编号的薄膜架送到缓冲工作台上，再从缓冲工作台上抓取薄膜架装载到焊接工作台上；再从缓冲工作台上抓取薄膜架卸载到料盒架上，焊接工作台底部安装有x轴直线电机、y轴直线电机， x轴直线电机、y轴直线电机分别按焊接晶片的列距和行距移动，使晶片按设定的间距和行距焊接在薄膜架的蓝膜上。
3.如权利要求2所述的一种LED晶片自动分选机，其特征在于：所述CCD图像处理装置包括硅片工作台图像处理装置、焊接工作台图像处理装置，硅片工作台图像处理装置形成硅片工作台晶片图像，处理硅片工作台的定位和晶片的坐标；焊接工作台图像处理装置形成焊接工作台晶片图像，处理焊接工作台的定位和晶片的坐标。
4.如权利要求3所述的一种LED晶片自动分选机，其特征在于：所述控制装置包括电连接的工业控制计算机、运动控制卡和16轴运动控制器；
运动控制卡连接三个音圈电机，三个音圈电机用来控制推顶器顶针上升及两个焊臂的下落；
16轴运动控制器连接伺服放大器、I/O接口、编码器接口和限位IN接口；
I/O接口连接有直流电机，直流电机带动硅片工作台的旋转；
16轴运动控制器通过伺服放大器与伺服电机连接，16轴运动控制器通过网络通信线与伺服放大器连接，完成对电机的运动控制。
5.如权利要求4所述的一种LED晶片自动分选机，其特征在于：所述伺服放大器包括第一伺服放大器、第二伺服放大器、第三伺服放大器、第四伺服放大器、第五伺服放大器、第六伺服放大器、第七伺服放大器、第八伺服放大器、第九伺服放大器和第十伺服放大器；
第一伺服放大器连接第一旋转伺服电机和第一编码器，第二伺服放大器连接第二旋转伺服电机和第二编码器，第三伺服放大器连接第三旋转伺服电机和第三编码器，第四伺服放大器连接第四旋转伺服电机和第四编码器，第五伺服放大器连接第五旋转伺服电机和第五编码器，第六伺服放大器连接第六旋转伺服电机和第六编码器，第七伺服放大器连接直驱伺服电机，第八伺服放大器连接第一直线伺服电机，第九伺服放大器连接第二直线伺服电机，第十伺服放大器连接第三直线伺服电机。
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