CN112871725A - 一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法，包括影像系统、点测系统、测试系统、标记系统，所述影像系统能够完成捕捉、读取视野内待测产品的影像并记录，所述点测系统能够对待测产品进行位置与角度的调整，所述测试系统能够进行波长等光谱参数与功率等光电参数的测试，所述标记系统能够对不合格品进行喷涂标记，本发明科学合理，使用安全方便,本发明实现了对半导体激光器的自动测试，解决了人工手动测试的弊端，提高了测试的效率，同时实现了波长与功率的一体化测试，实现了生产线的自动化，降低了生产成本，提高产品的一致性、对档率，有助于实现精准投料封装。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器测试技术领域，具体是一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法。
背景技术
随着半导体技术的日趋成熟，半导体激光器以其转换效率高、体积小、重量轻、可靠性高、能直接调制等特点，在科研、工业、军事、医疗等领域得到了日益广泛的应用，并在诸多领域引起了革命性的突破，市场需求量及发展潜力巨大，半导体激光器需要复杂的制造工艺与生产流程等环节共同完成，其中半导体激光器的COS封装则是至关重要的一项，为了确保半导体激光器COS的质量、一致性、对档率以及实现精准投料封装而进行的分选等相关问题，必须进行测试作业，并且根据记录的数据，判断不合格的半导体激光器，然后标记不合格的半导体激光器下传后道工序进行剔除，目前在半导体激光器封装领域，半导体激光器COS的测试项目主要是检查通电光谱的波长情况，目前半导体激光器COS的测试与标记主要是通过手动方式进行，人工将半导体激光器COS放置于工作台上固定住，然后手动通电进行测试，通过显示屏上的测试结果判断半导体激光器是否不合格，并且标记不合格品，以便下传后道进行剔除，这种手动测试的方式效率低，并且容易出现错漏，同时手动测试不可避免对产品造成污染，影响产品质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法，包括影像系统、点测系统、测试系统、标记系统、控制终端，所述影像系统能够完成捕捉、读取视野内待测产品的影像并记录，所述点测系统能够对待测产品进行位置与角度的调整，配合影像系统完成运动工作台上全部待测产品的扫描与记录，所述测试系统能够进行波长等光谱参数与功率等光电参数的测试，并能够检测并记录不合格品，所述标记系统能够对不合格品进行墨水喷涂，进行标记，便于后道工序剔除，所述影像系统、测试系统、标记系统分别都跟控制终端信号连接，所述点测系统可通过影像系统观察测试样品位置情况进而对待测产品进行位置调节，本装置内部上端固定安装有安装平台，本装置顶部固定安装有显示器。
所述影像系统包括CCD相机、调整底座、显示器，所述CCD 相机与调整底座固定连接，所述调整底座安装在安装平台上，所述CCD相机通过数据传输线与显示器电性连接，首先，通过调整底座将CCD相机镜头对焦半导体激光器，直至显示器上的软件界面显示清晰的影像，并与点测系统的四轴运动工作台配合，影像系统完成捕捉、读取此时视野内待测产品的影像并记录，继续进行影像扫描，将工作台上的待测产品全部扫描并记录，所述CCD相机通过数据传输线与控制终端连接，所述控制终端通过数据传输线与显示器连接，所述安装平台上安装有调整底座，所述安装平台上设置有点测系统、测试系统和标记系统。
所述点测系统包括第一XYZ精密位移底座、四轴运动工作台、操作面板，所述第一XYZ精密位移底座安装在安装平台上，所述四轴运动工作台包括XYZ轴直线运动组件、T轴旋转运动组件，所述XYZ轴直线运动组件位于安装平台下方，所述XYZ轴直线运动组件上端固定安装有T轴旋转运动组件，所述T轴旋转运动组件侧方开设有真空气管端与电源正极接线端，所述真空气管端可与外界真空设备管件连接，所述电源正极接线端可与外接电源电性连接，所述XYZ轴直线运动组件是由电动马达与线性模组实现的，所述T轴旋转运动组件是由电动马达与同步皮带实现的，所述操作面板位于本装置防护外壳的正上方，所述操作面板为按键与指示灯一体的操作面板，点测系统的四轴运动工作台先通过Z轴垂直上下的运动，配合影像系统获得清晰的显示界面，再由T轴旋转运动，通过显示界面将待测产品调整至水平无歪斜，继续扫描，XY轴会随之左右、前后运动，配合影像系统完成运动工作台上全部待测产品的扫描与记录，在操作中，将四轴运动工作台移至上料位，即机台左前方，将待测产品放置于此工作台上，用真空吸附固定，然后操作按键面板，将工作台移至影像系统的CCD相机位置，使用与CCD相机连接的调整底座手动对焦待测产品，直至显示器上的软件界面显示清晰影像，再使用四轴运动工作台的Z轴垂直方向上下运动至最佳位置，完成自动对焦待测产品，利用显示器上的软件界面手动选取待测产品样板影像，以此为基准，T轴旋转运动组件将工作台调整至水平，四轴运动工作台沿XY轴水平运动，自动扫描工作台上的全部待测产品，完成数据记录，自动生成扫描图，再将四轴运动工作台移至感应探针的位置，手动调整四轴运动工作台沿Z轴向上运动固定距离，再手动调整第一XYZ 精密位移底座，将感应探针调至与待测产品接触的位置，直至操作面板上对应感应探针的指示灯亮，完成定位，然后可进行自动点测。
所述安装平台前端中部固定安装有积分球，所述积分球侧方一端固定安装有光谱仪接线端，便于连接光谱仪，所述积分球远离光谱仪一端固定安装有光电参数测试仪接线端，便于与光电参数测试仪连接，本装置防护外壳前端中部设置有键盘、鼠标，本装置防护外壳前端下部一侧设置有按钮指示灯，本装置防护外壳下端开设有凹槽，所述凹槽内部安装有工控机与光电参数测试仪，所述积分球侧方一端固定安装有光谱仪，所述积分球远离光谱仪一端固定安装有光电参数测试仪，所述感应探针固定安装在第一XYZ精密位移底座上，所述测试系统的光谱参数测试通过积分球与光谱仪实现，所述光电参数测试通过积分球与光电参数测试仪实现，最终两者将数据上传至电脑，通过测试软件集成处理，在显示器上的软件界面呈现，当四轴运动工作台的沿Z轴垂直向上运动，感应探针压好待测产品，此时测试系统形成闭合回路，数控直流电源输出，待测产品通电产生激光，由正前方的积分球收光，再经光纤传导至光谱仪与光电参数测试仪等处理电路，最终转化成电信号传发送到主机，并显示在显示器上的软件界面，完成一次测试，然后电源关断，Z轴向下位移，恢复电路开路状态，同时，测试软件根据预先设定好的条件标准，判断已测产品的各项参数是否合格，将不合格的产品记录并发信号至标记系统，四轴运动工作台在 XY轴上水平方向前后、左右运动，在Z轴上垂直方向上下运动，与感应探针共同进行点测，点测过程中，数控直流电源、感应探针、待测产品、工作台等形成闭合回路，数控直流电源输出测试电流，待测产品通电产生激光，此时安装平台上的积分球会收到光源，再经光纤传导至光谱仪与光电参数测试仪等，进行处理后，发送至主机，并将各项参数与曲线显示在显示器上的软件界面，完成一次测试，继续下一循环。
所述标记系统主要由打点器组成，包括打点器、墨囊，所述打点器固定安装在第二XYZ精密位移底座上，所述墨囊固定安装在打点器上，首先，通过第二XYZ精密位移底座定位好打点器，当标记系统接收到不合格品的信号，即时动作将墨囊的墨水喷涂于不合格品的表面，进行标记，便于后道工序剔除，在点测系统点测至下一待测产品时，上一已测产品的测试数据完成判断，打点器根据其结果即对不合格品进行打点标记，直至工作台上所有产品测试完，将工作台移至下料位，关闭真空，更换产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述半导体激光器的自动测试标记系统，实现了对半导体激光器的自动测试，摆脱了目前半导体激光器COS的测试与标记通过手动方式进行的现状，解决了人工手动测试的弊端，提高了测试的效率，同时实现了波长与功率的一体化测试，实现了生产线的自动化，减少了人工，降低了生产成本，提高产品的一致性、对档率，有助于实现精准投料封装，本发明测试精度高、速度快，提高工作效率的同时避免手动测试对产品的污染。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法的斜视结构示意图；
图2为本发明一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法的A区域结构放大示意图；
图3为本发明一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法的系统关系示意图；
图4为本发明一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法的运作流程示意图。
1、显示器；3、调整底座；4、CCD相机；5、第一XYZ精密位移底座；6、电源负极接线端；7、感应探针；8、第二XYZ精密位移底座；9、打点器；10、墨囊；11、积分球；12、光谱仪接线端；13、光电参数测试仪接线端；16、T轴旋转运动组件； 17、XYZ轴直线运动组件；18、操作面板；22、光电参数测试仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-4所示，一种半导体激光器的自动测试标记系统与方法，包括影像系统、点测系统、测试系统、标记系统、控制终端，影像系统能够完成捕捉、读取视野内待测产品的影像并记录，点测系统能够对待测产品进行位置与角度的调整，配合影像系统完成运动工作台上全部待测产品的扫描与记录，测试系统能够进行波长等光谱参数与功率等光电参数的测试，并能够检测并记录不合格品，标记系统能够对不合格品进行墨水喷涂，进行标记，便于后道工序剔除，本装置内部上端固定安装有安装平台，本装置顶部固定安装有显示器，所述影像系统、测试系统、标记系统分别都跟控制终端信号连接，所述点测系统可通过影像系统观察测试样品位置情况进而对测试样品进行位置调节。
影像系统包括CCD相机4、调整底座3、显示器1，CCD相机4与调整底座3固定连接，调整底座3安装在安装平台上， CCD相机4通过数据传输线与显示器电性连接，首先，通过调整底座3将CCD相机4镜头对焦半导体激光器，直至显示器1上的软件界面显示清晰的影像，并与点测系统的四轴运动工作台配合，影像系统完成捕捉、读取此时视野内待测产品的影像并记录，继续进行影像扫描，将工作台上的待测产品全部扫描并记录，安装平台上安装有调整底座3，安装平台上设置有点测系统、测试系统和标记系统。
点测系统包括第一XYZ精密位移底座5、四轴运动工作台、操作面板18，第一XYZ精密位移底座5安装在安装平台上，第一XYZ精密位移底座5一侧固定安装有电源负极接线端6，电源负极接线端6可与外界电源电性连接，四轴运动工作台包括XYZ 轴直线运动组件17、T轴旋转运动组件16，XYZ轴直线运动组件17位于安装平台下方，XYZ轴直线运动组件17上端固定安装有T轴旋转运动组件16，T轴旋转运动组件16侧方开设有真空气管端与电源正极接线端，真空气管端可与外界真空设备管件连接，电源正极接线端可与外接电源电性连接，XYZ轴直线运动组件17是由电动马达与线性模组实现的，T轴旋转运动组件16 是由电动马达与同步皮带等实现的，操作面板18位于本装置防护外壳的正上方，操作面板18为按键与指示灯一体的操作面板 18，点测系统的四轴运动工作台先通过Z轴垂直上下的运动，配合影像系统获得清晰的显示界面，再由T轴旋转运动，通过显示界面将待测产品调整至水平无歪斜，继续扫描，XY轴会随之左右、前后运动，配合影像系统完成运动工作台上全部待测产品的扫描与记录，在操作中，将四轴运动工作台移至上料位，即机台左前方，将待测产品放置于此工作台上，用真空吸附固定，然后操作按键面板，将四轴运动工作台移至影像系统的CCD 相机4位置，使用与CCD相机4连接的调整底座3手动对焦待测产品，直至显示器1上的软件界面显示清晰影像，再使用四轴运动工作台的Z轴垂直方向上下运动至最佳位置，完成自动对焦待测产品，通过显示器1上的软件界面手动选取待测产品样板影像，以此为基准，T轴旋转运动先自动扫描工作台上的待测产品，将工作台调整至水平，XY轴水平运动再自动扫描工作台上的全部待测产品，完成数据记录，自动生成扫描图，再将四轴运动工作台移至感应探针7的位置，手动Z轴向上运动固定距离，再手动调整第一XYZ精密位移底座5，将感应探针7 调至与待测产品接触的位置，直至操作面板18的感应探针7的指示灯亮，完成定位，然后进行自动点测。
安装平台前端中部固定安装有积分球11，积分球11侧方一端固定安装有光谱仪接线端12，便于连接光谱仪，积分球11 远离光谱仪一端固定安装有光电参数测试仪接线端13，便于与光电参数测试仪22连接，感应探针7固定安装在第一XYZ精密位移底座5上，本装置防护外壳前端中部设置有键盘、鼠标，本装置防护外壳前端下部一侧设置有按钮指示灯，本装置防护外壳下端开设有凹槽，凹槽内部安装有工控机与光电参数测试仪22，光谱参数测试通过积分球11与光谱仪实现，光电参数测试通过积分球11与光电参数测试仪22实现，最终两者将数据上传至电脑，通过测试软件集成处理，显示器界面呈现，当点测系统的运动工作台的Z轴垂直向上运动，感应探针7压好待测产品，此时测试系统形成闭合回路，数控直流电源输出，待测产品通电产生激光，由正前方的积分球11收光，再经光纤传导至光谱仪与光电参数测试仪22等处理电路，最终转化成电信号传发送到主机，并显示在显示器1上的软件界面，完成一次测试，然后电源关断，Z轴向下位移，恢复开路状态，同时，测试软件根据预先设定好的条件标准，判断已测产品的各项参数是否合格，将不合格的产品记录并发信号至标记系统，工作台 XY轴水平方向前后、左右运动，Z轴垂直方向上下运动，与感应探针7共同进行点测，点测过程中，数控直流电源、感应探针7、待测产品、工作台等形成闭合回路，数控直流电源输出测试电流，待测产品通电产生激光，同时，安装平台上的积分球 11会收到光源，再经光纤传导至光谱仪与光电参数测试仪22，进行处理后，发送至主机，并将各项参数与曲线显示在显示器1 上的软件界面，完成一次测试，继续下一循环。
标记系统主要由打点器9组成，包括第二XYZ精密位移底座8、打点器9、墨囊10，所述第二XYZ精密位移底座8固定安装在安装平台上远离第一XYZ精密位移底座5一端，打点器9 固定安装在第二XYZ精密位移底座8上，墨囊10固定安装在打点器9上，首先，通过第二XYZ精密位移底座8定位好打点器9，当标记系统接收到不合格品的信号，即时动作将墨囊10的墨水喷涂于不合格品的表面，进行标记，便于后道工序剔除，在点测系统点测至下一待测产品时，上一已测产品的测试数据完成判断，打点器9根据其结果即对不合格品进行打点标记，直至工作台上所有产品测试完，将工作台移至下料位，关闭真空，更换产品。
本发明的工作原理：
将四轴运动工作台移至上料位，即机台左前方，将待测产品放置于此工作台上，用真空吸附固定，然后操作按键面板，将工作台移至影像系统的CCD相机4位置，使用与CCD相机4 连接的调整底座3手动对焦待测产品，直至显示器1上的软件界面显示清晰影像，再使用四轴运动工作台的Z轴垂直方向上下运动至最佳位置，完成自动对焦待测产品，通过显示器1上的软件界面手动选取待测产品样板影像，以此为基准，T轴旋转运动先自动扫描工作台上的待测产品，将工作台调整至水平， XY轴水平运动再自动扫描工作台上的全部待测产品，完成数据记录，自动生成扫描图，再将四轴运动工作台移至感应探针7 的位置，手动调整四轴运动工作台沿Z轴向上运动固定距离，再手动调整第一XYZ精密位移底座5，将感应探针7调至与待测产品接触的位置，直至操作面板18的感应探针7的指示灯亮，完成定位，然后进行自动点测，工作台XY轴水平方向前后、左右运动，Z轴垂直方向上下运动，与感应探针7共同进行点测，数控直流电源输出测试电流，待测产品通电产生激光，同时，安装平台上的积分球11会收到光源，再经光纤传导至光谱仪与光电参数测试仪等，进行处理后，发送至主机，并将各项参数与曲线显示在显示器1上的软件界面，完成一次测试，继续下一循环，在点测系统点测至下一待测产品时，上一已测产品的测试数据完成判断，打点器9根据其结果即对不合格品进行打点标记，直至工作台上所有产品测试完，将工作台移至下料位，关闭真空，更换产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种半导体激光器的自动测试标记系统，其特征在于：包括影像系统、点测系统、测试系统、标记系统和控制终端，所述影像系统能够捕捉、读取视野内待测产品的影像并记录，所述点测系统能够对待测产品进行位置与角度的调整，所述测试系统能够检测并记录不合格品，所述标记系统能够对不合格品进行标记，所述影像系统、测试系统、标记系统分别都跟控制终端信号连接，所述点测系统可通过影像系统观察测试样品位置情况进而对测试样品进行位置调节。
2.所述自动测试标记系统还包括安装平台，所述影像系统包括CCD相机(4)、调整底座(3)、显示器(1)，所述CCD相机(4)与调整底座(3)固定连接，所述CCD相机(4)与控制终端信号连接，所述控制终端与显示器(1)信号连接；所述安装平台上安装有调整底座(3)，所述安装平台上设置有点测系统、测试系统和标记系统。
3.根据权利要求2所述的一种半导体激光器的自动测试标记系统，其特征在于：所述点测系统包括第一XYZ精密位移底座(5)、四轴运动工作台，所述第一XYZ精密位移底座(5)安装在安装平台上，所述四轴运动工作台包括XYZ轴直线运动组件(17)、T轴旋转运动组件(16)，所述四轴运动工作台通过XYZ轴直线运动组件(17)对待测产品进行位置调整，所述四轴运动工作台通过T轴旋转运动组件(16)对待测产品进行水平调节。
4.根据权利要求2所述的一种半导体激光器的自动测试标记系统，其特征在于：所述测试系统包括积分球(11)、光电参数测试仪(22)、光谱仪、感应探针(7)，所述安装平台前端中部固定安装有积分球(11)，所述积分球(11)侧方一端设置有光谱仪接线端(12)，所述光谱仪接线端(12)与光谱仪通过光纤连接，所述光谱仪与控制终端信号连接，所述积分球(11)远离光谱仪一端设置有光电参数测试仪接线端(13)，所述光电参数测试仪接线端(13)通过光纤与光电参数测试仪(22)连接，所述光电参数测试仪(22)与控制终端信号连接，所述感应探针(7)固定安装在第一XYZ精密位移底座(5)上。
5.根据权利要求3所述的一种半导体激光器的自动测试标记系统，其特征在于：所述标记系统包括打点器(9)、墨囊(10)、第二XYZ精密位移底座(8)，所述打点器(9)固定安装在第二XYZ精密位移底座(8)上，所述墨囊(10)固定安装在打点器(9)上，所述打点器(9)与控制终端信号连接。
6.一种半导体激光器的自动测试标记系统的测试标记方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，点测系统对待测产品进行位置调节，将待测产品固定并移动至测试位置；
第二步，点测系统对待测产品进行位置调节，影像系统对待测产品进行扫描，对待测产品进行位置调整；
第三步，点测系统对待测产品进行角度调节，影像系统对待测产品进行扫描，对待测产品进行精密位置调整并定位；
第四步，测试系统对待测产品进行测试；
第五步，标记系统对不合格品进行标记。
7.根据权利要求6所述的一种半导体激光器的自动测试标记系统的测试标记方法，其特征在于：包括以下步骤：
所述第一步，将四轴运动工作台移至上料位，将待测产品放置于四轴运动工作台上，并通过控制XYZ轴直线运动组件(17)将待测产品移至CCD相机(4)前方；
所述第二步，使用与CCD相机(4)连接的调整底座(3)手动对焦待测产品，直至显示器(1)的软件界面显示清晰影像，再控制XYZ轴直线运动组件(17)沿Z轴垂直方向上下运动，使待测产品完成对焦，从显示器(1)中的软件界面手动选取待测产品样板影像，以此为基准，控制T轴旋转运动组件(16)旋转，对待测产品进行扫描，根据画面将四轴运动工作台调整至水平，控制四轴运动工作台沿XY轴水平运动，自动扫描工作台上的全部待测产品，完成数据记录，自动生成扫描图；
所述第三步，再将四轴运动工作台移至感应探针(7)的位置，手动调整XYZ轴直线运动组件(17)沿Z轴向上运动固定距离，再手动调整第一XYZ精密位移底座(5)，将感应探针(7)调至与待测产品接触的位置，直至操作面板(18)上的对应感应探针(7)的指示灯亮，此时完成定位；
所述第四步，测试系统对待测产品进行测试；
所述第五步，标记系统对不合格品进行标记。
8.根据权利要求6所述的一种半导体激光器的自动测试标记系统的测试标记方法，其特征在于：所述第四步中，所述XYZ轴直线运动组件(17)沿XY轴水平方向前后、左右运动，Z轴垂直方向上下运动，与感应探针(7)共同进行点测，数控直流电源输出测试电流，待测产品通电产生激光，此时积分球(11)会收到光源，再经光纤传导至光谱仪与光电参数测试仪(22)，进行数据处理后，发送至控制终端，并将各项参数与曲线显示在显示器(1)上的软件界面，完成一次测试，继续下一循环。
9.根据权利要求6所述的一种半导体激光器的自动测试标记系统的测试标记方法，其特征在于：所述第五步中，控制终端对测试系统的测试数据完成判断，将结果数据发送至打点器(9)，已经通过第二XYZ精密位移底座(8)固定好位置的打点器(9)根据其结果对不合格品进行喷墨打点标记，直至四轴运动工作台上所有产品测试完，将四轴运动工作台移至下料位，关闭真空，更换产品。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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