CN107764188B - 一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置及其检测方法。一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置，包括移动上下料装置和检测装置，还包括安装在检测装置上的对中及斜度测量组件和长度测量组件，另外本发明还提供了一种单晶硅棒长度和斜度检测方法。第一步，上料；第二步，检测斜度：检测装置启动，通过对中及斜度测量组件检测单晶硅棒截面斜度；第三步，检测长度；第四步，下料：将单晶硅棒通过移动上下料平台运出检测装置。本发明的一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置及其检测方法有效地解决了传统手工测量单晶硅棒效率低的问题，采用了多点采样的检测方式，大大地提高了测量精度，并且使用全自动检测装置显著地降低生产人工成本。
Description
技术领域
本发明属于单晶硅加工领域，具体涉及一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置及其检测方法。
技术背景
目前，随着太阳能光伏行业的迅猛发展，导致作为主要原料的单晶硅棒的需求量大幅度增加，在进行单晶硅棒截断生产之后，需要对每根单晶硅棒的整体长度和截面斜度进行测量，以此计算可切割成硅片的有效长度。
但是现有技术中，对单晶硅棒的测量通常很不准确，很容易出现偏位或丈量标尺错位的现象，导致等量划分的难度很大，不仅费时费力，降低了加工效率，而且划分的准确度较低，容易出现误差，影响切割。
发明内容
本发明旨在提供一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置及其检测方法，以解决现有技术的单晶硅棒测量精度低误差大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置
一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置，包括移动上下料装置和检测装置，还包括安装在检测装置上的对中及斜度测量组件和长度测量组件，
所述的对中及斜度测量组件包括水平导轨座，丝杆电机，丝杆，手爪，手爪滑块安装座，斜度测量传感器，水平电机座；所述的检测装置上固定连接水平导轨座，所述水平导轨座下方两侧分别固定有导轨和水平电机座，该水平电机座上安装有丝杆电机；所述导轨两端分别装有与之相配合的滑块，与滑块固定连接的手爪滑块安装座和与手爪滑块安装座固定连接的手爪，所述手爪为上下可调机构，手爪上装有斜度测量传感器，该斜度测量传感器用于在手爪的带动下贴合待测量的晶棒端面；所述丝杆电机通过丝杆分别与导轨两端的手爪滑块安装座连接，所述手爪滑块安装座之间的丝杆上设有联轴器，该联轴器用于使其两侧的丝杆旋转方向相反；
所述长度测量组件安装在检测装置两侧，所述长度测量组件包括旋转电机，可调安装组件和测距光电传感器(激光测距传感器)；所述可调安装组件安装在检测装置，可调安装组件相对于检测装置可上下调节，所述的可调节安装组件上固定连接旋转电机，所述测距光电传感器通过联轴器与旋转电机连接，该旋转电机带动测距光电传感器同步旋转，所述测距光电传感器用于测量晶棒的长度。
优选的，所述的丝杆包括左夹紧丝杆和右夹紧丝杆，左夹紧丝杆和右夹紧丝杆之间通过联轴器连接，与所述丝杆连接的丝杆电机工作时，左夹紧丝杆和右夹紧丝杆通过联轴器实现反向旋转。
优选的，所述的手爪通过二级铰链和所述斜度测量传感器连接，可使所述的斜度测量传感器绕X轴和Y轴旋转，在用手爪对中待检测晶棒的过程中，二级铰链可以使斜度测量传感器与晶棒端面完全贴合，测量端面斜度。
在导轨及丝杆的下方设置有链条机，链条机上设有托盘，将单晶硅棒放置在托盘上，由链条机将两者移动到指定的测量工位。
另外本发明还提供了一种单晶硅棒长度和斜度检测方法。
该方法包括以下步骤：
第一步，上料：将单晶硅棒放置在移动上下料装置上，通过移动上下料装置输送到检测装置内；
第二步，检测斜度：检测装置启动，通过对中及斜度测量组件检测单晶硅棒截面斜度；
第三步，检测长度：检测装置启动，通过长度测量组件检测单晶硅棒的长度；
第四步，下料：将单晶硅棒通过移动上下料平台运出检测装置。
其中，所述第一步中上料具体包括以下步骤：
第1步，先用助力机械臂将单晶硅棒搬上移动上下料装置上的倒等边梯形凹槽平台上放置。
第2步，启动传送装置，移动上下料装置移动至检测装置工位。
第3步，移动上下料装置底部推顶气缸启动，将倒等边梯形凹槽平台上升至与检测装置传送带齐平，然后上下料装置底部传送电机和检测装置传送带同时启动，以0.5m/s的速度将倒等边梯形凹槽平台输送进检测装置内。
其中，所述第二步，顶部丝杠电机启动，带动斜度测量传感器向单晶硅棒截面靠近，当斜度测量传感器贴上单晶硅棒截面后可测出其斜度，测量完成后顶部丝杠电机启动反转，带动斜度测量传感器回到原点。
其中，所述第三步，一对测距光电传感器布置于检测装置两端，分别记为左传感器和右传感器，其相距L＝1米；单晶硅棒处于测距光电传感器之间，测距光电传感器由伺服电机带动可旋转360°。
其中，所述第三步中检测长度具体包括以下步骤：
第1步，分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为L1和L2，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H1＝L-(L1+L2)。
第2步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为L3和L4，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H2＝L-(L3+L4)。
第3步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为L5和L6，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H3＝L-(L5+L6)。
第4步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为L7和L8，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H4＝L-(L7+L8)。
第5步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，回到原点。
第6步，计算出单晶硅棒的长度H＝(H1+H2+H3+H4)÷4。
具体的，所述第四步中下料具体包括以下步骤：
第1步，上下料装置底部传送电机和检测装置传送带同时启动，以0.5m/s的速度将倒等边梯形凹槽平台输送至上下料装置。
第2步，上下料装置底部气缸启动将倒等边梯形凹槽平台下降至初始位置。
第3步，启动传送装置，移动上下料装置移动至下料位。
第4步，用助力机械臂将检测完的单晶硅棒搬运下料。
本发明的一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置及其检测方法有效地解决了传统手工测量单晶硅棒效率低的问题，采用了多点采样的检测方式，大大地提高了测量精度，并且使用全自动检测装置显著地降低生产人工成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定在附图中：
图1为本发明实施例中的三维示意图。
图2为本发明实施例中的主视图。
图3为本发明实施例中的侧面视图。
图4本发明中检测流程示意图。
图中的附图标记为：1检测装置；2单晶硅棒；3托盘；4链条机；5水平导轨座；6丝杆电机；7水平电机座；8滑块；9手爪滑块安装座；10导轨；11丝杆；12手爪；13斜度测量传感器；14联轴器；15激光测距传感器；16可调安装组件；17旋转电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
一种用于单晶硅棒自动检测线长度及斜度测量的装置，包括检测装置1，对中及斜度测量组件，长度测量组件；所述对中及斜度测量组件用于将单晶硅棒移动到该装置宽度位置中心，对中的同时利用斜度测量传感器测量出单晶硅圆棒端面的斜度，再由长度测量组件通过激光对射测出晶棒的长度；
所述的对中及斜度测量组件包括水平导轨座5，丝杆电机6，丝杆11，手爪12，手爪滑块安装座9，斜度测量传感器13，水平电机座7；所述的检测装置1上固定连接水平导轨座5，所述水平导轨座5下方两侧沿其长度方向通过螺钉分别与导轨10和水平电机座7固定连接，该水平电机座7上安装有丝杆电机6；所述导轨10两端分别装有与之相配合的滑块8，与滑块8固定连接的手爪滑块安装座9和与手爪滑块安装座9通过螺钉固定连接的手爪12，所述滑块8可相对导轨10平移滑动；
所述的丝杆11包括左夹紧丝杆和右夹紧丝杆，左夹紧丝杆和右夹紧丝杆之间通过联轴器14连接，从而形成丝杆11；所述丝杆电机6通过丝杆11分别与导轨10两端的手爪滑块安装座9连接，因丝杆11上设有联轴器14，当与所述丝杆11连接的丝杆电机6工作时，左夹紧丝杆和右夹紧丝杆通过联轴器实现反向旋转，带动两端的手爪滑块安装座9运动从而使得导轨10两端的手爪12同步反方向运行，保证动作对称一致，从而确保手爪对中时的中心不变。
所述的手爪12通过二级铰链和所述斜度测量传感器13连接，可使所述的斜度测量传感器13绕X轴和Y轴旋转，在用手爪12对中待检测晶棒的过程中，二级铰链可以使斜度测量传感器13与晶棒端面完全贴合，从而测量端面斜度；所述的手爪12为上下调节机构，可通过调节来夹紧对中尺寸不同的单晶硅圆棒；
所述检测装置1两侧分别装有所述长度测量组件，所述长度测量组件包括旋转电机17，可调安装组件16和测距光电传感器15；所述可调安装组件16安装在检测装置1上，所述的可调节安装组件16上固定连接旋转电机17，所述测距光电传感器15通过联轴器与旋转电机17连接，该检测装置1两侧的旋转电机17分别带动测距光电传感器15同步旋转；通过旋转激光传感器可在晶棒圆周面上选取几个点来测量晶棒的长度，组件呈镜像对称安装，由激光对射换算晶棒长度。
本装置在用于单晶硅棒自动检测线长度及斜度测量时，具体的工作流程为：在导轨10及丝杆11的下方设置有链条机4，链条机上设有托盘3，将单晶硅棒2放置在托盘3上，由链条机4将两者移动到指定的测量工位。到位后，丝杆电机6旋转带动丝杆11转动，于是导轨10两端的手爪滑块安装座9带动滑块8和手爪12由两端向中间位置同步移动，慢慢靠近晶棒2的端面。在手爪12靠近晶棒2的同时，斜度测量传感器13慢慢贴合端面，直到完全贴合端面手爪停止运动，此时晶棒2被手爪12对中至中间位置，此时能测出晶棒2的端面斜度。随后，两端旋转电机17带动测距光电传感器15同步旋转一周，通过对射方式测出晶棒2多点的长度。长度和斜度都测量完成后，手爪12在丝杆电机6带动下向两端移动松开晶棒2。最后，晶棒2和托盘3在链条机4作用下移出测量工位。
本发明提供了一种单晶硅棒长度和斜度检测方法，请参考图1，该一种单晶硅棒长度和斜度检测检测方法包括：对单晶硅棒的长度测量；对单晶硅棒切面的斜度测量。
本发明提供的一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置及其检测方法，包括以下步骤：
第一步，上料，具体包括以下步骤：
第1步，先用助力机械臂将单晶硅棒搬上移动上下料装置上的倒等边梯形凹槽平台上放置。
第2步，启动传送装置，移动上下料装置移动至检测装置工位。
第3步，移动上下料装置底部推顶气缸启动，将倒等边梯形凹槽平台上升至与检测装置传送带齐平，然后上下料装置底部传送电机和检测装置传送带同时启动，以0.5m/s的速度将倒等边梯形凹槽平台输送进检测装置内。
第二步，检测斜度时，顶部丝杠电机启动，带动斜度测量传感器向单晶硅棒截面靠近，当斜度测量传感器贴上单晶硅棒截面后可测出其斜度倾角为4°，测量完成后顶部丝杠电机启动反转，带动斜度测量传感器回到原点。
第三步，检测长度中，一对测距光电传感器布置于检测装置两端，分别记为左传感器和右传感器，其相距L＝1米；单晶硅棒处于测距光电传感器之间，测距光电传感器由伺服电机带动可旋转360°。所述步骤三中检测长度具体包括以下步骤：
第1步，分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，分别为103mm和102mm，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H1＝1000mm-(103mm+102mm)＝795mm。
第2步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为104mm和101mm，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H2＝1000mm-(104mm+101mm)＝795mm。
第3步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为106mm和100mm，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H3＝1000mm-(106mm+100mm)＝794mm。
第4步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为104mm和100mm，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H4＝1000mm-(104mm+100mm)＝796mm。
第5步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，回到原点。
第6步，计算出单晶硅棒的长度H＝(795mm+795mm+794mm+796mm)÷4＝795mm。
第四步，下料具体包括以下步骤：
第1步，上下料装置底部传送电机和检测装置传送带同时启动，以0.5m/s的速度将倒等边梯形凹槽平台输送至上下料装置。
第2步，上下料装置底部气缸启动将倒等边梯形凹槽平台下降至初始位置。
第3步，启动传送装置，移动上下料装置移动至下料位。
第4步，用助力机械臂将检测完的单晶硅棒搬运下料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种检测单晶硅棒长度和斜度的装置，包括移动上下料装置和检测装置(1)，其特征在于：还包括安装在检测装置(1)上的对中及斜度测量组件和长度测量组件，
所述的对中及斜度测量组件包括水平导轨座(5)，丝杆电机(6)，丝杆(11)，手爪(12)，手爪滑块安装座(9)，斜度测量传感器(13)，水平电机座(7)；所述的检测装置(1)上固定连接水平导轨座(5)，所述水平导轨座(5)下方两侧分别固定有导轨(10)和水平电机座(7)，该水平电机座(7)上安装有丝杆电机(6)；所述导轨(10)两端分别装有与之相配合的滑块(8)，与滑块(8)固定连接的手爪滑块安装座(9)和与手爪滑块安装座(9)固定连接的手爪(12)，所述手爪(12)为上下可调机构，手爪(12)上装有斜度测量传感器(13)，该斜度测量传感器(13)用于在手爪(12)的带动下贴合待测量的晶棒端面；所述丝杆电机(6)通过丝杆(11)分别与导轨(10)两端的手爪滑块安装座(9)连接，所述手爪滑块安装座(9)之间的丝杆(11)上设有联轴器(14)，该联轴器(14)用于使其两侧的丝杆(11)旋转方向相反；
所述长度测量组件安装在检测装置(1)两侧，所述长度测量组件包括旋转电机(17)，可调安装组件(16)和测距光电传感器(15)；所述可调安装组件(16)安装在检测装置(1)，可调安装组件(16)相对于检测装置(1)可上下调节，所述的可调节安装组件(16)上固定连接旋转电机(17)，所述测距光电传感器(15)通过联轴器与旋转电机(17)连接，该旋转电机(17)带动测距光电传感器(15)同步旋转，所述测距光电传感器(15)用于测量晶棒的长度；
所述单晶硅棒长度和斜度检测装置的检测方法包括以下步骤：
第一步，上料：将单晶硅棒放置在移动上下料装置上，通过移动上下料装置输送到检测装置(1)内；
第二步，检测斜度：检测装置(1)启动，通过对中及斜度测量组件检测单晶硅棒截面斜度；
第三步，检测长度：检测装置(1)启动，通过长度测量组件检测单晶硅棒的长度；
第四步，下料：将单晶硅棒通过移动上下料平台运出检测装置(1)
其中，第一步中上料具体包括以下步骤：
第1步，先用助力机械臂将单晶硅棒搬上移动上下料装置上的倒等边梯形凹槽平台上放置；
第2步，启动传送装置，移动上下料装置移动至检测装置(1)工位；
第3步，移动上下料装置底部推顶气缸启动，将倒等边梯形凹槽平台上升至与检测装置(1)传送带齐平，然后上下料装置底部传送电机和检测装置(1)传送带同时启动，以0.5m/s的速度将倒等边梯形凹槽平台输送进检测装置(1)内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的丝杆(11)包括左夹紧丝杆和右夹紧丝杆，左夹紧丝杆和右夹紧丝杆之间通过联轴器(14)连接，与所述丝杆(11)连接的丝杆电机(6)工作时，左夹紧丝杆和右夹紧丝杆通过联轴器实现反向旋转。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的手爪(12)通过二级铰链和所述斜度测量传感器(13)连接，可使所述的斜度测量传感器(13)绕X轴和Y轴旋转，在用手爪(12)对中待检测晶棒的过程中，二级铰链可以使斜度测量传感器(13)与晶棒端面完全贴合，测量端面斜度。
4.采用权利要求1-3任一所述装置进行单晶硅棒长度和斜度的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，上料：将单晶硅棒放置在移动上下料装置上，通过移动上下料装置输送到检测装置(1)内；
第二步，检测斜度：检测装置(1)启动，通过对中及斜度测量组件检测单晶硅棒截面斜度；
第三步，检测长度：检测装置(1)启动，通过长度测量组件检测单晶硅棒的长度；
第四步，下料：将单晶硅棒通过移动上下料平台运出检测装置(1)；
其中，第一步中上料具体包括以下步骤：
第1步，先用助力机械臂将单晶硅棒搬上移动上下料装置上的倒等边梯形凹槽平台上放置；
第2步，启动传送装置，移动上下料装置移动至检测装置(1)工位；
第3步，移动上下料装置底部推顶气缸启动，将倒等边梯形凹槽平台上升至与检测装置(1)传送带齐平，然后上下料装置底部传送电机和检测装置(1)传送带同时启动，以0.5m/s的速度将倒等边梯形凹槽平台输送进检测装置(1)内。
5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述第二步，顶部丝杠电机(6)启动，带动斜度测量传感器(13)向单晶硅棒截面靠近，当斜度测量传感器(13)贴上单晶硅棒截面后可测出其斜度，测量完成后顶部丝杠电机(6)启动反转，带动斜度测量传感器(13)回到原点。
6.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述第三步，一对测距光电传感器(15)布置于检测装置(1)两端，分别记为左传感器和右传感器，其相距L＝1米；单晶硅棒处于测距光电传感器(15)之间，测距光电传感器(15)由伺服电机带动可旋转360°。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述第三步中检测长度具体包括以下步骤：
第1步，分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为L1和L2，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H1＝L-(L1+L2)；
第2步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为L3和L4，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H2＝L-(L3+L4)；
第3步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为L5和L6，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H3＝L-(L5+L6)；
第4步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，第二次分别测量出起始位左、右传感器与单晶硅棒间的距离，记为L7和L8，可计算出第一次测量单晶硅棒长度H4＝L-(L7+L8)；
第5步，伺服电机带动左、右传感器同向旋转90°，回到原点；
第6步，计算出单晶硅棒的长度H＝(H1+H2+H3+H4)÷4。
8.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述第四步中下料具体包括以下步骤：
第1步，上下料装置底部传送电机和检测装置(1)传送带同时启动，以0.5m/s的速度将倒等边梯形凹槽平台输送至上下料装置；
第2步，上下料装置底部气缸启动将倒等边梯形凹槽平台下降至初始位置；
第3步，启动传送装置，移动上下料装置移动至下料位；
第4步，用助力机械臂将检测完的单晶硅棒搬运下料。
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