CN105302063B - 划片机搭载机械视觉调整装置 - Google Patents
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Abstract
一种划片机搭载机械视觉调整装置，该装置包括有安装机座，电子显微镜，其技术要点是：在安装机座上设置有直线导轨，在直线导轨上设置有承载电子显微镜的显微镜安装座及限位卡具，在电子显微镜的侧部还设置有一沿直线导轨行走的调节装置及锁紧装置，在电子显微镜镜头的前端设置有一光线折射装置；调节装置包括：在安装机座上设置有一齿条，在显微镜安装座上设置有通过调节旋钮带动的齿轮，齿轮与齿条相啮合的调节装置。该结构设计合理，操作容易，调节方便，不仅能实现划片机视觉焦距调整固定，对划片机的切割作业提供可靠的质量保障，还降低电子显微镜头受污染，从而降低了维修成本，明显提升了划片机的工作效率和减少操作人员的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械视觉成像的相关调整技术领域，特别是一种集自动化控制技术、数字电子技术、机械设计与制造技术于一体的划片机搭载机械视觉调整装置。它适用于划片机平台的视觉焦距调整过程，也可用于其它同类设备的调整过程。
背景技术
砂轮划片机是加工各种半导体等圆晶基片及其他类似基片的专用切割设备，它是半导体生产过程中一个重要的装备，主要用于半导体芯片、热敏电阻、B超换能头、太阳能电池等产品的加工。砂轮划片机是利用微细颗粒金刚石粉末制成的厚度最小为0.02mm的薄片砂轮刀，在0.1～400m/s的切割线速度下，使砂轮刀片沿被切件的分割线切进。有的只切进硅片厚度的一半，然后再采用人工掰断的方法分开，也有采用切透整个硅片厚度的方法分开。在工控机控制下的X、Y、Z、θ四个方向微电机的精密驱动下，通过X、Y、Z向的往复运动以及θ向的转动，按照预设的尺寸将大晶园分割，从而得到单个的小管芯。切割过程中需要通过冷却液来带走砂轮和工件间接触区的摩擦热、清理砂轮、冲走磨屑和润滑磨削部位。划片工作时，砂轮刀片外沿相对于工作平台的高度，是一个很重要的定位指标。如果这个指标的误差过大，会影响划片的加工质量，不但会降低生产效率，还会增加制造成本和操作人员的劳动强度。
目前，国内、外的划片机视觉焦距的调整一般使用以下两种方式：
一是螺纹传动调整形式。将回转运动变为直线运动的形式，限制住除却螺杆竖直方向回转运动之外的其他五个自由度，让螺杆仅能以一轴线做回转运动，利用螺杆的回转运动带动螺纹滑块沿螺杆轴线方向上下运动，将传递视觉信号的电子显微镜头固定在螺纹滑块上，旋转螺杆带动螺纹滑块上下运动，调整电子显微镜头与被拍摄物间的相对距离，用以达到调整焦距的目的。但是这种传动为间歇性工作，工作时间较长，工作效率较低。并且螺纹传动属于滑动螺旋，螺旋传动容易发生螺纹磨损、螺杆断裂、螺纹牙根损坏等失效形式。一旦发生失效，机构将无法正常工作。这种传动形式传动效率低，传动精度低，相对运动表面磨损较快。
二是齿轮齿条燕尾槽滑块机构。这种机构可以将回转运动转变为直线运动，并且利用燕尾槽结构保证直线运动的精度。这种传动形式有别于螺纹传动，即回转轴线垂直于直线运动的方向。通过调节相对于机架静止的齿轮，实现与齿条构件固定的电子显微镜头的上下移动，用以达到调节视觉显微焦距的目的。将齿轮齿条滑块机构调节到理想的工作位置时，紧固锁紧装置。燕尾槽机构的优点是工作精度高，承载能力大。缺点是不易加工，加工成本高，加工后检测方式比较复杂。
以上两种视觉焦距调整方式，都是将电子显微镜垂直于工作台面固定布置的。这种布置方式因为电子显微镜头距离切割工作区域较近，容易受到工作时产生的水雾、粉尘等杂质的污染，为电子显微镜成像的准确性带来误差，需要经常更换被污染的电子显微镜头，会增加设备的成本，额外延长工作时间，使视觉成像焦距调整工作复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种集自动化控制技术、数字电子技术、机械设计与制造技术于一体的划片机搭载机械视觉调整装置。
本发明的目的是这样实现的一种划片机搭载机械视觉调整装置，该装置包括有安装机座，电子显微镜，其特征在于：在安装机座上设置有一直线导轨，在直线导轨上设置有承载电子显微镜的显微镜安装座及限位卡具，在电子显微镜的侧部还设置有一沿直线导轨行走的调节装置及锁紧装置，在电子显微镜镜头的前端设置有一光线折射装置；所述调节装置包括：在安装机座上设置有一齿条，在显微镜安装座上设置有一通过调节旋钮带动的齿轮，齿轮与齿条相啮合的调节装置。
本发明所述锁紧装置包括：调节旋钮是通过转轴带动齿轮转动的，该转轴是通过一限位套定位在安装机座上，在限位套上设置有一能锁紧转轴的紧定螺钉。
其主要技术特点：本发明的将显微镜及安装组件都装在精密板式直线导轨上，利用直线导轨的运动平顺性来保证显微镜在调节过程中不发生明显振荡，并且，直线导轨的良好耐磨性能够确该发明不需要经常更换零件，降低产品成本，提升工作效率。本发明中将电子显微镜创新性的水平放置，为了实现传统方式的视觉采集，利用三棱镜的折射原理，可以使电子显微镜远离切割区域，降低了显微镜头被水雾、粉尘污染的可能性。在电子显微镜头前增加一个光线折射装置，实现显微镜与被采集物之间的光路发生90°折射。
本发明是利用齿轮齿条机构将圆周运动转变为直线运动，选用小模数齿轮齿条有利于移动距离的微量调整。在移动到合适距离后，旋紧调节装置上的紧定螺母将整套机构固定住。
这种显微镜放置方式能够将电子显微镜远离切割区域，通过这种方式减少切割时产生的灰尘与水雾飞溅到电子显微镜头上。本发明中的调节装置采用齿轮齿条结构，这种结构传动平稳、效率高、寿命长。本发明结构设计合理，解决了现有技术中存在的传动效率低、传动精度低、运动磨损快、加工复杂成本高、镜头易污染等缺陷。其操作容易、调节方便，不仅能实现划片机视觉焦距调整固定，对划片机的切割作业提供可靠的质量保障，还能降低电子显微镜头受污染的可能，从而降低了维修成本，明显提升了划片机的工作效率和减少操作人员的劳动强度。
通过调节齿轮齿条完成显微镜焦距的粗调工作，当焦距调节到大致范围时，利用锁紧装置将电子显微镜与安装机座相对固定，通过调节电子显微镜自身的焦距调节装置，将焦距调节到理想大小。该装置相比现有的调节装置，具有便于调节、工作稳定、降低故障率等优点。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的光路折射原理图；
图2是本发明的结构示意简图；
图3是图2的俯视图；
图4是图2的后视图。
图中主要部件说明：1安装机座，2电子显微镜，3显微镜安装座及限位卡具，4光线折射装置，5精密板式直线导轨，6调节旋钮，7齿轮，8齿条，9内六角紧定螺钉，10限位套。
下面将结合附图通过实例，对本发明作进一步详细说明，但下述实例仅仅是本发明的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
由图1-4所示，图中的1为安装机座，2为电子显微镜，在安装机座1上设置有一精密板式直线导轨5，在精密板式直线导轨5上设置有承载电子显微镜2的显微镜安装座及限位卡具3，在电子显微镜2的侧部还设置有一沿直线导轨行走的调节装置及锁紧装置，在电子显微镜2镜头的前端设置有一光线折射装置4；所述调节装置包括：在安装机座1上设置有一齿条8，在显微镜安装座及限位卡具3上设置有一通过调节旋钮6带动的齿轮7，齿轮7与齿条8相啮合的调节装置；本发明所述锁紧装置包括：调节旋钮6是通过转轴带动齿轮7转动的，该转轴是通过一限位套10定位在安装机座及限位卡具3上，在限位套10上设置有一能锁紧转轴的内六角紧定螺钉9。
其工作原理为：该装置将电子显微镜2及显微镜安装座及限位卡具3安装在精密板式直线导轨5上，利用精密板式导轨5的运动平顺性和位移偏差较小等优点，来保证视觉成像的稳定性。齿轮7和齿条8分别固定在显微镜安装座及限位卡具3和安装基座1上， 通过旋转调节旋钮6带动齿轮7旋转，进一步带动齿条8前后移动，实现电子显微镜水平方向的前后移动，用以达到实现调节焦距的目的。将电子显微镜组件调节到理想的工作位置之后，通过旋紧齿轮轴安装座上的内六角紧定螺钉9将齿轮轴相对固定，从而确保电子显微镜2及显微镜安装座及限位卡具3与安装机座1相对固定，确保整机工作时，视觉成像不发生变化，保证工作质量。该装置的光线折射装置4是由三棱镜及安装架组成，利用三棱镜的90°折射特性将原有的垂直光路改为水平光路，这种水平放置的电子显微镜组件可以避免竖直放置时，因为重力的原因导致电子显微镜2及显微镜安装座及限位卡具3的位置发生变化，从而确保视觉成像工作的准确性，能够准确的将被切割的物体图像传递到显示屏上。
Claims (2)
1.一种划片机搭载机械视觉调整装置，该装置包括有安装机座，电子显微镜，其特征在于：在安装机座上设置有一直线导轨，在直线导轨上设置有承载电子显微镜的显微镜安装座及限位卡具，在电子显微镜的侧部还设置有一沿直线导轨行走的调节装置及锁紧装置，在电子显微镜镜头的前端设置有一光线折射装置；所述调节装置包括：在安装机座上设置有一齿条，在显微镜安装座上设置有一通过调节旋钮带动的齿轮，齿轮与齿条相啮合。
2.根据权利要求1所述的划片机搭载机械视觉调整装置，其特征在于：所述锁紧装置包括：调节旋钮是通过转轴带动齿轮转动的，该转轴是通过一限位套定位在安装机座上，在限位套上设置有一能锁紧转轴的紧定螺钉。
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