CN113091657A - 平面度测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种平面度测试仪,包括:箱体,所述箱体的顶端安装有治具,所述治具用于放置测试物体,所述箱体的顶端端面开设有与所述治具位置相对的测试口;运动机构,运动机构,设置在所述箱体内,所述运动机构上安装有视觉定位单元和检测单元,所述运动机构用于调整视觉定位单元和检测单元的位置;所述检测单元用于通过所述测试口获取治具上的测试物体的表面平面度;所述视觉定位单元用于通过所述测试口获取治具上的测试物体的不同检测区域的图像。本发明具有操作方便快捷且测试效率和测试精度高,能够实现不同模组芯片的平面度测量的优点。
Description
技术领域
本发明涉及平面度检测设备技术领域,具体地涉及一种平面度测试仪。
背景技术
随着生产技术的发展,尖端科技对小型电子原件(如模组芯片)生产的技术要求越来越高,其中,对模组芯片的平面度要求也更加的严格,对于制造出的模组芯片,其公差控制要求在0.12mm范围内,超出该范围的即判定为不良品。模组芯片生产过程中的平面度测量,传统的测量工具是用塞规进行检测或者用三坐标测量仪进行测量,整个测量周期较长,测试效率较低,精度一致性差,同时测量结果一般是离线数据,不能满足现代化生产的需求,工作量大,降低了检测效率,并且,不同的模组芯片检测点位不同,在检测不同模组芯片时,需要对检测点位进行调整,但现有技术中,选取检测点位的方式较为复杂,亟待改进。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种平面度测试仪,该平面度测试仪具有操作方便快捷且测试效率和测试精度高,能够实现不同模组芯片的平面的测量的优点。
为了实现上述目的,本发明提供一种平面度测试仪,包括:
箱体,所述箱体的顶端安装有治具,所述治具用于放置测试物体,所述箱体的顶端端面开设有与所述治具位置相对的测试口;
运动机构,设置在所述箱体内,所述运动机构上安装有视觉定位单元和检测单元,所述运动机构用于调整视觉定位单元和检测单元的位置;
所述检测单元用于通过所述测试口获取治具上的测试物体的表面平面度;
所述视觉定位单元用于通过所述测试口获取治具上的测试物体的不同检测区域的图像。
可选的,所述运动机构为两轴直线运动机构,包括X轴直线模组和Y轴直线模组,所述X轴直线模组和Y轴直线模组的运动方向相互垂直。
可选的,所述检测单元为激光位移传感器,所述检测单元通过向测试物体的表面发射激光束和接收经所述被测表面反射的反射光来获取测试物体的表面平面度。
可选的,所述视觉定位单元包括:
底板,设置在所述运动机构上,
所述底板的端面上设置有成像装置和光线反射镜,所述光线反射镜通过底板上的夹板固定,所述夹板的顶端端面上设置有光源,所述光源用于对检测区域进行补光,所述成像装置通过获取所述光线反射镜反射的检测区域的光线成像。
可选的,所述夹板包括两个相对设置的侧板和与两个侧板固定的横板,两个侧板与所述底板固定,所述横板上设置有透光孔。
可选的,所述光线反射镜为直角棱镜,所述直角棱镜的倾斜面与所述成像装置成像装置和所述透光孔相对,通过透光孔的光线经过直角棱镜的反射后进入成像装置内。
可选的,所述光线反射镜与夹板的固定方式为:所述夹板的侧板的相对面上对称设置有凹槽,所述光线反射镜卡合在所述凹槽内。
可选的,所述成像装置为摄像头、CCD或相机。
可选的,所述检测单元固定设置在所述夹板的侧板或所述夹板的横板上。
可选的,所述箱体的底端对称设置有凸条,所述凸条上设置有箱体定位孔。
在本发明的方案中,通过三轴龙门架机构、多轴机器人或者人工手动等方式将将需要测量平面度的模组芯片放置在治具上,通过设置的视觉定位***获取测试点的位置,通过运动机构改变检测单元的位置,从而可以根据测试要求调整和选取测试点位,检测出模组芯片上不同测试点位的平面度数据,从而得到模组芯片的平面度,具有操作方便快捷且测试效率和测试精度高优点,能够实现不同模组芯片的平面度测量。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:
图1是本发明提供的平面度测试仪的结构示意图;
图2是本发明提供的平面度测试仪的局部结构示意图;
图3是本发明提供的平面度测试仪的夹板结构示意图。
附图标记说明
1-箱体; 2-治具; 3-运动机构; 4-视觉定位单元;
5-检测单元; 11-箱体顶端; 12-测试口, 13-箱体底端;
14-凸条; 31-X轴直线模组; 32-Y轴直线模组; 41-底板;
42-成像装置; 43-夹板; 44-光线反射镜; 45-光源;
431-夹板侧板; 432-夹板横板; 433-透光孔; 434-凹槽;
141-定位孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
在本发明实施例中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、左、右、内、外”通常是指基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。
术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直,而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行,并不是表示该结构一定要完全平行,而是可以稍微倾斜。
术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平、竖直或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
此外,“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确,而是可以有一定的偏差。例如:“大致相等”并不仅仅表示绝对的相等,由于实际生产、操作过程中,难以做到绝对的“相等”,一般都存在一定的偏差。因此,除了绝对相等之外,“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例,其他情况下,除非有特别说明,“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明提供的平面度测试仪的结构示意图;图2是本发明提供的平面度测试仪的局部结构示意图;图3是本发明提供的夹板结构示意图,如图1-3所示的一种平面度测试仪,包括:
箱体1,所述箱体1的顶端11安装有治具2,所述治具2用于放置测试物体,所述箱体1的顶端11端面开设有与所述治具2位置相对的测试口12;
运动机构3,设置在所述箱体1内,所述运动机构3上安装有视觉定位单元4和检测单元5,所述运动机构3用于调整视觉定位单元4和检测单元5的位置;
所述检测单元5用于通过所述测试口12获取治具2上的测试物体的表面平面度;
所述视觉定位单元4用于通过所述测试口12获取治具2上的测试物体的不同检测区域的图像。
在进行平面度测量前,将待测物体通过三轴龙门架机构、多轴机器人或者人工手动等方式将待检测模组芯片放在治具2上,启动测试仪器,运动机构3按照设定的位移路线进行移动,使得所述视觉定位单元4和所述检测单元5到达该次检测的检测点位,由检测单元5向所述检测点位发射激光,得到该检测点位的平面度数据,在这一过程中,可以进行多次测量,取多次测量后的数据的平均值作为该检测点位的平面度信息,测量完成后,再进行下一检测点位的检测,直至所有的检测点位完成平面度的检测,根据检测结果判断待检测模组芯片的平面度是否合格。该检测仪可以设置数据接口,与电脑等处理终端进行连接,用于将所有检测点位得到的平面度检测数据进行汇总,构建出该待测模组芯片的测量数据的拟合平面,直观的得到该待测模组的平面度,并且可以将相应的检测数据和最终得到的平面度进行存储并与该待检测模组芯片的二维码进行身份信息绑定,实现监测数据与产品的溯源,实现自动化测试。
另外,运动机构3的预设的位移路线可以通过检测前的试验获取,具体地,在对该型号的待检测模组芯片进行平面度检测前,在检测仪对应位置安装与待检测模组芯片相匹配的治具2,并将待检测模组芯片放置在治具2上,接通检测仪,通过调节运动机构3,调整检测单元5发射的激光的位置,根据视觉定位单元4获取该检测点位附近区域的完整图像,而由于检测单元5与视觉定位单元4的成像中心的相对位置是固定的,可以通过视觉定位单元4观测该检测点位是否满足检测要求,并记录在该点位时所述运动机构3的位移量或者位置坐标,重复上述方式,确定多组检测点位和多组检测点位对应的所述运动机构3的位移量或者位置坐标后,将运动机构3设置为按照预设的位移量或者位置坐标进行运动,进行各个检测点位的平面度数据的检测。
所述模组芯片可以是NB-IOT模组,4G通信模组等。
更进一步地,所述治具2与所述测试口12位置相对。具体地,所述测试口12的形状和所述治具2的形状均可以设置为方形、圆形、椭圆形、菱形、平行四方形或梯形等,所述治具2与所述箱体1可以通过螺钉进行可拆卸式的安装,所述治具2中部设置有中空的凹槽,所述凹槽用于卡合放置所述待检测模组,所述治具的凹槽部分完全位于所述测试口内,使得所述治具2的中心与所述测试口12的中心处于同一竖直平面上或者处于同一竖直线上。
进一步地,所述运动机构3为两轴直线运动机构,包括X轴直线模组31和Y轴直线模组32,所述X轴直线模组31和Y轴直线模组32的运动方向相互垂直。具体地,在本实施方式中,所述Y轴直线模组32固定设置在所述箱体1内部底端13端面上,所述X轴直线模组31可滑动连接在所述Y轴直线模组32上,使得所述X轴直线模组31可以沿所述Y轴直线模组32进行滑动,所述X轴直线模组31上可滑动设置有视觉定位单元4和检测单元5。更进一步地,所述X轴直线模组31和所述Y轴直线模组32内均设置有驱动电机(未示出),所述驱动电机(未示出)连接丝杆(未示出)和对应的滑块(未示出),从而实现所述X轴直线模组31和所述Y轴直线模组32沿相互垂直的方向运动。
进一步地,所述检测单元5为激光位移传感器,通过向测试物体的表面发射激光束和接收经所述被测表面反射的反射光来获取测试物体的表面平面度。具体地,平面度的检测可以直接使用激光位移传感器利用激光三角测量法进行检测,此时,激光位移传感器与待测物体之间的间距小于激光位移传感器的工作间距,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量,激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面,经物体表面散射的激光通过接收器镜头,被内部的CCD接收,根据不同的距离,CCD可以在不同的角度下得到这个光点,根据这个角度及已知的激光和CCD之间的距离,数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离,从而得出该反射点位的平面度数据。
同时,光束在接收元件内通过模拟和数字电路处理,并通过微处理器分析,计算出相应的输出值,并在用户设定的模拟量窗口内,按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出,则在设定的窗口内导通,窗口之外截止。另外,模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um,分辨率更是可达到0.1um的水平。比如ZLDS100类型的传感器,它可以达到0.01%的高分辨率,0.1%的高线性度,9.4KHz的高响应,适应恶劣环境。
进一步地,所述视觉定位单元4包括:
底板41,设置在所述运动机构3上;
所述底板41的端面上设置有成像装置42和光线反射镜44,所述光线反射镜44通过底板41上的夹板43固定,所述夹板43的顶端端面上设置有光源45,所述光源45用于对检测区域进行补光,所述成像装置42通过获取所述光线反射镜44反射的检测区域的光线成像。具体地,在本实施方式中,所述底板41与所述X轴直线模组31固定连接,所述成像装置42为小型摄像机等,并且可以通过数据传输线与外部的电脑等处理终端向连接,将获取的图像传输至电脑处理终端;所述夹板41可以设置为“Π”型夹板,所述光源45可以设置为环形光源,所述光源用于对检测区域进行补光,环形光源的中部可以通过光线。
进一步地,如图3所示,所述夹板43包括两个相对设置的侧板431和与两个侧板431固定的横板432,两个侧板431与所述底板41固定,所述横板432上设置有透光孔433。
具体地,在本实施方式中,所述夹板43的横板上设置透光孔433,透光孔433的中心对应所述环形光源的中心,便于光线通过,并且能够滤除部分杂光,光源45发出的光线照亮待测区域后,包含待测区域信息的光线通过透光孔433,然后到达光线反射镜44,经过光线反射镜44反射90度后,在成像装置42内成像。
进一步地,所述光线反射镜44为直角棱镜,所述直角棱镜的倾斜面与所述成像装置42和所述透光孔433相对,通过透光孔433的光线经过直角棱镜的反射后进入成像装置42内。具体地,所述光线反射镜44的两个呈三角形的面分别与“Π”型夹板的两侧面贴合,并且,所述直角棱镜的倾斜面与所述成像装置42和所述透光孔433相对,采用这种方式,由于光具有直线传输的特性,只有透光孔433正上方的检测区域的光线能够通过透光孔433,进入到反射直角棱镜的斜面,直角棱镜将该光线反射90度后,反射至成像装置42内进行成像,在另一种实施方式中,所述光线反射镜44还可以通过将两个直角面分别与所述成像装置42和所述透光孔433相对的方式进行布置,在另一种实施方式中,所述“Π”型夹板可以设置为方形横板432,但其投影面积小于两个侧板431所围成的面积,且所述横板432固定在两个所述侧板431的端部,保证不遮挡光线反射镜44的倾斜面的中心位置,实现光线的传输,此时,可以使用普通光源进行补光。
进一步地,所述光线反射镜44与夹板43的固定方式为:两个侧板431的相对面上对称开设有凹槽434,所述光线反射镜44卡合在所述凹槽434内。具体地,在夹板43的侧板431的相对面上对称设置有凹槽434,且凹槽434的高度与所述光线反射镜44的直角边的高度相同,方便所述凹槽434将所述光线反射镜44固定,使得通过透光孔433的光线入射到光线反射镜44的倾斜面上,被反射90度后进行到成像装置42内。
进一步地,所述成像装置42为摄像头、CCD或相机。具体地,所述成像装置42用于获取测试物体的待测区域的图像,便于后续确定用于检测平面度的检测点位。
进一步地,所述检测单元固定设置在所述夹板43的侧板431或所述夹板的横板432上。在本实施方式中,所述检测单元5可以设置为多个,可以分别对称设置在所述夹板43的侧板431上或者设置在述夹板43的顶板432的端面上。
进一步地,所述箱体1的底端13对称设置有凸条14,所述凸条14上设置有箱体定位孔141。具体地,通过设置的凸条14和定位孔141,在必要时可以将箱体1进行固定,保证箱体1所处的位置不会改变。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式,但是,本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施例的技术构思范围内,可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外,本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种平面度测试仪,其特征在于,包括:
箱体(1),所述箱体(1)的顶端(11)安装有治具(2),所述治具(2)用于放置测试物体,所述箱体(1)的顶端(11)端面开设有与所述治具(2)位置相对的测试口(12);
运动机构(3),设置在所述箱体(1)内,所述运动机构(3)上安装有视觉定位单元(4)和检测单元(5),所述运动机构(3)用于调整视觉定位单元(4)和检测单元(5)的位置;
所述检测单元(5)用于通过所述测试口(12)获取治具(2)上的测试物体的表面平面度;
所述视觉定位单元(4)用于通过所述测试口(12)获取治具(2)上的测试物体的不同检测区域的图像。
2.根据权利要求1所述的平面度测试仪,其特征在于,所述运动机构(3)为两轴直线运动机构,包括X轴直线模组(31)和Y轴直线模组(32),所述X轴直线模组(31)和Y轴直线模组(32)的运动方向相互垂直。
3.根据权利要求1所述的平面度测试仪,其特征在于,所述检测单元(5)为激光位移传感器,所述检测单元(5)通过向测试物体的表面发射激光束和接收经所述被测表面反射的反射光来获取测试物体的表面平面度。
4.根据权利要求1所述的平面度测试仪,其特征在于,所述视觉定位单元(4)包括:
底板(41),设置在所述运动机构(3)上;
所述底板(41)的端面上设置有成像装置(42)和光线反射镜(44),所述光线反射镜(44)通过底板(41)上的夹板(43)固定,所述夹板(43)的顶端端面上设置有光源(45),所述光源(45)用于对检测区域进行补光,所述成像装置(42)通过获取所述光线反射镜(44)反射的光线成像。
5.根据权利要求4所述的平面度测试仪,其特征在于,所述夹板(43)包括两个相对设置的侧板(431)和与两个侧板(431)固定的横板(432),两个侧板(431)与所述底板(41)固定,所述横板(432)上设置有透光孔(433)。
6.根据权利要求5所述的平面度测试仪,其特征在于,所述光线反射镜(44)为直角棱镜,所述直角棱镜的倾斜面与所述成像装置(42)和所述透光孔(433)相对,通过透光孔(433)的光线经过直角棱镜的反射后进入成像装置(42)内。
7.根据权利要求5所述的平面度测试仪,其特征在于,所述光线反射镜(44)与夹板(43)的固定方式为:两个侧板(431)的相对面上对称开设有凹槽(434),所述光线反射镜(44)卡合在所述凹槽(434)内。
8.根据权利要求4所述的平面度测试仪,其特征在于,所述成像装置(42)为摄像头、CCD或相机。
9.根据权利要求4所述的平面度测试仪,其特征在于,所述检测单元(5)固定设置在所述夹板(43)的侧板(431)或所述夹板的横板(432)上。
10.根据权利要求1所述的平面度测试仪,其特征在于,所述箱体(1)的底端(13)对称设置有凸条(14),所述凸条(14)上设置有箱体定位孔(141)。
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PB01 | Publication | ||
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