CN114055465A - 一种芯片柔性化智能检测系统及其柔性化智能检测方法 - Google Patents

Abstract

一种芯片柔性化智能检测系统及其柔性化智能检测方法，其芯片柔性化智能检测系统包括：上位机，用于现场控制机器人系统，从而操控机器人对芯片进行整理、测试；机器人系统，包括智能视觉系统、机器人、机器人控制柜，智能视觉系统通过工业相机识别、定位芯片位置、料盘位置、芯片测试板位置，然后将对芯片的操作指令通过机器人控制柜转换为对机器人的控制指令以控制机器人按照要求操作芯片；料盘，用于放置待测试的芯片；测试板，用于测试芯片是否合格；对芯片进行测试时，上位机对机器人系统输入芯片操作指令，机器人控制柜内的控制器将指令转换为对机器人的控制指令，从而使得机器人通过吸盘吸取料盘内的芯片，然后将芯片送入测试板内测试。

Description

一种芯片柔性化智能检测系统及其柔性化智能检测方法

技术领域

本发明涉及芯片检测技术，特别是涉及一种芯片柔性化智能检测系统及其柔性化智能检测方法。

背景技术

芯片检测中检测人员素质和人工检测的质量是困扰物体检测的一个重要的问题，因此，寻求合理的方式降低物体检测风险有巨大的市场需求。目前，市场上大体仍以人工检测为主，如在工作现场，检测人员手工拿到待检物体放在测试盘上某一测试位置内通过工艺检测其是否合格，整个过程专人操作。这种方法传统且原始，无法克服检测人员的良莠不齐的专业水准，无法根除检测人员的负面影响，如情绪等方面。

随着机器人技术的深度应用，采用机器人对待检物体进行柔性检测已经成为可能，而将机器人引入芯片检测中可以解决芯片检测中人员素养的影响问题，从而降低误判率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种芯片柔性化智能检测系统及其柔性化智能检测方法，其利用机器视觉和机器人实现芯片的全自动检测。

为实现上述目的，本发明提供了一种芯片柔性化智能检测系统，包括：

上位机，用于现场控制机器人系统，从而操控机器人对芯片进行整理、测试；

机器人系统，包括智能视觉系统、机器人、机器人控制柜，智能视觉系统通过工业相机识别、定位芯片位置、料盘位置、芯片测试板位置，然后将对芯片的操作指令通过机器人控制柜转换为对机器人的控制指令以控制机器人按照要求操作芯片；利用预先设计的程序，可以实现机器人对多品种的柔性化操作。

料盘，用于放置待测试的芯片；

测试板，用于测试芯片是否合格；

对芯片进行测试时，上位机对机器人系统输入芯片操作指令，机器人控制柜内的控制器将指令转换为对机器人的控制指令，从而使得机器人通过吸盘吸取料盘内的芯片，然后将芯片送入测试板内测试，根据测试结果将测试后的芯片分类输出，或通过机器人对芯片进行抓取以重新放置芯片。

进一步地，还包括远程终端控制，通过网络与上位机联网，从而可远程与上位机进行交互操作。

进一步地，所述上位机内安装有上位机控制软件，上位机控制软件通过上位机截面与操作者交互，而上位机控制软件分别与相机软件、机器人接口软件通信，相机软件为智能视觉系统的软件部分，其结合智能视觉系统的硬件实现机器视觉；机器人接口软件用于使上位机控制软件与控制机器人的软件通信，从而可通过上位机控制软件直接向机器人的软件输入控制指令或获取制机器人的软件的数据。

进一步地，机器人系统，还包括：

直流电源，用于提供直流电，以驱动需要使用直流电的设备；

视觉系统控制器，用于接收工业相机获取的图像，并进行解析，从而实现机器视觉；

数字量输入输出模块，用于采集现场设备的数字信号，然后将信号转换成电平信号，最后将电平信号输入机器人控制柜内的控制器内，以使得控制器进行运算；

光源控制器，用于控制机器视觉光源，本实施例的光源控制器接收视觉系统控制器的控制信号，然后控制机器视觉光源；

气泵，用于位置吸盘所需的负压系统，负压系统的负压通过负压表检测，负压表通过远程模块将检测的信号接入数字量输入输出模块，最后进入上位机中，从而通过上位机控制软件判断负压系统的负压值是否在预设阈值内；

第一路由器，用于使视觉系统控制器与机器人通讯，从而使得视觉系统控制器可获取当前机器人的姿态，并结合智能视觉系统识别机器人的位置、规划机器人与目标动作之间的路径；

第二路由器，用于使数字量输入输出模块与机器人控制柜通讯，从而使得控制器可以获取数字量输入输出模块输出的电平信号，以便于控制器规划机器人的控制指令，从而完成机器人的相应动作。

进一步地，在机器人的每个驱动电机供电端增加一个检测电流变化的霍尔传感器，驱动电机为伺服电机或步进电机；使用时，一旦发现某一驱动电机的电流突然变化且超过预设阈值，则可判断为此电机驱动的机器人部分遇到障碍或碰撞，此时机器人立即停止运行，各个驱动电机断电，等待人工操作或障碍解除。

进一步地，还在机器人的各个自由运动部分上分别安装有加速度与力矩传感器，一旦机器人某处与遇到障碍物或碰撞，其运行速度会发生变化，此时可判断为机器人遇到障碍或碰撞，机器人立即停止运行，等待人工操作或障碍解除。

本发明还公开了上述芯片柔性化智能检测系统的柔性化智能检测方法，包括如下步骤：

第一步，当料盘定位及其中的待检芯片定位能确定下来的话，同时需要确定目标测试板及其中的芯片插座的位置，不能确定的话，结束本次任务；

第二步，机器人可自动码齐每个料盘里的芯片便于后续在测试板的芯片插座里摆放好芯片以进行质量检测；

第三步，操作上位机界面以使得机器人执行芯片的不同抓放动作及其这些动作之间的自由切换；若上位机指示在料盘内对已定位的芯片进行抓放或排序时，机器人完成本次抓放任务，结束；

第四步，机器人按上位机的不同指令完成每个料盘内、每个测试板内进行相应抓放动作，也可在料盘之间、测试板之间或料盘与测试板之间时按工艺流程来自由抓放芯片，从而实现芯片的整理、质量检测。

进一步地，第一步中还包括：当系统开始工作时，首先确保相机是否正常打开，不能正常打开时，结束本次任务。

进一步地，第一步中还包括：普通工作人员可远程也可现场登录人机交互界面在工业相机的辅助下对料盘进行识别以及定位、设定料盘方位。

进一步地，第四步中还包括：若上位机指示在料盘或测试板之间进行抓放时，机器人完成本次抓放任务，结束；若机器人发生意外非目标触碰，提前结束本次任务；意外解除后，重新执行系统抓放流程。

本发明的有益效果是：

本发明利用目前比较成熟的机器视觉和机器人技术实现对芯片的精确取放，从而可以实现对芯片的柔性化智能化整理、测试，这就能够大大降低测试过程中对人的依赖，一方面可以避免人工测试中测试中由于技能、态度等问题造成较大的误差率，另一方面能够大大降低人工成本，而且可以实现24小时连续操作，从而可以大大提高测试量和效率。

附图说明

图1是芯片自动检测系统的硬件构成示意图；

图2是芯片自动检测系统的软件模块架构图；

图3是芯片自动检测系统的电气设计图；

图4是芯片自动检测系统的工作流程图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1，一种芯片柔性化智能检测系统，包括：

远程终端1，通过网络与上位机联网，从而可以远程与上位机进行交互操作；远程终端可以是电脑、服务器、便携式智能设备等。

上位机2，用于现场控制机器人系统3，从而操控机器人对芯片进行整理、测试。

机器人系统3，包括智能视觉系统、机器人、机器人控制柜，智能视觉系统通过工业相机识别、定位芯片位置、料盘位置、芯片测试板位置，然后将对芯片的操作指令通过机器人控制柜转换为对机器人的控制指令以控制机器人按照要求操作芯片，完成芯片的整理、测试等。

料盘4，用于放置待测试的芯片；

测试板5，用于测试芯片是否合格。对芯片进行测试时，上位机2对机器人系统3输入芯片操作指令，机器人控制柜内的控制器将指令转换为对机器人的控制指令，从而使得机器人通过吸盘吸取料盘4内的芯片，然后将芯片送入测试板5内测试，根据测试结果将测试后的芯片分类(合格、不合格)输出。

参见图2，进一步地，所述上位机2内安装有上位机控制软件，上位机控制软件通过上位机截面与操作者交互，而上位机控制软件分别与相机软件、机器人接口软件通信，相机软件为智能视觉系统的软件部分，其结合智能视觉系统的硬件实现机器视觉；机器人接口软件用于使上位机控制软件与控制机器人的软件通信，从而可以通过上位机控制软件直接向机器人的软件输入控制指令或获取制机器人的软件的数据。

参见图3，机器人系统3具体包括：

直流电源6，用于提供直流电，以驱动需要使用直流电的设备；

视觉系统控制器7，用于接收工业相机获取的图像，并进行解析，从而实现机器视觉，以为后续的路径规划、定位等提供基础；

数字量输入输出模块8，用于采集现场设备的数字信号，然后将信号转换成电平信号，最后将电平信号输入机器人控制柜14内的控制器(PLC或CPU)内，以使得控制器进行运算。

光源控制器9，用于控制机器视觉光源，本实施例的光源控制器9接收视觉系统控制器7的控制信号，然后控制机器视觉光源。

气泵10，用于位置吸盘所需的负压系统，负压系统的负压通过负压表15检测，负压表15通过远程模块将检测的信号接入数字量输入输出模块8，最后进入上位机中，从而通过上位机控制软件判断负压系统的负压值是否在预设阈值内；

第一路由器11，用于使视觉系统控制器7与机器人13通讯，从而使得视觉系统控制器7可以获取当前机器人的姿态，并结合智能视觉系统识别机器人的位置、规划机器人与目标动作之间的路径。

第二路由器12，用于使数字量输入输出模块8与机器人控制柜14通讯，从而使得控制器可以获取数字量输入输出模块8输出的电平信号，以便于控制器规划机器人的控制指令，从而完成机器人的相应动作。

进一步地，机器人还具有防碰撞设计，具体为在机器人的每个驱动电机供电端增加一个检测电流变化的霍尔传感器，驱动电机为伺服电机或步进电机。使用时，一旦发现某一驱动电机的电流突然变化且超过预设阈值，则可以判断为此电机驱动的机器人部分遇到障碍或碰撞，此时机器人立即停止运行，各个驱动电机断电，等待人工操作或障碍解除。当然还可以在机器人的各个自由运动部分上分别安装加速度传感器，一旦机器人某处与遇到障碍物或碰撞，其运行速度会发生变化，此时可以判断为机器人遇到障碍或碰撞，机器人立即停止运行，等待人工操作或障碍解除。这种防碰撞设计主要是为了避免机器人受损，同时也防止机器人碰撞工作人员、障碍物，引起安全隐患以及芯片的损毁。当然还可以在机器人的转轴处安装力矩传感器，从而通过探测机器人转动处的力矩变化来判断是否发生碰撞、障碍。

参见图4，上述芯片柔性化智能检测系统的柔性化智能检测方法，包括如下步骤：

第一步，当系统开始工作时，首先确保相机是否正常打开，不能正常打开时，结束本次任务；当料盘定位及其中的待检芯片定位能确定下来的话，同时需要确定目标测试板及其中的芯片插座的位置，不能确定的话，结束本次任务；

普通工作人员可远程也可现场登录人机交互界面在工业相机的辅助下对料盘进行识别以及定位、设定料盘方位；

第二步，机器人可自动码齐每个料盘里的芯片便于后续在测试板的芯片插座里摆放好芯片以进行质量检测；

第三步，操作上位机界面以使得机器人执行芯片的不同抓放动作及其这些动作之间的自由切换；若上位机指示在料盘内对已定位的芯片进行抓放或排序时，机器人完成本次抓放任务，结束；

第四步，机器人按上位机的不同指令完成每个料盘内、每个测试板内进行相应抓放动作，也可在料盘之间、测试板之间或料盘与测试板之间时按工艺流程来自由抓放芯片，从而实现芯片的整理、质量检测。若上位机指示在料盘或测试板之间进行抓放时，机器人完成本次抓放任务，结束。若机器人发生意外非目标触碰，提前结束本次任务；意外解除后，重新执行系统抓放流程。

进一步地，当协作机器人在抓放芯片过程中触碰到工作人员或其它障碍时，自动机器人停歇，等待障碍消除或工作人员手动操控。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种芯片柔性化智能检测系统，其特征在于，包括：

上位机，用于现场控制机器人系统，从而操控机器人对芯片进行整理、测试；

机器人系统，包括智能视觉系统、机器人、机器人控制柜，智能视觉系统通过工业相机识别、定位芯片位置、料盘位置、芯片测试板位置，然后将对芯片的操作指令通过机器人控制柜转换为对机器人的控制指令以控制机器人按照要求操作芯片；

料盘，用于放置待测试的芯片；

测试板，用于测试芯片是否合格；

对芯片进行测试时，上位机对机器人系统输入芯片操作指令，机器人控制柜内的控制器将指令转换为对机器人的控制指令，从而使得机器人通过吸盘吸取料盘内的芯片，然后将芯片送入测试板内测试，根据测试结果将测试后的芯片分类输出，或通过机器人对芯片进行抓取以重新放置芯片。

2.如权利要求1所述的芯片柔性化智能检测系统，其特征在于，还包括远程终端控制，通过网络与上位机联网，从而可远程与上位机进行交互操作。

3.如权利要求1所述的芯片柔性化智能检测系统，其特征在于，所述上位机内安装有上位机控制软件，上位机控制软件通过上位机截面与操作者交互，而上位机控制软件分别与相机软件、机器人接口软件通信，相机软件为智能视觉系统的软件部分，其结合智能视觉系统的硬件实现机器视觉；机器人接口软件用于使上位机控制软件与控制机器人的软件通信，从而可通过上位机控制软件直接向机器人的软件输入控制指令或获取制机器人的软件的数据。

4.如权利要求1所述的芯片柔性化智能检测系统，其特征在于，机器人系统，还包括：

直流电源，用于提供直流电，以驱动需要使用直流电的设备；

视觉系统控制器，用于接收工业相机获取的图像，并进行解析，从而实现机器视觉；

数字量输入输出模块，用于采集现场设备的数字信号，然后将信号转换成电平信号，最后将电平信号输入机器人控制柜内的控制器内，以使得控制器进行运算；

光源控制器，用于控制机器视觉光源，本实施例的光源控制器接收视觉系统控制器的控制信号，然后控制机器视觉光源；

气泵，用于位置吸盘所需的负压系统，负压系统的负压通过负压表检测，负压表通过远程模块将检测的信号接入数字量输入输出模块，最后进入上位机中，从而通过上位机控制软件判断负压系统的负压值是否在预设阈值内；

第一路由器，用于使视觉系统控制器与机器人通讯，从而使得视觉系统控制器可获取当前机器人的姿态，并结合智能视觉系统识别机器人的位置、规划机器人与目标动作之间的路径；

第二路由器，用于使数字量输入输出模块与机器人控制柜通讯，从而使得控制器可以获取数字量输入输出模块输出的电平信号，以便于控制器规划机器人的控制指令，从而完成机器人的相应动作。

5.如权利要求1-4任一项所述的芯片自动检测系统，其特征在于，在机器人的每个驱动电机供电端增加一个检测电流变化的霍尔传感器，驱动电机为伺服电机或步进电机；使用时，一旦发现某一驱动电机的电流突然变化且超过预设阈值，则可判断为此电机驱动的机器人部分遇到障碍或碰撞，此时机器人立即停止运行，各个驱动电机断电，等待人工操作或障碍解除。

6.如权利要求5所述的芯片柔性化智能检测系统，其特征在于，还在机器人的各个自由运动部分上分别安装有加速度与力矩传感器，一旦机器人某处与遇到障碍物或碰撞，其运行速度会发生变化，此时可判断为机器人遇到障碍或碰撞，机器人立即停止运行，等待人工操作或障碍解除。

7.一种芯片柔性化智能检测系统的柔性化智能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，当料盘定位及其中的待检芯片定位能确定下来的话，同时需要确定目标测试板及其中的芯片插座的位置，不能确定的话，结束本次任务；

第二步，机器人可自动码齐每个料盘里的芯片便于后续在测试板的芯片插座里摆放好芯片以进行质量检测；

第三步，操作上位机界面以使得机器人执行芯片的不同抓放动作及其这些动作之间的自由切换；若上位机指示在料盘内对已定位的芯片进行抓放或排序时，机器人完成本次抓放任务，结束；

第四步，机器人按上位机的不同指令完成每个料盘内、每个测试板内进行相应抓放动作，也可在料盘之间、测试板之间或料盘与测试板之间时按工艺流程来自由抓放芯片，从而实现芯片的整理、质量检测。

8.如权利要求7中所述的柔性化智能检测方法，其特征在于，第一步中还包括：当系统开始工作时，首先确保相机是否正常打开，不能正常打开时，结束本次任务。

9.如权利要求7中所述的柔性化智能检测方法，其特征在于，第一步中还包括：普通工作人员可远程也可现场登录人机交互界面在工业相机的辅助下对料盘进行识别以及定位、设定料盘方位。

10.如权利要求7中所述的柔性化智能检测方法，其特征在于，第四步中还包括：若上位机指示在料盘或测试板之间进行抓放时，机器人完成本次抓放任务，结束；若机器人发生意外非目标触碰，提前结束本次任务；意外解除后，重新执行系统抓放流程。

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