CN105643109B - 一种五轴立体自动激光雕刻设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种五轴立体自动激光雕刻设备及方法，该设备主要由五轴机械手、治具、视觉系统、激光雕刻系统、显示屏、工控机及附件等装置组成。该装置通过五轴机器人来实现治具的翻转、移动和调整；治具上的芯片先经过视觉系统进行数据采集，内部算法处理，优化雕刻路径，启动激光雕刻系统进行激光雕刻。该设备主要用于检测/分割高端立体封装SIP芯片模块镀金工艺处理后的引脚，解决手动SIP芯片模块检测/分割低可靠性和高单位成本的问题。目前国内外未见有成熟的专门用于高端立体封装SIP芯片模块引脚分割的高端智能全自动设备，故研发该类产品对提升我国芯片与封装测试行业在国际市场上的竞争力具有非凡意义。

Description

一种五轴立体自动激光雕刻设备及方法
技术领域
本发明属于激光雕刻技术领域，具体涉及一种五轴立体自动激光雕刻设备及方法。
背景技术
激光雕刻加工是利用数控技术为基础，激光为加工媒介。加工材料在激光照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，达到加工的目的。激光加工特点：与材料表面没有接触，不受机械运动影响，表面不会变形，一般无需固定。不受材料的弹性、柔韧影响，方便对软质材料。加工精度高，速度快，应用领域广泛。
而另一方面，在用于检测/分割高端立体封装SIP芯片模块镀金工艺处理后的引脚方面，往往只能通过手动SIP芯片模块检测/分割来实现，这样就会带来低可靠性和高单位成本的问题。目前国内外未见有成熟的专门用于高端立体封装SIP芯片模块引脚分割的高端智能全自动设备，故研发该类产品对提升我国芯片与封装测试行业在国际市场上的竞争力具有非凡意义。
发明内容
本发明的目的提供一种五轴立体自动激光雕刻设备及方法，结合其具体方法解决了通过手动SIP芯片模块检测/分割来实现会带来低可靠性和高单位成本、国内外未见有成熟的专门用于高端立体封装SIP芯片模块引脚分割的高端智能全自动设备的问题。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种五轴立体自动激光雕刻设备及方法的解决方案，具体如下：
一种五轴立体自动激光雕刻设备，包括五轴机械手、治具、视觉系统、激光雕刻系统、显示屏、工控机，芯片用来设置在冶具上，冶具处在五轴机械手的可夹持范围内，在五轴机械手夹持冶具运行时芯片能位于视觉系统下，并且能把芯片移动到激光雕刻位置，而工控机同五轴机械手和显示屏相连接。
所述的五轴立体自动激光雕刻设备的方法为工控机控制五轴机器手夹持住设置有芯片的冶具，工控机再通过控制五轴机器手来实现治具的翻转、移动和调整；以此来让治具上的芯片先经过视觉系统进行数据采集，内部算法处理，优化雕刻路径，然后启动激光雕刻系统对芯片进行激光雕刻来实现四面加工。
目前国内外未见有成熟的专门用于高端立体封装SIP芯片模块引脚分割的高端智能全自动设备，故研发该类产品对提升我国芯片与封装测试行业在国际市场上的竞争力具有非凡意义。本发明主要用于检测/分割高端立体封装SIP 芯片模块镀金工艺处理后的引脚，解决手动SIP芯片模块检测/分割低可靠性和高单位成本的问题。
附图说明
图1是本发明的五轴立体自动激光雕刻设备的主视图。
图2是本发明的五轴立体自动激光雕刻设备的俯视图。
图3是本发明的五轴立体自动激光雕刻设备的立体图。
在附图中，1表示五轴机械手，2表示冶具，3表示视觉系统，4表示激光雕刻系统。
具体实施方式
下面结合附图对本专利作进一步详细说明
如图1-图3所示，五轴立体自动激光雕刻设备，包括五轴机械手、治具、视觉系统、激光雕刻系统、显示屏、工控机，芯片用来设置在冶具上，冶具处在五轴机械手的可夹持范围内，在五轴机械手夹持冶具运行时芯片能位于视觉系统下，并且能把芯片移动到激光雕刻位置，而工控机同五轴机械手和显示屏相连接。
由五轴机械手带动治具上的芯片来到视觉系统下，进行视觉定位，然后五轴机械手移动到激光雕刻位置进行雕刻，工控机对五轴机械手进行控制，并反馈到显示屏上进行显示。
所述的五轴机器手能够被五轴设备所替代；所述的芯片为3D SIP芯片。
所述的五轴立体自动激光雕刻设备还包括有附件。
所述激光雕刻系统的重复频率为0-50khz,最小刻线为0.03mm。
所述的五轴立体自动激光雕刻设备的方法为工控机控制五轴机器手夹持住设置有芯片的冶具，工控机再通过控制五轴机器手来实现治具的翻转、移动和调整；以此来让治具上的芯片先经过视觉系统进行数据采集，内部算法处理，优化雕刻路径，然后启动激光雕刻系统对芯片进行激光雕刻来实现四面加工。
另外工控机通过控制五轴机器人或五轴设备，来实现治具，即冶具带动3D SIP芯片翻转、移动、调整和对其四面加工，具体包括工人以自动或手动方式通过工控机来控制五个坐标轴的移动，经过视觉系统进行数据采集，来进行视觉定位和路径优化，这样移动五个坐标轴来实现3D SIP芯片的移动，从而来实现3D SIP芯片的视觉定位和路径优化，分析激光雕刻位置,即通过视觉系统定位每个管脚的空间位置，对CAD图形进行修改，使其避开管脚，然后用修改后的CAD图形进行雕刻。
所述的对CAD图形进行修改的方式包括打断、平移。
所述的通过视觉系统进行数据采集，内部算法处理，优化雕刻路径，来实现芯片的雕刻；其包括使用图像处理方式来提取所有的芯片引脚，即通过芯片定位、目标分割提取所有管脚，然后根据管脚位置修改雕刻用的CAD图形，形成激光雕刻的所用的CAD图形，指导激光雕刻的加工，再将芯片通过五轴机器人送到激光雕刻机下，进行激光雕刻。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种五轴立体自动激光雕刻设备的方法，其特征在于包括五轴机械手、治具、视觉系统、激光雕刻系统、显示屏、工控机，芯片用来设置在冶具上，冶具处在五轴机械手的可夹持范围内，在五轴机械手夹持冶具运行时芯片能位于视觉系统下，并且能把芯片移动到激光雕刻位置，而工控机同五轴机械手和显示屏相连接；
由五轴机械手带动治具上的芯片来到视觉系统下，进行视觉定位，然后五轴机械手移动到激光雕刻位置进行雕刻，工控机对五轴机械手进行控制，并反馈到显示屏上进行显示；
所述的芯片为3D SIP芯片；
所述激光雕刻系统的重复频率为0-50khz,最小刻线为0.03mm；
工控机控制五轴机械手夹持住设置有芯片的冶具，工控机再通过控制五轴机械手来实现治具的翻转、移动和调整；以此来让治具上的芯片先经过视觉系统进行数据采集，内部算法处理，优化雕刻路径，然后启动激光雕刻系统对芯片进行激光雕刻来实现四面加工；
工控机通过控制五轴机械手，冶具带动3D SIP芯片翻转、移动、调整和对其四面加工，具体包括工人以自动或手动方式通过工控机来控制五个坐标轴的移动，经过视觉系统进行数据采集，来进行视觉定位和路径优化，这样移动五个坐标轴来实现3D SIP芯片的移动，从而来实现3D SIP芯片的视觉定位和路径优化，分析激光雕刻位置,即通过视觉系统定位每个管脚的空间位置，对CAD图形进行修改，使其避开管脚，然后用修改后的CAD图形进行雕刻;
所述的对CAD图形进行修改的方式包括打断、平移;
所述的通过视觉系统进行数据采集，内部算法处理，优化雕刻路径，来实现芯片的雕刻；其包括使用图像处理方式来提取所有的芯片引脚，即通过芯片定位、目标分割提取所有管脚，然后根据管脚位置修改雕刻用的CAD图形，形成激光雕刻的所用的CAD图形，指导激光雕刻的加工，再将芯片通过五轴机械手送到激光雕刻机下，进行激光雕刻。
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