CN103616585A - 一种基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置 - Google Patents

Abstract

一种基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置，包括承载台、两个探针支架、主控计算机、驱动装载有探针支架的测试头组件在水平面内旋转的细分驱动器、驱动测试头组件在三轴方向移动的三轴步进电机、设置于承载台上方且拍摄方向朝下的摄像头，测试头组件具有使第一、第二探针支架水平镜像移动的第三驱动机构。本发明双探针自动测试仪利用图像定位控制技术进行测试点中点追踪实现双探针的自动定位，从而实现样品两个测试点的自动化定位测试，大大降低了测试人员的劳动强度，提高了测试准确性；本发明定位方式新颖，巧妙地运用转动式测试头组件、移动可张开式双探针，能够准确的将探针定位至待测样品的任意两个测试点，使本发明双探针自动测试装置能够满足测试需要。

Description

一种基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置

技术领域

本发明涉及一种基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置。 

背景技术

探针台对于进行电子元件研究和生产的科研院所和企业来说是非常重要的测试平台。探针测试台可以根据其探针的数量分为单探针、双探针和多探针测试台。其中双探针测试台由于满足基本的电流-电压，电容-电压等测试功能成为了应用最为广泛的探针台。目前双探针的测试台主要分为手动和自动两种。手动测试台探针的定位主要通过人的肉眼观察来进行。对于较小的测试点由于探针对视力的阻挡，给探针的定位带来困难，使得探针出现不良接触，增加接触电阻，这会造成测试结果的不准确。而现有的自动测试平台，由于其针对企业的规则产品，无法实现探针的灵活移动，不具备不规则样品和碎片的测试能力，对于同一条生产线上的不同规格产品就需要多台测试台，增加生产成本，降低生产效率。因此，需要研发新型的自动追踪探针台来实现技术的创新。 

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置。 

为了达到上述目的，本发明提出的一种基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置，包括承载台、第一探针支架、第二探针支架、主控计算机，其特征在于：还包括驱动所述装载有第一探针支架和第二探针支架的测试头组件在水平面内旋转的第一驱动机构、驱动所述测试头组件在三轴方向移动的第二驱动机构、设置于承载台上方且拍摄方向朝下的摄像头，所述第一驱动机构安装于第二驱动机构的下方，所述测试头组件具有使第一、第二探针支架水平镜像移动的第三驱动机构，所述第一至第三驱动机构的控制信号输入端与主控计算机的控制信号输出端连接，驱动所述测试头组件在水平面内旋转的第一驱动机构为细分驱动器，驱动所述测试头在三轴方向移动的第二驱动机构为三轴步进电机，所述第三驱动机构包括设置有两段对称螺纹的丝杆、驱动丝杆转动的电机、对称地螺接在丝杆上的第一移动块、第二移动块，所述第一探针支架、第二探针支架分别安装在第一移动块、第二移动块下方。 

本发明基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置，进一步的改进在于： 

1、所述第一探针支架、第二探针支架上分别安装有第一探针、第二探针，所述第一、第二探针的信号输出端连接测试仪。

2、所述承载台为具有真空抽气口的金属承载台，该金属承载台接地，真空抽气口经管路连接抽真空设备。 

3、本装置还具有壳体，所述承载台、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第一探针支架、第二探针支架、及摄像头均设置于壳体内。 

此外本发明还提供了上述基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置的样品测试方法，具体包括如下步骤： 

第一步、将样品放置于承载台；

第二步、样品在真空设备抽气后形成的负压环境下被吸附固定在承载台上；

第三步、摄像头采集样品图像，传送至主控计算机予以显示，并将计算机显示区域的像素点坐标与承载台坐标建立对应关系；

第四步、测试人员利用鼠标在图像上点选待测样品上任意两测试点；

第五步、获取两测试点连线的中点坐标位置，通过三轴步进电机驱动测试头组件移动至两测试点连线的中点的上方，使两探针支架的对称中心与两测试点连线中点位于同一垂线上，

第六步、计算两测试点之间连线与承载台坐标系X轴的夹角，通过细分驱动器旋转测试头组件相应的角度，使与两探针的连线与两测试点连线共面；

第七步、计算两测试点之间相隔像素数量，并将其转化为承载台坐标系下的距离值，通过电机转动丝杆张开第一、第二探针支架，使探针支架上安装的探针之间的张开距离与两测试点距离相等，从而确保两探针分别位于两测试点正上方；

第八步、通过三轴步进电机驱动测试头组件下压，使探针到达测试点位置，完成自动定位测试。

由于三轴步进电机、细分驱动器和转动丝杆的电机可单独进行控制，为了缩短定位时间，提高测试效率，本发明样品测试方法中，第五步、第六步、第七步可同时进行。 

本发明双探针自动测试仪利用图像定位控制技术进行测试点中点追踪实现双探针的自动定位，从而实现样品两个测试点的自动化定位测试，大大降低了测试人员的劳动强度，提高了测试准确性；本发明定位方式新颖，巧妙地运用转动式测试头组件、移动可张开式双探针，能够准确的将探针定位至待测样品的任意两个测试点，使本发明双探针自动测试装置能够满足测试需要；并且，本发明吸力式承载台可以固定破碎的样品，避免在测试过程中的样品移动；摄像头用于拍摄硅片的位置及形状，可通过图像进行定位，实现设备的碎片处理功能。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。 

图1是本实施例装置的结构示意图。 

图中标号示意如下： 

1-底座，2-承载台、3-第一探针支架、4-第二探针支架，5-主控计算机，6-摄像头，7-三轴步进电机，8-细分驱动器，9-电机，10-第一探针，11-第二探针，12-壳体，13-丝杆，14-真空泵，15-第一移动块，16-第二移动块，17-测试仪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。 

产品实施例

如图1所示，本实施例基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置，包括壳体12、底座1、承载台2、第一探针支架3、第二探针支架4、主控计算机5、驱动装载有第一探针支架3和第二探针支架4的测试头组件在水平面内旋转的细分驱动器8（第一驱动机构）、驱动测试头组件在三轴方向移动的三轴步进电机7（第二驱动机构）、设置于承载台2上方且拍摄方向朝下的摄像头6，细分驱动器8安装于三轴步进电机7的下方。承载台2为具有真空抽气口的金属承载台，该金属承载台接地，真空抽气口经管路连接真空泵13。测试头组件具有使第一探针支架3、第二探针支架4水平镜像移动的第三驱动机构，第一至第三驱动机构的控制信号输入端与主控计算机5的控制信号输出端连接。承载台2、细分驱动器8、三轴步进电机7、第三驱动机构、第一探针支架3、第二探针支架4、及摄像头6均设置于壳体内。本实施例中，第三驱动机构包括设置有两段对称螺纹的丝杆13、驱动丝杆13转动的电机9、对称地螺接在丝杆13上的第一移动块15、第二移动块16，第一探针支架3、第二探针支架4分别安装在第一移动块15、第二移动块16下方。如图1所示，第一探针支架3、第二探针支架4上分别安装有第一探针10、第二探针11，所述第一探针10、第二探针11的信号输出端连接测试仪17。

本例中探针可选用金、铜、银等金属探针，所述探针具有可伸缩特性，可用于测试硅片的电流-电压、串联电阻、电压-电容，测试仪可选用晶体管测试仪、LCR测试仪、阻抗分析仪等多种测试仪。除此以外，还可根据测试需要选择相应类型的探针，以满足各种样品的各种目标测试。 

方法实施例

发明实施例基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置的测试方法，具体包括如下步骤： 

第一步、将样品放置于承载台2，本例中选用已制备完的铁电电容器样品，其上极板为0.5mm*0.5mm的铂电极，下极板为淀积于硅片上的铂镀层；

第二步、样品在真空设备抽气后形成的负压环境下被吸附固定在承载台2上；

第三步、摄像头6采集样品图像，传送至主控计算机5予以显示，并将计算机显示区域的像素点坐标与承载台坐标建立对应关系；

第四步、测试人员利用鼠标在图像上点选待测样品上一个上极板点及下极板区的任意一点作为测试点；

第五步、获取两测试点连线的中点坐标位置，通过三轴步进电机7驱动测试头组件移动至两测试点连线的中点的上方，使两探针支架的对称中心与两测试点连线中点位于同一垂线上，

第六步、计算两测试点之间连线与承载台坐标系X轴的夹角，通过细分驱动器8旋转测试头组件相应的角度，使与两探针的连线与两测试点连线共面；

第七步、计算两测试点之间相隔像素数量，并将其转化为承载台坐标系下的距离值，通过电机9转动丝杆张开第一、第二探针支架4，使探针支架上安装的探针之间的张开距离与两测试点距离相等，从而确保两探针分别位于两测试点正上方；

第八步、通过三轴步进电机7驱动测试头组件下压，使探针到达测试点位置，进行电压-电容测试，测试结果在安捷伦4284A 精密 LCR 测试仪17上进行显示；

本例中，第五步、第六步、第七步同时进行。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。 

Claims (6)

1. 一种基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置，包括承载台、第一探针支架、第二探针支架、主控计算机，其特征在于：还包括驱动所述装载有第一探针支架和第二探针支架的测试头组件在水平面内旋转的第一驱动机构、驱动所述测试头组件在三轴方向移动的第二驱动机构、设置于承载台上方且拍摄方向朝下的摄像头，所述第一驱动机构安装于第二驱动机构的下方，所述测试头组件具有使第一、第二探针支架水平镜像移动的第三驱动机构，所述第一至第三驱动机构的控制信号输入端与主控计算机的控制信号输出端连接，驱动所述测试头组件在水平面内旋转的第一驱动机构为细分驱动器，驱动所述测试头在三轴方向移动的第二驱动机构为三轴步进电机，所述第三驱动机构包括设置有两段对称螺纹的丝杆、驱动丝杆转动的电机、对称地螺接在丝杆上的第一移动块、第二移动块，所述第一探针支架、第二探针支架分别安装在第一移动块、第二移动块下方。

2. 根据权利要求1所述的基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置，其特征在于：所述第一探针支架、第二探针支架上分别安装有第一探针、第二探针，所述第一、第二探针的信号输出端连接测试仪。

3. 根据权利要求1所述的基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置，其特征在于：所述承载台为具有真空抽气口的金属承载台，该金属承载台接地，真空抽气口经管路连接抽真空设备。

4. 根据权利要求1所述的基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置，其特征在于：还具有壳体，所述承载台、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第一探针支架、第二探针支架、及摄像头均设置于壳体内。

5. 基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置的样品测试方法，具体包括如下步骤：

第一步、将样品放置于承载台；

第二步、样品在真空设备抽气后形成的负压环境下被吸附固定在承载台上；

第三步、摄像头采集样品图像，传送至主控计算机予以显示，并将计算机显示区域的像素点坐标与承载台坐标建立对应关系；

第四步、测试人员利用鼠标在图像上点选待测样品上任意两测试点；

第五步、获取两测试点连线的中点坐标位置，通过三轴步进电机驱动测试头组件移动至两测试点连线的中点的上方，使两探针支架的对称中心与两测试点连线中点位于同一垂线上，

第六步、计算两测试点之间连线与承载台坐标系X轴的夹角，通过细分驱动器旋转测试头组件相应的角度，使与两探针的连线与两测试点连线共面；

第七步、计算两测试点之间相隔像素数量，并将其转化为承载台坐标系下的距离值，通过电机转动丝杆张开第一、第二探针支架，使探针支架上安装的探针之间的张开距离与两测试点距离相等，从而确保两探针分别位于两测试点正上方；

第八步、通过三轴步进电机驱动测试头组件下压，使探针到达测试点位置，完成自动定位测试。

6. 根据权利要求5所述基于中点追踪的图像定位控制双探针自动测试装置的样品测试方法，其特征在于：所述第五步、第六步、第七步同时进行。