CN109405748A - 一种晶体自动检验设备及方法 - Google Patents

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戴超
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Abstract

本发明提供了一种晶体自动检验设备及方法，包括搬运机械手、W型取放料装置、测试平台、长度检测装置、直径检测装置、电阻率检测装置和少子寿命检测装置，W型取放料装置包括待测晶体托架，不合格晶体托架和合格晶体托架，W型取放料装置和测试平台呈环形摆放于搬运机械手四周，且与搬运机械手的距离均不超出搬运机械手的夹取工作范围，长度检测装置、直径检测装置、电阻率检测装置和少子寿命检测装置依次设于测试平台上。本发明所述的一种晶体自动检验设备及方法，通过自动化检测，有效地避免了测试位置不固定、出错率高、采集不确定性等弊端,避免了人为测试带来的测试误差，提高测试准确度，节约工作时间，解决人工成本。

Description

一种晶体自动检验设备及方法
技术领域
本发明属于晶体自动检验设备领域，尤其是涉及一种晶体自动检验设备及方法。
背景技术
目前生产车间整个流程为晶体成长完成后形成整根晶棒，根据一根完整的晶棒的具体形态将晶棒切割成长度不等的晶棒。整个检测流程采用人为方式,并需要对切割后的晶棒进行检测得到相关形态信息及电参量信息。
现有的技术中，采用人为搬运和检测，容易产生检测精度低，同时伴随晶棒直径的增加和单体长度的增加，人工操作难度加大，存在安全隐患；利用测试设备集成优化，采用固定机器人、晶棒托盘和轮廓传感器相结合的方式，依托工控***以及MES***等分别实现晶棒的自动上下料、各道工序间晶棒的搬运、晶棒长度检测以及晶棒直径检测，同时结合电阻率和少子寿命检测数据进行数据处理和整理。该自动检验设备可实现检测数据的实时性和准确性，同时减少人工成本，节约人力，提高车间的生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种晶体自动检验设备及方法，以达可实现检测数据的实时性和准确性，同时减少人工成本，节约人力，提高车间的生产效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种晶体自动检验设备及方法，包括搬运机械手、W型取放料装置、测试平台、长度检测装置、直径检测装置、电阻率检测装置和少子寿命检测装置，所述W型取放料装置包括待测晶体托架，不合格晶体托架和合格晶体托架，所述待测晶体托架、不合格晶体托架、合格晶体托架和测试平台呈环形摆放于所述搬运机械手四周，且与所述搬运机械手的距离均不超出所述搬运机械手的夹取工作范围，所述长度检测装置、直径检测装置、电阻率检测装置和少子寿命检测装置依次设于所述测试平台上。
进一步的，所述搬运机械手包括底座，所述底座通过竖直的转盘轴连接有底座转盘，所述底座转盘通过所述转盘轴实现转动，保证所述搬运机械手水平面上的转动，所述底座转盘通过水平的连杆臂轴连接有连杆臂，所述连杆臂通过所述连杆臂轴实现转动，保证所述搬运机械手竖直面上的转动，所述连杆臂通过水平的机械臂轴连接有机械臂，所述机械臂通过机械臂轴实现转动，保证机械臂的抬起和下降，所述机械臂端部通过臂腕连接轴连接有机械腕，所述机械腕通过臂腕连接轴沿所述机械臂的中心轴转动，所述机械腕端部通过与所述机械腕垂直的机械腕轴连接有抓取手，所述抓取手通过所述机械腕轴实现转动，保证所述抓取手的抬起和下降。
进一步的，所述长度检测装置包括与所述测试平台连接的支撑底板和第一模组，所述支撑底板上设有两条对称的滑道，两条所述滑道分别在所述第一模组两侧，两个水平设置的托辊平台通过两条所述滑道与所述支撑底板连接，且所述托辊平台与所述滑道垂直，呈U型的长度检测对射支架通过滑块与所述第一模组连接，且所述长度检测对射支架的架体与所述支撑底板平行，所述长度检测对射支架两个端点连接有激光测距传感器。
进一步的，所述直径检测装置，包括与所述测试平台连接的直径检测旋转平台和第二模组，所述第二模组包括与所述测试平台连接的竖直第二模组和与所述竖直第二模组通过滑块连接的水平第二模组，所述水平第二模组下方连接有定位架，所述定位架中心有圆形开口，所述水平第二模组上方通过滑块连接有两个对称的直径扫描架，所述直径扫描架端点均设有位置相互对称的直径传感器。
进一步的，所述电阻率检测装置，包括与所述测试平台连接的电阻率检测旋转平台和三坐标模组，所述三坐标模组的X向模组与所述测试平台连接，Y向模组通过滑块与所述X向模组连接，Z向模组通过滑块与所述Y向模组连接，Z向模组一端与探头相连，所述探头上设有四个测电阻率探针相连。
进一步的，所述少子寿命检测装置包括与所述测试平台连接的测量支架和固定支架，所述固定支架上设有气缸，所述气缸与呈“Z”型的移动支架的下水平架相连，所述固定支架上设有移动滑轨，所述移动支架的下水平架通过滑块与所述移动滑轨连接，所述气缸可控制所述移动支架在所述移动滑轨上滑动，所述移动支架的上水平架为两个对称并且向内侧倾斜的两个架体，每个所述架体均设有一个双头泵，所述测量支架上设有检测区，所述检测区上设有两个对称的触点。
进一步的，所述搬运机械手、W型取放料装置、长度检测装置、直径检测装置、电阻率检测装置和少子寿命检测装置，完全集成在自动化测试设备的整体平台上。
相对于现有技术，本发明所述的一种晶体自动检验设备及方法具有以下优势：
本发明所述的一种晶体自动检验设备及方法，自动化测量晶体长度、直径、电阻率和少子寿命的测试设备能够实现不同规格晶体质量各影响因素的测试，有效地避免了测试位置不固定、出错率高、采集不确定性等弊端,避免了人为测试带来的测试误差，提高测试准确度，节约工作时间，解决人工成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的晶体自动检验装置总装示意图
图2为本发明实施例所述的晶体长度检测装置结构示意图
图3为本发明实施例所述的晶体直径检测装置结构示意图
图4为本发明实施例所述的晶体电阻率检测装置结构示意图
图5为本发明实施例所述的晶体少子寿命检测装置结构示意图
附图标记说明：
1-搬运机械手；11-底座；12-底座转盘；13-连杆臂；14-机械臂；15-机械腕；16-抓取手；17-转盘轴；18-连杆臂轴；19-机械臂轴；110-臂腕连接轴；111-机械腕轴；2-W型取放料装置；21-待测晶体托架；22-不合格晶体托架；23-合格晶体托架；3-测试平台；4-长度检测装置；41-支撑底板；42-第一模组；43-滑道；44-托辊平台；45-长度检测对射支架；46-激光测距传感器；5-直径检测装置；51-直径检测旋转平台；52-第二模组；521-竖直第二模组；522-水平第二模组；53-定位架；54-直径扫描架；55-直径传感器；6-电阻率检测装置；61-电阻率检测旋转平台；62-三坐标模组；621-X向模组；622-Y向模组；623-Z向模组；63-探头；64-四个测电阻率探针；7-少子寿命检测装置；71-测量支架；72-固定支架；73-气缸；74-移动滑轨；75-移动支架；76-双头泵；77-触点；78-检测区。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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装置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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示一种晶体自动检验设备及方法，包括搬运机械手1、W型取放料装置2、测试平台3、长度检测装置4、直径检测装置5、电阻率检测装置6和少子寿命检测装置7，所述W型取放料装置2包括待测晶体托架21，不合格晶体托架22和合格晶体托架23，所述待测晶体托架21、不合格晶体托架22、合格晶体托架23和测试平台3呈环形摆放于所述搬运机械手1四周，且与所述搬运机械手1的距离均不超出所述搬运机械手1的夹取工作范围，所述长度检测装置4、直径检测装置5、电阻率检测装置6和少子寿命检测装置7依次设于所述测试平台3上。
其中，所述搬运机械手1包括底座11，所述底座11通过竖直的转盘轴17连接有底座转盘12，所述底座转盘12通过所述转盘轴17实现转动，保证所述搬运机械手1水平面上的转动，所述底座转盘12通过水平的连杆臂轴18连接有连杆臂13，所述连杆臂13通过所述连杆臂轴18实现转动，保证所述搬运机械手1竖直面上的转动，所述连杆臂13通过水平的机械臂轴19连接有机械臂14，所述机械臂14通过机械臂轴19实现转动，保证机械臂14的抬起和下降，所述机械臂14端部通过臂腕连接轴110连接有机械腕15，所述机械腕15通过臂腕连接轴110沿所述机械臂14的中心轴转动，所述机械腕15端部通过与所述机械腕15垂直的机械腕轴111连接有抓取手16，所述抓取手16通过所述机械腕轴111实现转动，保证所述抓取手16的抬起和下降。
其中，如图2所示所述长度检测装置4包括与所述测试平台3连接的支撑底板41和第一模组42，所述支撑底板41上设有两条对称的滑道43，两条所述滑道43分别在所述第一模组42两侧，两个水平设置的托辊平台44通过两条所述滑道43与所述支撑底板41连接，且所述托辊平台44与所述滑道43垂直，呈U型的长度检测对射支架45通过滑块与所述第一模组42连接，且所述长度检测对射支架45的架体与所述支撑底板41平行，所述长度检测对射支架45两个端点连接有激光测距传感器46。
其中，如图3所示所述直径检测装置5，包括与所述测试平台3连接的直径检测旋转平台51和第二模组52，所述第二模组包括与所述测试平台3连接的竖直第二模组521和与所述竖直第二模组521通过滑块连接的水平第二模组522，所述水平第二模组522下方连接有定位架53，所述定位架53中心有圆形开口，所述水平第二模组522上方通过滑块连接有两个对称的直径扫描架54，所述直径扫描架54端点均设有位置相互对称的直径传感器55。
其中，如图4所示所述电阻率检测装置6，包括与所述测试平台3连接的电阻率检测旋转平台61和三坐标模组62，所述三坐标模组的X向模组621与所述测试平台3连接，Y向模组622通过滑块与所述X向模组621连接，Z向模组623通过滑块与所述Y向模组622连接，Z向模组623一端与探头63相连，所述探头63上设有四个测电阻率探针64相连。
其中，如图5所示所述少子寿命检测装置7包括与所述测试平台3连接的测量支架71和固定支架72，所述固定支架72上设有气缸73，所述气缸73与呈“Z”型的移动支架75的下水平架相连，所述固定支架72上设有移动滑轨74，所述移动支架75的下水平架通过滑块与所述移动滑轨74连接，所述气缸73可控制所述移动支架75在所述移动滑轨74上滑动，所述移动支架75的上水平架为两个对称并且向内侧倾斜的两个架体，每个所述架体均设有一个双头泵76，所述测量支架71上设有检测区78，所述检测区78上设有两个对称的触点77。
其中，所述搬运机械手1、W型取放料装置2、长度检测装置4、直径检测装置5、电阻率检测装置6和少子寿命检测装置7，完全集成在自动化测试设备的整体平台上。
本发明的具体实施方式：
1.通过自动化控制，通过搬运机械手1的转盘轴17带动底座转盘12在水平面上的转动，将搬运机械手1转动至待测晶体托架21位置，连杆臂轴18带动连杆臂13在竖直面上的转动，使连杆臂13前探以便将机械臂14移至待测晶体托架21位置，机械臂14通过机械臂轴19带动机械臂14的下降将机械腕15移至待测晶体的抓取适当位置，臂腕连接轴110和机械腕轴111调节机械腕15和抓取手16的抓取位置，对待侧晶体实现抓取。
2.搬运机械手1将待测晶体转运至长度检测装置4上，两个托辊平台44通过滑道43根据晶体尺寸调节两个托辊平台44之间距离，托辊平台44上水平放置晶体，利用第一模组42调节长度检测对射支架45高度，控制长度检测对射支架45上的激光测距传感器46与晶体对中，测量晶体长度。
3.将长度检测装置4的晶体利用搬运机械手1转运至直径检测装置5上，晶体竖直放置在直径检测旋转平台51上，利用第二模组52调节直径扫描架54上的直径传感器55的间距和升降高度，测量晶体直径。
4.将直径检测装置5上的晶体利用搬运机械手1转运至电阻率检测装置6上，晶体竖直放置在电阻率检测旋转平台61上，利用三坐标模组62调节探头63的位置升降和移动，利用探头63上的四个测电阻率探针64，在晶体预设位置检测晶体电阻率。
5.通过气缸73控制移动支架75在移动滑轨74上滑动，调节移动支架75的位置，通过双头泵76按照预设频率滴水到两个触点77上，而后将电阻率检测装置6上的晶体利用搬运机械手1转运至少子寿命检测装置7上，晶体竖直放置在测量支架71上的两个触点77上，测量晶体少子寿命。
6.根据检测结果是否合格，搬运机械手1将检测后的晶体，转运至不合格晶体托架22或合格晶体托架23上。
7.电脑主机将测试的数据按照控制图表的形式在显示器上输出。
本发明的自动化测量晶体长度、直径、电阻率和少子寿命的测试设备能够实现不同规格晶体质量各影响因素的测试，有效地避免了测试位置不固定、出错率高、采集不确定性等弊端,避免了人为测试带来的测试误差，提高测试准确度，节约工作时间，解决人工成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种晶体自动检验设备及方法，其特征在于：包括搬运机械手(1)、W型取放料装置(2)、测试平台(3)、长度检测装置(4)、直径检测装置(5)、电阻率检测装置(6)和少子寿命检测装置(7)，所述W型取放料装置(2)包括待测晶体托架(21)，不合格晶体托架(22)和合格晶体托架(23)，所述待测晶体托架(21)、不合格晶体托架(22)、合格晶体托架(23)和测试平台(3)呈环形摆放于所述搬运机械手(1)四周，且与所述搬运机械手(1)的距离均不超出所述搬运机械手(1)的夹取工作范围，所述长度检测装置(4)、直径检测装置(5)、电阻率检测装置(6)和少子寿命检测装置(7)依次设于所述测试平台(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种晶体自动检验设备及方法，其特征在于：所述搬运机械手(1)包括底座(11)，所述底座(11)通过竖直的转盘轴(17)连接有底座转盘(12)，所述底座转盘(12)通过所述转盘轴(17)实现转动，保证所述搬运机械手(1)水平面上的转动，所述底座转盘(12)通过水平的连杆臂轴(18)连接有连杆臂(13)，所述连杆臂(13)通过所述连杆臂轴(18)实现转动，保证所述搬运机械手(1)竖直面上的转动，所述连杆臂(13)通过水平的机械臂轴(19)连接有机械臂(14)，所述机械臂(14)通过机械臂轴(19)实现转动，保证机械臂(14)的抬起和下降，所述机械臂(14)端部通过臂腕连接轴(110)连接有机械腕(15)，所述机械腕(15)通过臂腕连接轴(110)沿所述机械臂(14)的中心轴转动，所述机械腕(15)端部通过与所述机械腕(15)垂直的机械腕轴(111)连接有抓取手(16)，所述抓取手(16)通过所述机械腕轴(111)实现转动，保证所述抓取手(16)的抬起和下降。
3.根据权利要求2所述的一种晶体自动检验设备及方法，其特征在于：所述长度检测装置(4)包括与所述测试平台(3)连接的支撑底板(41)和第一模组(42)，所述支撑底板(41)上设有两条对称的滑道(43)，两条所述滑道(43)分别在所述第一模组(42)两侧，两个水平设置的托辊平台(44)通过两条所述滑道(43)与所述支撑底板(41)连接，且所述托辊平台(44)与所述滑道(43)垂直，呈U型的长度检测对射支架(45)通过滑块与所述第一模组(42)连接，且所述长度检测对射支架(45)的架体与所述支撑底板(41)平行，所述长度检测对射支架(45)两个端点连接有激光测距传感器(46)。
4.根据权利要求3所述的一种晶体自动检验设备及方法，其特征在于：所述直径检测装置(5)，包括与所述测试平台(3)连接的直径检测旋转平台(51)和第二模组(52)，所述第二模组包括与所述测试平台(3)连接的竖直第二模组(521)和与所述竖直第二模组(521)通过滑块连接的水平第二模组(522)，所述水平第二模组(522)下方连接有定位架(53)，所述定位架(53)中心有圆形开口，所述水平第二模组(522)上方通过滑块连接有两个对称的直径扫描架(54)，所述直径扫描架(54)端点均设有位置相互对称的直径传感器(55)。
5.根据权利要求4所述的一种晶体自动检验设备及方法，其特征在于：所述电阻率检测装置(6)，包括与所述测试平台(3)连接的电阻率检测旋转平台(61)和三坐标模组(62)，所述三坐标模组的X向模组(621)与所述测试平台(3)连接，Y向模组(622)通过滑块与所述X向模组(621)连接，Z向模组(623)通过滑块与所述Y向模组(622)连接，Z向模组(623)一端与探头(63)相连，所述探头(63)上设有四个测电阻率探针(64)相连。
6.根据权利要求5所述的一种晶体自动检验设备及方法，其特征在于：所述少子寿命检测装置(7)包括与所述测试平台(3)连接的测量支架(71)和固定支架(72)，所述固定支架(72)上设有气缸(73)，所述气缸(73)与呈“Z”型的移动支架(75)的下水平架相连，所述固定支架(72)上设有移动滑轨(74)，所述移动支架(75)的下水平架通过滑块与所述移动滑轨(74)连接，所述气缸(73)可控制所述移动支架(75)在所述移动滑轨(74)上滑动，所述移动支架(75)的上水平架为两个对称并且向内侧倾斜的两个架体，每个所述架体均设有一个双头泵(76)，所述测量支架(71)上设有检测区(78)，所述检测区(78)上设有两个对称的触点(77)。
7.根据权利要求6所述的一种晶体自动检验设备及方法，其特征在于：所述搬运机械手(1)、W型取放料装置(2)、长度检测装置(4)、直径检测装置(5)、电阻率检测装置(6)和少子寿命检测装置(7)，完全集成在自动化测试设备的整体平台上。
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