CN103322917B - 一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，包括机架、固定于机架上的平台板，平台板上固有透明的基板玻璃，基板玻璃下方设有线光源；平台板上装有XYZ轴直角坐标机器人,机器人的Z轴上装有同步机构，所述线光源装在同步机构上，Z轴上设有一套光学系统，和一套高精度激光测量系统，XYZ轴直角坐标机器人与PLC控制器连接；PLC控制器与工控机连接，并与台板上的声光报警系统连接，工控机与LCD显示器连接；基板玻璃旁边设有基板支承装置。本发明集多种检测功能于一体，能够实现对基板、厚度、模板边长尺寸、正方度等规格进行快速智能高效的检测，结构简单，成本低廉，操作方便，兼容性强，检测速度快，检测精度高。<!--1-->

Description

一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪

技术领域

本发明涉及一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪。

背景技术

目前国内一般对基板规格的检测，包括对基板厚度、模板边长尺寸和正方度的检测都是通过人工采用标尺进行测量的方式，这种接触式检测容易造成基板污染，而采用人工肉眼的方式进行观察，劳动强度大，工人也非常疲劳并容易漏检，采用这种方式检测可控性非常差，最后得到的数据结果不够精确，可靠性差，人工方式的效率低下，并且无法测量厚度数据。而国外虽然有基板规格检测仪器，结构复杂，成本昂贵，同时测试的时间也比较长、测试的效率低下。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，所述基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪集多种检测功能于一体，能够实现对基板的规格如基板厚度、模板边长尺寸、正方度等进行快速智能高效的检测，本发明结构简单，成本低廉，操作方便，兼容性强，检测速度快，检测精度高，并且可以根据基板厚度自动聚焦。

为了本发明，具体采用以下技术方案：

一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，包括机架、固定于机架上的平台板，平台板上固有透明的基板玻璃，所述基板玻璃的下方设有线光源；所述平台板上装有XYZ轴直角坐标机器人,所述XYZ轴直角坐标机器人的Z轴垂直于平台板，X轴与Y轴处于与平台板平行的水平面上，其中X轴垂直于水平线，Y轴平行于水平线，Z轴上安装有一U形同步机构，所述U形同步机构正面开口且两端点固定在Z轴上，也就是说所述U形同步机构的两条平行臂为一上一下径向平行，与所述XYZ轴直角坐标机器人的X轴是平行的；所述平台板在所述U形同步机构开口之间，所述线光源安装在U形同步机构上，即：线光源安装的位置是U形同步机构处于玻璃基板下方的平行臂上；Z轴上固定设置有一套光学系统，所述光学系统由光学镜头和相机构成，相机固定在Z轴上，镜头垂直朝下，其中，光学镜头最好用3.5倍的镜头，相机最好用高分辨率线扫相机，所述线光源和光学镜头中心轴重合；Z轴上还设有一套高精度激光测量系统，所述高精度激光测量系统由高分辨精度探头和放大器、通讯模块构成，高分辨精度探头和放大器固定在Z轴上，位置略低于相机，系统内置的通讯模块可以将获取的测量参数传送给PLC控制器和工控机，其中，高分辨精度探头的分辨精度最好为2μm，所述XYZ轴直角坐标机器人与PLC控制器连接；PLC控制器通过通讯串口和I/O线路与工控机连接，并与台板上的声光报警系统连接，工控机与LCD显示器连接。

所述基板玻璃上设有基板支承装置，基板支承装置包括固定垫块和可移动垫块，其中，固定垫块设置在基板玻璃的旁边，而可移动的垫块可以根据基板的大小而进行相应的位置移动以适应不同大小的基板的放置。这里，垫块最好采用PEEK材质的垫块，这种材质的垫块不容易伤到基板，并且硬度高，不容易被基板压变形，平稳度都非常好。

所述XYZ轴直角坐标机器人的Y轴的另一端可以设置一个与X轴平行的辅助支撑轴，所述辅助支撑轴与Y轴末端垂直叠加并置于Y轴的下方，所述声光报警系统设置在辅助支撑轴上。设置辅助支撑轴是为了使得整个仪器工作时更加平稳。

仪器工作时，由于同步机构的移动时产生的抖动可能会导致光学系统在拍摄照片时影响照片的清晰度，因此本发明在机架中部设置有工形支架，所述工形支架上安装有同步机构防抖支撑系统，用以防止同步机构在移动时的拉动，从而使得光学系统在拍摄照片时图片更清晰，图片质量更稳定。

所述机架下部安装有支承滚轮，安装支承滚轮后，可以很方便的移动检测仪器。

采用本发明能够实现对基板的规格如基板厚度、模板边长尺寸、正方度等进行快速智能高效的检测，并且本发明结构简单，成本比国外同类产品低廉，操作方便，兼容性强，检测速度快，检测精度高，并且可以根据基板厚度自动聚焦。

附图说明

图1：为本发明的正视图；

图2：为本发明的侧视图；

图3：为本发明的俯视图；

图1、图2、图3中包括机架1；平台板2；XYZ轴直角坐标机器人3；同步机构4；同步机构防抖支撑系统5；光学系统6；线光源7；基板支承装置8；基板玻璃9；支撑滚轮10；声光报警系统11；机器人控制系统12；工控机13；LCD显示器14；高精度激光测量系统15；XYZ轴直角坐标机器人的X轴16；XYZ轴直角坐标机器人的Y轴17；XYZ轴直角坐标机器人的Z轴18；辅助支撑轴19。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的一种实施例，参照附图，本实施例包括：机架1、固定于机架上的平台板2，平台板2上安装有基板玻璃9，基板玻璃9下方设有线光源7；平台板上装有XYZ轴直角坐标机器人3,XYZ轴直角坐标机器人3的有效运动行程能覆盖整个最大基板宽幅，Z轴上装有同步机构4，线光源7装在同步机构4上；Z轴上设有一套光学系统6，所述光学系统6由3.5倍镜头和高分辨率线扫相机构成，线光源7与相机固定在同一机械臂即XYZ轴直角坐标机器人的Z轴同步机构4的上下两端确保可同步移动；Z轴上设有一套高精度激光测量系统15，所述高精度激光测量系统15由分辨精度2μm的探头和放大器、通讯模块构成，所述XYZ轴直角坐标机器人3与PLC控制器连接；所述PLC控制器通过RS232通讯串口和I/O与工控机13连接，并与平台板2上的声光报警系统11连接，工控机13与LCD显示器14连接；基板玻璃旁边设有基板支承装置8。为便于调节台板的水平度，减少地面震动对仪器工作时的负面影响，机架下部安装同步机构防抖支撑系统5。为方便仪器移动，机架下部安装支承滚轮10。

工作时，将待检测基板置于相机与线光源7之间的基板玻璃9旁的基板支承装置8上并靠右上角靠紧，版面右下角垫上可移动PEEK垫块，以保证版面平稳。XYZ轴直角坐标机器人3可搭载光学系统6以及线光源7同步移动，同步机构防抖支撑系统5有效保证线光源7在同步运行过程中的抖动幅度，从而提高光学系统6的成像质量。PLC控制器内置机器人控制系统12，机器人控制系统12内预设有机器人的运行轨迹主程序和基板厚度测量正方度等规格的子程序。

通过程序界面在工控机13中输入产品基本规格（基板的长、宽尺寸），工控机13根据上料产品（基板产品）的规格换算出XYZ轴直角坐标机器人3的厚度检测所需的运行轨迹参数并传送给机器人控制系统12，机器人控制系统12接收到的通讯指令后，开始执行厚度检测子程序，经高精度激光测量系统在基板有效区域进行定点测量，得到基板的厚度数据并反馈给工控机13，工控机13根据上料产品的规格换算出XYZ轴直角坐标机器人3基板规格、正方度检测子程序运行所需的数据，并通过通讯方式将基板检测所需的数据传送给机器人控制系统12的动态寄存器内，同时机器人控制系统根据获取的相关参数值可以动态的调整Z轴机器人的上下动作行程量，使得光学系统与基板之间始终得到准确的焦距，以保证拍摄出来的照片有一个稳定的好的品质。

XYZ轴直角坐标机器人3搭载光学系统6以及线光源7运行至基板右上角距离基板8mm位置时给出光学系统6拍照信号，同时XYZ轴直角坐标机器人3以30mm/s的速度匀速运动16.384mm后停止光学系统6的取像，此时，XYZ轴直角坐标机器人3以150mm/s的高速运行至基板左上角距离基板边缘8mm位置时给出光学系统6拍照信号，同时XYZ轴直角坐标机器人3以30mm/s的速度匀速运动16.384mm后停止光学系统6的取像，此时，XYZ轴直角坐标机器人3以150mm/s的高速运行至基板左下角距离基板边缘8mm位置时给出光学系统6拍照信号，同时XYZ轴直角坐标机器人3以30mm/s的速度匀速运动16.384mm后停止光学系统6的取像，此时，XYZ轴直角坐标机器人3以150mm/s的高速运行至基板右下角距离基板边缘8mm位置时给出光学系统6拍照信号，同时XYZ轴直角坐标机器人3以30mm/s的速度匀速运动16.384mm后停止光学系统6的取像，此时，XYZ轴直角坐标机器人3以100mm/s的高速返回等待工位，最终得到4张16.384mm*16.384mm大小的照片。工控机13通过软件算法得到每副图片相邻两条边的交点，将这4点相连得到基板实际边框图形，从而得到待测基板边长数据以及角度数据，将测量出来的基板规格数值（边长数据以及角度数据）、正方度的测量结果再与产品（基板）原有的标准规格数据进行比对，最后判断出基板检测结果是否符合要求，并由声光报警系统11给出声光报警提示操作人员。

当XYZ轴直角坐标机器人3发生故障时和整个版面扫描完毕时，声光报警系统11也给出声光报警提示操作人员。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的几种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，包括机架、固定于机架上的平台板，其特征在于：所述平台板上固有透明的基板玻璃，所述基板玻璃下方设有线光源；所述平台板上装有XYZ轴直角坐标机器人,所述XYZ轴直角坐标机器人的Z轴垂直于平台板，Z轴上安装有一U形同步机构，所述U形同步机构正面开口，所述U形同步机构的两条平行臂上下径向平行且与X轴平行，所述U形同步机构的两端点与Z轴固定连接，所述平台板在所述U形同步机构开口之间，所述线光源安装在U形同步机构处于下方的平行臂上；Z轴上固定设置一套光学系统，所述光学系统由光学镜头和相机构成，所述线光源和光学镜头中心轴重合，Z轴上设有一套高精度激光测量系统，所述高精度激光测量系统由高分辨精度探头和放大器、通讯模块构成，所述XYZ轴直角坐标机器人与PLC控制器连接；PLC控制器通过通讯串口和I/O线路与工控机连接，并与台板上的声光报警系统连接，工控机与LCD显示器连接；所述基板玻璃上设有基板支承装置。

2.根据权利要求1所述的一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，其特征在于：所述光学镜头为3.5倍镜头，所述相机为高分辨率线扫相机。

3.根据权利要求1所述的一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，其特征在于：所述高分辨精度探头的分辨精度为2μm。

4.根据权利要求1所述的一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，其特征在于：基板支承装置包括固定垫块和可移动垫块，其中，固定垫块设置在基板玻璃的旁边。

5.根据权利要求4所述的一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，其特征在于：所述固定垫块和可移动垫块均为PEEK材质的垫块。

6.根据权利要求1所述的一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，其特征在于：所述机架中部设置有与工形支架，所述工形支架上安装有同步机构防抖支撑系统。

7.根据权利要求1所述的一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，其特征在于：所述机架下部安装支承滚轮。

8.根据权利要求1所述的一种基板厚度、规格、正方度高速智能检测仪，其特征在于：所述XYZ轴直角坐标机器人的Y轴的另一端设置有一与X轴平行的辅助支撑轴，所述辅助支撑轴与Y轴末端垂直叠加并置于Y轴的下方，所述声光报警系统设置在辅助支撑轴上。