CN114653621A - Led和半导体激光器芯片输送装置控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法及装置，涉及机械设备控制技术领域，包括以下步骤：S11、硅片工作台装载硅片；S12、摆放工作台装载料片；S13、CCD摄像机识别所述硅片上的待吸取的芯片的位置以及所述料片上芯片被摆放的位置，并将上述信息传输给工控机，所述工控机向所述硅片工作台和所述摆放工作台发出指令，所述硅片工作台根据所述工控机的指令将待吸取的芯片送至吸放装置的吸取位，所述摆放工作台根据所述工控机的指令将待摆放的空位送至所述吸放装置的摆放位，所述吸放装置将所述芯片从所述硅片上输送到所述料片上；S14、所述摆放工作台卸载的所述料片；S15、所述硅片工作台卸载所述硅片。

Description

LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法及装置

技术领域

本发明涉及机械设备控制技术领域，特别涉及一种用于LED和半导体激光器芯片分选机的芯片输送装置控制方法及芯片输送装置。

背景技术

LED和半导体激光器产业规模发展非常迅猛，市场潜力巨大，但是它的发展离不开LED和半导体激光器装备业的发展作支撑。而LED和半导体激光器行业又有它的特殊性，由于生产过程的原因，每个LED和半导体激光器芯片都是独一无二的，在电子和光学特性上都有稍许不同，这就要求所有的LED和半导体激光器芯片都要进行测试并根据其独特的特性进行分选。但LED和半导体激光器芯片分选难度很大，主要原因是芯片尺寸一般都很小，尺寸在纳米级别，这样小的芯片需要微探针才能完成测试，分选过程需要精确的机械和图像识别系统，这使得分选设备的结构都非常庞杂，同时造价高昂，而且分选速度慢，分选准确性低。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法及装置，此LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法及装置能够快速准确的完成芯片的输送任务，能够有效的提升LED和半导体激光器芯片的分选速度和准确性；且装置结构简单，布局紧凑合理，造价低廉，有利于促进LED和半导体激光器芯片产业的技术水平和批量生产能力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法，包括以下步骤：S11、硅片工作台装载硅片；S12、摆放工作台装载料片；S13、CCD摄像机识别所述硅片上的待吸取的芯片的位置信息以及所述料片上芯片被摆放的位置信息，并将上述位置信息传输给工控机，所述工控机向所述硅片工作台和所述摆放工作台发出指令，所述硅片工作台根据所述工控机的指令将待吸取的芯片送至吸放装置的吸取位，所述摆放工作台根据所述工控机的指令将待摆放的空位送至所述吸放装置的摆放位，所述吸放装置将所述芯片从所述硅片上输送到所述料片上；S14、所述摆放工作台卸载所述料片；S15、所述硅片工作台卸载所述硅片。

其中，在所述步骤S13中，当所述硅片工作台将待吸取的芯片送至所述吸放装置的吸取位后，推顶器的推顶器音圈电机驱动推顶针顶出，将所述芯片顶起，便于所述吸放装置吸取。

其中，在所述步骤S13中，所述吸放装置的两个吸嘴一个位于吸取位，一个位于摆放位，一个所述吸嘴吸取芯片，另一个所述吸嘴摆放芯片，当两所述吸嘴吸取和摆放结束后，摆臂电机驱动两所述吸嘴摆动180°交换位置。

其中，所述步骤S11包括如下步骤：所述硅片工作台的推进器气缸的活塞杆伸出，推动升降电机座靠近托板，升降从动齿轮与传动齿轮啮合，扩张器的升降电机动作，硅片载板升起，弹簧夹片张开；机械手将所述硅片放置到所述硅片载板上；所述升降电机反转，所述硅片载板复位，所述弹簧夹片夹紧固定所述硅片；所述推进器气缸的所述活塞杆伸缩回，在推进器拉簧的作用下所述升降电机座复位，所述升降从动齿轮与所述传动齿轮分开，完成所述硅片的装载。

其中，所述步骤S12包括如下步骤：所述摆放工作台的两个摆放台升降气缸的活塞杆伸出，将料片架顶起；机械手将所述料片放置到所述料片架上；两个所述摆放台升降气缸的活塞杆缩回，所述料片架复位，第一顶紧气缸和第二顶紧气缸将所述料片顶紧，所述料片的料片膜吸附在真空架上，完成所述料片的装载。

一种用于实现上述的LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法的LED和半导体激光器芯片输送装置，包括：硅片工作台，所述硅片工作台包括硅片台移动组件和由所述硅片台移动组件带动能够在X轴和Y轴方向上移动的扩张器，所述扩张器包括用于承载硅片的硅片载板；吸放装置，所述吸放装置安装在所述硅片工作台的左侧，所述吸放装置包括摆臂电机，所述摆臂电机的输出轴安装有双吸嘴传动部件，所述双吸嘴传动部件上安装有两个吸嘴，两所述吸嘴呈180°对称设置，且在所述摆臂电机的驱动下进行180°的摆动，用于将所述硅片上的待分选芯片按照检测设备检测后的等级移放到摆放工作台的料片上；所述摆放工作台，所述摆放工作台安装在所述吸放装置的左侧，与所述硅片工作台相对设置，所述摆放工作台包括摆放台移动组件和由所述摆放台移动组件带动能够在X轴和Y轴方向上移动的摆放台，所述摆放台包括用于承载所述料片的料片架；两台CCD摄像机，两台所述CCD摄像机分别安装在所述硅片工作台和所述摆放工作台的正上方。

其中，所述LED和半导体激光器芯片输送装置还包括推顶器，所述推顶器安装在所述扩张器的环形结构内，所述推顶器包括推顶器音圈电机，所述推顶器音圈电机的动子连接有推顶杆，所述推顶杆的顶端安装有推顶针；所述推顶杆的外侧设有推顶室外壁，所述推顶室外壁上方安装有推顶室盖帽，所述推顶室外壁和所述推顶室盖帽共同围成推顶室，所述推顶室外壁上设有连通所述推顶室的负压接头，所述推顶室盖帽的顶部对应所述推顶针的位置设有出针孔，所述出针孔的周侧环绕设有多个吸气孔；所述推顶器音圈电机驱动所述推顶针伸出所述出针孔，将位于所述硅片上的待吸取的芯片顶起，便于所述吸嘴对所述芯片进行吸取。

其中，所述扩张器包括扩张器底座，所述扩张器底座的左端设有圆形通孔，所述圆形通孔的周侧设有多个滚动轴承，各所述滚动轴承传动连接有大同步带轮，所述大同步带轮上安装有环形的托板，所述托板上设有多个传动连接的升降同步带轮，位于所述托板前后两侧的各所述升降同步带轮的中部设有内螺纹柱，所述硅片载板的下侧设有与所述内螺纹柱螺纹配合的螺纹销；位于所述托板右侧的所述升降同步带轮的上方同轴设有传动齿轮；位于所述圆形通孔右侧的所述扩张器底座上设有能够绕固定轴转动的升降电机座，所述升降电机座上安装有升降电机，所述升降电机传动连接有升降从动齿轮，当所述升降电机座转动靠近所述托板时所述升降从动齿轮与所述传动齿轮啮合；所述升降电机座的右侧设有用于驱动所述升降电机座转动的推进器；所述扩张器底座上安装有回转电机，所述回转电机传动连接有小同步带轮，所述小同步带轮与所述大同步带轮传动连接。

其中，所述双吸嘴传动部件包括与所述摆臂电机的输出轴固定连接的摆臂安装座，所述摆臂安装座的中部固定有吸嘴臂导向轴，所述吸嘴臂导向轴的两侧各滑动安装有一吸嘴臂安装架，两所述吸嘴臂安装架的侧部各设有一升降音圈电机，两所述升降音圈电机的定子固定在所述摆臂安装座上，动子分别与两所述吸嘴臂安装架固定连接，两所述吸嘴臂安装架上各安装有一吸嘴臂，两所述吸嘴臂呈180°对称设置，两所述吸嘴分别安装在两所述吸嘴臂的端部。

其中，所述摆放台包括安装在所述摆放台移动组件上的摆放台座，所述摆放台座的中部安装有真空架，所述真空架的表面设有多个负压微孔；所述摆放台座的两个角部各安装有一摆放台升降气缸，两所述摆放台升降气缸的活塞杆上共同安装有所述料片架，所述真空架从所述料片架的中心孔处露出；所述料片架的左右两侧分别设有料片夹紧片，所述料片架的前侧设有料片限位柱。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法采用CCD摄像机及图像识别技术对芯片进行识别，准确的提供芯片位置，使被分选的目标芯片与拾取吸嘴精确对准，同时还能够对芯片的外观进行检测，有助于剔除破损的芯片，从而大大的提高了芯片输送的准确性和可靠性；同时本发明采用双吸嘴进行芯片的输送，两个吸嘴同时工作，一个吸，一个放，交替进行，大大的提高了输送速度，输送周期小于120ms，最小输送周期可达到100ms，从而大大的提高了输送效率。本发明LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法输送准确性高，输送速度快，长期运行稳定性好，可靠性高，漏检率≤2‰，有效的解决了长期以来一直制约LED和半导体激光器芯片产业发展的两大瓶颈问题，有利于提升LED和半导体激光器芯片产业的技术水平和批量生产能力。

由于本发明LED和半导体激光器芯片输送装置能够实现上述LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法，从而本发明LED和半导体激光器芯片输送装置输送准确性高，输送速度快，长期运行稳定性好，可靠性高，且结构紧凑、占地面积小，操作简便易掌握，从而有效的解决了长期以来一直制约LED和半导体激光器芯片产业发展的两大瓶颈问题，有利于提升LED和半导体激光器芯片产业的技术水平和批量生产能力。

综上所述，本发明LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法及装置解决了现有技术中LED和半导体激光器芯片输送准确性差、速度慢等技术问题，本发明LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法及装置输送准确性高，输送速度快，长期运行稳定性好，可靠性高，有利于提升LED和半导体激光器芯片产业的技术水平和批量生产能力。

附图说明

图1是本发明LED和半导体激光器芯片输送装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中硅片工作台的结构示意图；

图4是图3中硅片台移动组件的结构示意图；

图5是图3中扩张器的结构示意图；

图6是扩张器升降动力装置沿图5中A-A线的剖面图；

图7是图3中扩张器的结构示意图——不带硅片载板；

图8是图7中推进器的结构示意图；

图9是图1中推顶器的结构示意图；

图10是图9的俯视图；

图11是图10的B-B线剖视图；

图12是图11的C部放大图；

图13是图1中吸放装置的结构示意图；

图14是图13的俯视图；

图15是图14的D-D线剖视图；

图16是图15的E部放大图；

图17是图1 中摆放工作台的结构示意图；

图18是图17的俯视图；

图19是图17中真空架的结构示意图；

图20是图17的F部放大图；

图21是图1中CCD摄像机的结构示意图；

图中：300、硅片工作台，310、硅片台移动组件，312、硅片台移动组件底座，320、X轴直线电机，322、Y轴直线电机，330、X轴导轨，332、X轴拖链，334、Y轴导轨，336、Y轴拖链，340、Y轴安装板，341、拖链支架，342、X轴拖链支架，344、Y轴拖链支架，346、扩张器安装板，350、扩张器，352、扩张器底座，353、硅片载板，354、弹簧夹片，355、弹簧夹片安装座，356、托板，357、锁紧槽，360、升降同步带轮，361、升降同步带，362、滚动轴承，363、内螺纹柱，370、升降电机，371、升降电机座，3710、锁紧头，372、固定轴，373、传动件，374、第一伞齿轮，375、第二伞齿轮，376、升降传动轴，377、升降主动齿轮，378、升降从动齿轮，379、传动齿轮，380、推进器，3800、固定座，3802、推进器气缸，3804、活塞杆，3806、推顶轴，3810、导向块，3820、压簧，381、推进器拉簧，382、回转电机，383、回转主动同步带轮，384、回转从动同步带轮，385、第一同步带，386、拉簧安装螺栓，387、小同步带轮，388、第二同步带，389、大同步带轮，390、导向轮，391、偏心板，400、吸放装置，402、吸放装置基座，4040、吸嘴臂导向轴，4042、吸嘴臂安装架，4044、升降音圈电机，4046、摆臂安装座，406、吸嘴臂组件，4060、吸嘴臂，4061、吸嘴臂第二连接件，4062、吸嘴臂第一连接件，407、吸嘴，4070、吸嘴头，4072、吸嘴架，4073、密封圈，4074、气路接头，4076、密封盖，408、电机罩，410、线束夹头，4100、线束孔，412、线束夹头座，414、摆臂电机，500、摆放工作台，510、摆放台移动组件，520、摆放台，522、真空架，5220、负压连接头，5222、负压微孔，524、料片架，526、料片夹紧片，530、摆放台座，532、料片限位柱， 534、摆放台升降气缸，536、第一顶紧气缸，537、水平连接件，538、顶紧销，539、竖直连接件，540、第二顶紧气缸，542、顶紧块，900、CCD摄像机，902、摄像机，904、镜头，906、同轴光源，908、辅助光源，910、镜头支架，912、光源支架， 950、推顶器，951、推顶器底板，952、移动平台底座，953、移动平台，954、锁紧螺母，955、锁紧螺杆，956、定位座，957、推顶器支座，958、音圈电机安装座，959、推顶器音圈电机，960、推顶器安装板，961、L形连接件，962、推顶杆座，963、推顶杆，964、推顶室外壁，965、负压接头，966、滚珠衬套，967、气流间隙，968、夹具座，969、夹头，970、夹头帽，971、推顶室盖帽，9710、出针孔，9712、吸气孔，972、推顶室连接件，973、推顶针，974、推顶器密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示方位为准，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。

实施例一：

如图1所示，一种LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法，包括以下步骤：

S11、硅片工作台300装载硅片；

S12、摆放工作台500装载料片；

S13、CCD摄像机900识别硅片上的待吸取的芯片的位置信息以及料片上芯片被摆放的位置信息，并将上述位置信息传输给工控机，工控机（图中未示出）向硅片工作台300和摆放工作台500发出指令，硅片工作台300根据工控机的指令将待吸取的芯片送至吸放装置400的吸取位，摆放工作台500根据工控机的指令将待摆放的空位送至吸放装置400的摆放位，吸放装置400将芯片从硅片上输送到料片上；

S14、摆放工作台500卸载料片；

S15、硅片工作台300卸载硅片。

具体步骤如下：

如图1、图12、和图15共同所示，在步骤S11之前还包括初始步骤，在初始步骤中，通过人工调节，将硅片工作台300侧的CCD摄像机900的镜头中心、吸嘴407和推顶器950的推顶针973三点在竖直方向上调节到一条直线上，将摆放工作台500侧的CCD摄像机900的镜头中心与吸嘴407两点在竖直方向上调节到一条直线上。

如图3和图4共同所示，在步骤S11中，硅片工作台300的硅片台移动组件310将扩张器350送至硅片装卸载工位。硅片台移动组件310的X轴直线电机320和Y轴直线电机322共同动作，将扩张器350送至硅片装卸载工位后，扩张器350进行硅片装载。

如图5、图6、图7和图8共同所示，推进器380的推进器气缸3802的活塞杆3804伸出，安装在活塞杆3804上的推顶轴3806推动导向块3810向升降电机座371靠近，导向块3810推动升降电机座371绕固定轴372转动并靠近托板356，位于升降电机座371上的升降从动齿轮378与位于托板356上的传动齿轮379啮合。升降电机370转动，升降电机370的动力通过传动件373、第一伞齿轮374、第二伞齿轮375、升降传动轴376、升降主动齿轮377、升降从动齿轮378传递给传动齿轮379，传动齿轮379带动与其同轴的升降同步带轮360转动，升降同步带361将动力传递给其它各升降同步带轮360，安装在硅片载板353下侧面的四个螺纹销与设有内螺纹柱363的四个升降同步带轮360螺纹连接，随着各升降同步带轮360的转动，螺纹销从内螺纹柱363中旋出，带动硅片载板353升起，在硅片载板353的推动作用下弹簧夹片354张开。机械手（图中未示出）将硅片放置到硅片载板353上，升降电机370反方向转动，硅片载板353下降复位，弹簧夹片354在自身弹力的作用下扣合在硅片上，将硅片夹紧在硅片载板353上，推进器气缸3802的活塞杆3804缩回，在压簧3820的辅助作用下推顶轴3806退回撤去对导向块3810的推力，在推进器拉簧381的作用下升降电机座371复位，升降从动齿轮378与传动齿轮379分开，完成硅片的装载。硅片台移动组件310将扩张器350送至芯片吸取工位。

如图1、图17和图18共同所示，在步骤S12中，摆放工作台500的摆放台移动组件510将摆放台520送至料片装卸载工位。摆放台移动组件510的X轴直线电机和Y轴直线电机共同动作，将摆放台520送至料片装卸载工位后，摆放台520进行料片装载。

如图17、图18、图19和图20共同所示，摆放台520的两个摆放台升降气缸534的活塞杆伸出，将料片架524顶起，此时第一顶紧气缸536的活塞杆处于伸出状态，顶紧销538处于向后倾斜状态；第二顶紧气缸540的活塞杆处于缩回状态，顶紧块542远离料片架524。机械手拖动料片从料片夹紧片526的下侧穿过，直到料片的边缘碰于料片限位柱532为止，将料片放置到料片架524上。两个摆放台升降气缸534的活塞杆缩回，料片架524降落复位，第一顶紧气缸536的活塞杆缩回，顶紧销538竖起，与料片限位柱532一同在前后方向上将料片固定，同时第二顶紧气缸540的活塞杆伸出，顶紧块542滑动与位于右侧的料片夹紧片526一同在左右方向上将料片固定，真空架522内抽真空，形成负压，将料片的料片膜吸附在真空架522的表面上，完成料片的装载。摆放台移动组件510将摆放台520送至芯片摆放工位。

如图1所示，在步骤S13中，首先通过CCD摄像机900对硅片进行图像识别，将硅片上的某一点与工控机中芯片等级MAP图上相同位置的某一点相对应，设为原点，从而确定出硅片上各芯片相对于原点的坐标，本实施方式优选将硅片的中心点或边缘的某点与芯片等级MAP图的中心点或边缘的某点定为原点，这样确定起来更准确方便。每张硅片上都载有不同等级的芯片，吸放装置400进行芯片输送时是一个等级一个等级的进行输送，直至把一张硅片上的所有芯片均输送到料片上，硅片工作台300更换下一张硅片。每张料片上只承载一个等级的芯片，当一张硅片上的同一等级的芯片全部被输送到料片上后，摆放工作台500就更换下一张料片，用于承载下一个等级的芯片。

如图2、图7、图11、图12、图15和图16共同所示，工作人员在工控机上发出分选某一等级芯片的指令后，位于硅片工作台300侧的CCD摄像机900通过其视觉识别系统根据检测设备检测后的芯片等级MAP图将待吸取芯片的精确位置信息传输给工控机，工控机向硅片工作台300发出待吸取芯片的位置信息指令，硅片台移动组件310根据工控机发出的待吸取芯片的位置信息指令控制X轴直线电机320和Y轴直线电机322动作，将待分选的芯片送至吸嘴407的吸取位，即吸嘴407的正下方，回转电机382动作，驱动大同步带轮389转动θ角度，将芯片位置调正。推顶器音圈电机959动作将推顶针973顶出出针孔9710，推顶针973将该芯片顶起，便于吸嘴407吸取，同时负压接头965吸气，通过吸气孔9712将该芯片周围的硅片膜吸住，保证推顶针973只顶起一个芯片。定义此时位于该吸取位的吸嘴407为第一吸嘴，位于摆放位的吸嘴407为第二吸嘴，第一吸嘴对应的升降音圈电机4044动作，驱动第一吸嘴下降，第一吸嘴将芯片吸起，升降音圈电机4044复位，第一吸嘴上升复位，推顶针973缩回，负压接头965解除负压；同时第二吸嘴对应的升降音圈电机4044动作，驱动第二吸嘴下降，第二吸嘴将吸取的芯片摆放到料片上，该升降音圈电机4044复位，第二吸嘴上升降复位，若第一吸嘴吸取的是等级输送的第一个芯片，则第二吸嘴不做摆放工作。硅片台移动组件310动作将下一个芯片送至吸取位，位于摆放工作台500侧的CCD摄像机900通过其视觉识别系统将芯片的摆放位的位置信息传输给工控机，工控机向摆放工作台500发出下一个空位的位置信息指令，摆放台移动组件510动作将下一个空位送至摆放位。同时摆臂电机414动作，驱动两吸嘴407摆动180°交换位置，即将第一吸嘴摆动到摆放位，同时将第二吸嘴摆动到吸取位，用于吸取下一个芯片。第一吸嘴对应的升降音圈电机4044动作，第一吸嘴下降将芯片摆放到料片上，第一吸嘴上升复位，与此同时第二吸嘴吸取下一个芯片。第一吸嘴放下第一个芯片，第二吸嘴吸起第二个芯片后，摆臂电机414再次动作，再将第一吸嘴摆动到吸取位，第二吸嘴摆动到摆放位，如此往复，直到硅片上同一等级的芯片全部被输送到料片上，摆放工作台500卸载该料片。摆放工作台500装载下一等级的料片后，重复上述动作进行下一等级芯片的输送，直至将该硅片上的所有芯片全部被输送到料片上，硅片工作台300卸载空的硅片。

如图17和图20共同所示，在步骤S14中，摆放台移动组件510将摆放台520送至料片装卸载工位，真空架522内充空气，解除负压环境，料片的料片膜与真空架522脱离，第一顶紧气缸536的活塞杆伸出，第二顶紧气缸540的活塞杆缩回，顶紧销538和顶紧块542均撤回，两个摆放台升降气缸534将料片架524顶起，机械手将料片取走，完成料片的卸载。此时如还有料片待装载，料片架524保持高位等待，若没有料片待装载，则两摆放台升降气缸534的活塞杆缩回，料片架524下降复位。

如图3、图5和图8共同所示，在步骤S15中，硅片台移动组件310驱动扩张器350移动至硅片装卸载工位，推进器气缸3802的活塞杆3804伸出，推动升降电机座371靠近托板356，升降从动齿轮378与传动齿轮379啮合，升降电机370驱动硅片载板353上升，弹簧夹片354张开，机械手将硅片取走，即完成硅片的卸载。此时如还有硅片待装载，硅片载板353则保持高位等待，若没有硅片待装载，则升降电机370反方向转动，硅片载板353下降复位，弹簧夹片354复位。推进器气缸3802的活塞杆3804缩回，升降电机座371复位，升降从动齿轮378与传动齿轮379分开。

实施例二：

如图1和图2共同所示，一种用于实现实施例一所述LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法的LED和半导体激光器芯片输送装置，包括硅片工作台300、吸放装置400、摆放工作台500、CCD摄像机900和推顶器950。

如图3和图5共同所示，硅片工作台300包括硅片台移动组件310和由硅片台移动组件310带动能够在X轴和Y轴方向上移动的扩张器350，扩张器350包括用于承载硅片的硅片载板353。

如图3和图4共同所示，硅片台移动组件310包括硅片台移动组件底座312，硅片台移动组件底座312上安装有X轴直线电机320，位于X轴直线电机320两侧的硅片台移动组件底座312上各安装有一条X轴导轨330，X轴直线电机320的滑动部件上固定有Y轴安装板340，Y轴安装板340同时与两条X轴导轨330上的滑块固定连接。Y轴安装板340上安装有Y轴直线电机322，位于Y轴直线电机322两侧的Y轴安装板340上各安装有一条Y轴导轨334，Y轴直线电机322的滑动部件上固定有扩张器安装板346，扩张器安装板346同时与两条Y轴导轨334上的滑块固定连接。硅片台移动组件底座312的右侧部连接有X轴拖链支架342，Y轴安装板340的右侧和前侧连接有拖链支架341，扩张器安装板346的前侧连接有Y轴拖链支架344，X轴拖链支架342与拖链支架341之间连接有X轴拖链332，Y轴拖链支架344与拖链支架341之间连接有Y轴拖链336。硅片台移动组件310采用直线电机驱动，并采用金属光栅及编码器做位置反馈，不但抗干扰能力强，而且使得高速定位精度小于±0.5微米，从而能够达到分选5mil*5mil的技术要求。

如图3、图4、图5和图7共同所示，扩张器350用于承载硅片的部位为环形结构，包括固定在扩张器安装板346上的扩张器底座352，扩张器底座352的左端设有圆形通孔，位于圆形通孔周侧的扩张器底座352上设有多个滚动轴承362，本实施方式优选滚动轴承362共设有四个，四个滚动轴承362沿圆形通孔的周侧等间距设置。各滚动轴承362共同传动连接有一大同步带轮389，大同步带轮389环绕在各滚动轴承362的外侧。大同步带轮389上安装有环形的托板356，托板356上设有多个升降同步带轮360，本实施方式优选升降同步带轮360共设有六个，六个升降同步带轮360等间距设置，托板356的前后两侧各设有两个，托板356的左右两侧各设有一个，六个升降同步带轮360通过升降同步带361传动连接。位于托板356前后两侧的四个升降同步带轮360的中心部固定有内螺纹柱363，内螺纹柱363随同升降同步带轮360一同转动，托板356的上方设有环形的硅片载板353，硅片载板353的下侧对应四个内螺纹柱363的位置各固定设有一螺纹销（图中未示出），四个螺纹销分别与四个内螺纹柱363螺纹配合，当升降同步带轮360转动时，螺纹销在内螺纹柱363内上下移动，从而实现硅片载板353的升降。位于托板356右侧的升降同步带轮360的上方同轴设有传动齿轮379。托板356的左右两侧各设有一弹簧夹片安装座355，两弹簧夹片安装座355上各铰接安装有一弹簧夹片354，弹簧夹片354用于夹紧硅片。两弹簧夹片安装座355为门形结构，分别跨设在两升降同步带轮360的上方，当硅片载板353升起时，能够将弹簧夹片354顶起张开；当硅片载板353落下时，弹簧夹片354在弹力作用下自动复位，将硅片夹持固定在硅片载板353上。

如图5、图6和图7共同所示，位于圆形通孔右侧的扩张器底座352上竖向安装有一固定轴372，固定轴372上转动连接有升降电机座371，升降电机座371可绕固定轴372转动。升降电机座371上安装有升降电机370及用于将升降电机370的动力传递给传动齿轮379的传动机构。传动机构包括与升降电机370的动力输出轴连接的传动件373，传动件373的输出轴上安装有第一伞齿轮374，第一伞齿轮374啮合有第二伞齿轮375，第二伞齿轮375通过升降传动轴376传动连接有升降主动齿轮377，升降主动齿轮377啮合有升降从动齿轮378，即升降电机370传动连接有升降从动齿轮378。当升降电机座371靠近托板356时，升降从动齿轮378与传动齿轮379啮合，将升降电机370的动力传递给传动齿轮379。

如图5、图7和图8共同所示，位于升降电机座371右侧的扩张器底座352上安装有推进器380，推进器380用于驱动升降电机座371转动。推进器380包括固定在扩张器底座352上的固定座3800，固定座3800的一端安装有推进器气缸3802，推进器气缸3802的活塞杆3804水平伸出，活塞杆3804位于缸体外的部位竖向连接有一推顶轴3806，活塞杆3804的端部与固定座3800的另一端之间安装有压簧3820。固定座3800的上部转动安装有楔形的导向块3810，推顶轴3806的上端位于导向块3810的斜边侧，当推进器气缸3802动作，活塞杆3804伸出，推顶轴3806推动导向块3810向升降电机座371方向转动，导向块3810推动升降电机座371靠近托板356。升降电机座371的端部设有凸起的锁紧头3710，托板356上设有与锁紧头3710相配合的锁紧槽357，当升降电机座371靠近托板356时，锁紧头3710卡在锁紧槽357内，升降从动齿轮378与传动齿轮379啮合。固定座3800和升降电机座371上各安装有一拉簧安装螺栓386，两拉簧安装螺栓386之间连接有推进器拉簧381，当活塞杆3804缩回时，推进器拉簧381辅助拉动升降电机座371复位脱离托板356，升降从动齿轮378与传动齿轮379分离。

如图5和图7共同所示，扩张器底座352上还安装有回转电机382，回转电机382的动力输出轴上安装有回转主动同步带轮383，回转主动同步带轮383通过第一同步带385传动连接有回转从动同步带轮384，回转从动同步带轮384同轴连接有小同步带轮387，即回转电机382传动连接小同步带轮387，小同步带轮387通过第二同步带388与大同步带轮389传动连接。位于大同步带轮389与小同步带轮387之间的扩张器底座352上安装有两个导向轮390，两个导向轮390均位于第二同步带388的外侧，给第二同步带388起导向作用。两导向轮390中的一个导向轮390通过偏心板391安装在扩张器底座352上，偏心板391上设有弧形腰孔，扩张器底座352上呈弧形排列有多个螺栓孔，偏心板391通过螺栓穿过弧形腰孔与某一个或两个螺栓孔固定在扩张器底座352上，可通过改变螺栓穿过弧形腰孔或螺栓孔的位置改变偏心板391的位置，从而改变该导向轮390的位置，进而能够调节第二同步带388的张紧度。

如图2、图13、图14和图15共同所示，吸放装置400位于硅片工作台300的左侧。吸放装置400包括吸放装置基座402，吸放装置基座402从侧面看为方框状结构，吸放装置基座402的上侧板的中部安装有摆臂电机414，摆臂电机414的外部设有电机罩408，电机罩408上设有线束夹头座412，线束夹头座412上安装有线束夹头410，线束夹头410的顶部设有线束孔4100，摆臂电机414的动力线从线束孔4100处穿出。摆臂电机414的动力输出轴向下穿过吸放装置基座402的上侧板安装有双吸嘴传动部件，双吸嘴传动部件安装有两个吸嘴407，两吸嘴407呈180°对称设置，且在摆臂电机414的驱动下进行180°的交替摆动，用于将硅片上的待分选芯片按照检测设备检测后的等级移放到摆放工作台500的料片上。

如图13和图15共同所示，双吸嘴传动部件包括与摆臂电机414的动力输出轴固定连接的摆臂安装座4046，摆臂安装座4046的中部固定安装有竖向设置的吸嘴臂导向轴4040，吸嘴臂导向轴4040的左右两侧各安装有一吸嘴臂安装架4042，吸嘴臂导向轴4040与吸嘴臂安装架4042之间通过滚珠导轨连接（图中未示出）。两吸嘴臂安装架4042的侧部各设有一升降音圈电机4044，两个升降音圈电机4044的定子均固定在摆臂安装座4046上，动子分别与两个吸嘴臂安装架4042固定连接。两个吸嘴臂安装架4042上各安装有一吸嘴臂组件406，两个吸嘴臂组件406呈180°对称设置，两个吸嘴407分别安装在两个吸嘴臂组件406的端部。两个升降音圈电机4044用于驱动相应的吸嘴臂安装架4042上下运动，从而驱动吸嘴407上下运动，实现对芯片的吸取与摆放。

如图15所示，吸嘴臂组件406包括与吸嘴臂安装架4042固定连接的吸嘴臂第二连接件4061，吸嘴臂第二连接件4061连接有吸嘴臂第一连接件4062，吸嘴臂第一连接件4062连接有吸嘴臂4060，吸嘴407安装在吸嘴臂4060的端部。

如图16所示，吸嘴407包括固定在吸嘴臂4060端部的吸嘴架4072，吸嘴架4072的下部安装有吸嘴头4070，吸嘴头4070的下端部为锥形，吸嘴头4070的中部设有由上至下贯穿的气腔。位于吸嘴头4070上方的吸嘴架4072上安装有气路接头4074，吸嘴架4072上设有连通气路接头4074与吸嘴头4070的气腔的气体通路，吸嘴架4072的上端设有密封盖4076。吸嘴架4072与吸嘴头4070之间设有密封圈4073。当吸嘴头4070用于吸取芯片时，气路接头4074往外抽气，在吸嘴头4070内形成负压，从而将芯片从硅片上吸起；当吸嘴头4070用于摆放芯片时，气路接头4074往内吹气，在吸嘴头4070内形成高压，从而将芯片摆放在料片上。

如图2、图17和图18共同所示，摆放工作台500安装在吸放装置400的左侧，与硅片工作台300相对设置。摆放工作台500包括摆放台移动组件510和摆放台520，摆放台520包括用于承载料片的料片架524。摆放台520安装在摆放台移动组件510的移动部件上，能够在摆放台移动组件510的带动下在X轴和Y轴方向上移动。由于摆放台移动组件510的结构及工作原理与硅片台移动组件310（参见图4）的结构及工作原理基本相同，为了节约篇幅，在此不再详述。

如图17、图18和图20共同所示，摆放台520包括安装在摆放台移动组件510上的摆放台座530，摆放台座530的中部安装有真空架522，摆放台座530的相对的两个角部各安装有一摆放台升降气缸534，摆放台座530的另两个角部各安装有一限位支撑柱（图中未示出），真空架522位于两个摆放台升降气缸534与两个限位支撑柱之间。两个摆放台升降气缸534的活塞杆上共同安装有一环形的料片架524，真空架522从料片架524的中心孔处露出，当料片架524位于低位时，即两个摆放台升降气缸534的活塞杆未伸出时，料片架524用于装载料片的平面与真空架522的表面位于同一平面上。料片架524的左右两侧各设有两个料片夹紧片526，料片夹紧片526的端部设有向上翘起的导向部。料片架524的前侧边缘位置设有两个料片限位柱532，料片架524的后侧边缘设有由第一顶紧气缸536驱动的顶紧销538，位于顶紧销538下方的摆放台座530上安装有顶紧销座（图中未示出），顶紧销538的底端通过一左右方向延伸的铰轴与顶紧销座铰接。第一顶紧气缸536安装在位于顶紧销座后侧下方的摆放台座530上，第一顶紧气缸536的活塞杆上安装有一前后方向延伸的水平连接件537，水平连接件537的前端通过左右方向延伸的铰轴铰接有竖直连接件539，竖直连接件539的上端通过左右方向延伸的铰轴铰接在顶紧销538的后侧壁下部。顶紧销538通过连接件与第一顶紧气缸536的活塞杆铰接，当第一顶紧气缸536的活塞杆缩回时，顶紧销538竖起与料片限位柱532配合从前后方向上将料片固定；当第一顶紧气缸536的活塞杆伸出时，顶紧销538向下向后倾倒，松开料片，同时避开料片的行进路线。料片架524的左侧边缘还安装有第二顶紧气缸540，第二顶紧气缸540的活塞杆连接有顶紧块542，当第二顶紧气缸540的活塞杆伸出时，顶紧块542滑动与位于料片架524右侧的料片夹紧片526配合从左右方向上将料片固定。

如图19所示，真空架522为圆形帽状结构，其上部设有气腔，气腔连通有负压连接头5220，负压连接头5220连接负压管路。气腔的上表面设有多个连通气腔与外界的负压微孔5222，气腔的上表面即是真空架522的表面，在进行芯片分选时，可将料片的料片膜吸附固定在真空架522的表面，保证芯片的顺利摆放。

如图1、图9、图10和图11共同所示，推顶器950安装在位于扩张器350（参见图5）的环形结构内。推顶器950包括推顶器底板951，推顶器底板951上安装有移动平台底座952，移动平台底座952上安装有移动平台953。移动平台底座952和移动平台953均为环形结构，位于移动平台底座952的环形结构内的推顶器底板951上固定有定位座956，定位座956包括竖向设置且相互垂直连接的两块板体，定位座956的高度大于移动平台底座952的高度，其上半部分位于移动平台953内，其两块板体分别与移动平台953相邻的两侧壁平行。移动平台953上水平设有两根锁紧螺杆955，两根锁紧螺杆955的端部均位于移动平台953侧壁的外侧，并设有锁紧螺母954。两根锁紧螺杆955相互垂直且不在同一水平面上，即一根锁紧螺杆955同时穿过移动平台953相对的两侧壁及定位座956的一块板体，另一根锁紧螺杆955同时穿过移动平台953的另外相对的两侧壁及定位座956的另一块板体，这样既能够根据需要对移动平台953的位置进行微调，在调整好后又能够对移动平台953进行固定。

如图9、图11和图12共同所示，移动平台953上固定有推顶器支座957，推顶器支座957的上方设有推顶室外壁964，推顶室外壁964的顶端连接有推顶室连接件972，推顶室连接件972的顶部扣设有推顶室盖帽971，推顶室外壁964、推顶室连接件972和推顶室盖帽971共同围成推顶室。推顶室外壁964与推顶室连接件972之间设有推顶器密封圈974，推顶室连接件972与推顶室盖帽971之间也设有推顶器密封圈974。

如图9、图11和图12共同所示，推顶器支座957内设有音圈电机安装座958，音圈电机安装座958内安装有推顶器音圈电机959，推顶器音圈电机959的动子通过连接部件连接有推顶杆963。连接部件包括与推顶器音圈电机959的动子相连接的推顶器安装板960，推顶器安装板960上固定有L形连接件961，L形连接件961的竖直部固定在推顶器安装板960上，其水平部插接在推顶杆座962的水平槽内，推顶杆963固定在推顶杆座962上。推顶杆963穿出推顶器支座957伸入到推顶室内，位于推顶室内腔中的推顶杆963外侧套设有滚珠衬套966，滚珠衬套966与推顶室外壁964之间设有气流间隙967。推顶杆963的顶端固定有夹具座968，夹具座968上设有夹头969，夹头969上夹持安装有推顶针973，夹头969外套设有夹头帽970用于固定推顶针973，推顶针973穿出夹头帽970。推顶室盖帽971的顶部对应推顶针973的位置设有出针孔9710，出针孔9710的周侧环绕设有多个吸气孔9712。推顶室外壁964上设有连通推顶室的负压接头965。在进行芯片分选时，推顶器音圈电机959驱动推顶针973伸出出针孔9710，将位于硅片上的待吸取的芯片顶起，便于吸嘴407（参见图15）对芯片进行吸取，同时负压接头965接通负压，推顶室内形成负压，各吸气孔9712能够将待吸取芯片周围的硅片膜吸附贴在推顶室盖帽971上，能够有效的防止其它芯片一起被顶起。

如图2和图21共同所示，CCD摄像机900共设有两台，一台安装在硅片工作台300的上方，一台安装在摆放工作台500的上方。位于硅片工作台300上方的CCD摄像机900通过其视觉识别系统根据检测设备检测后的芯片等级MAP图来为工控机提供芯片的精确位置信息，由工控机通过EtherCAT（以以太网为基础的现场总线系统）网络控制硅片工作台300移动，使得硅片上的待分选芯片与吸嘴407（参见图15）精确对准，便于吸嘴407吸取。位于摆放工作台500上方的CCD摄像机900通过其视觉识别系统提供芯片被摆放的精确位置信息给工控机，由工控机通过EtherCAT网络控制摆放工作台500移动，使得被摆放芯片与料片上的摆放位置精确对准。

如图2和图21共同所示，CCD摄像机900包括摄像机902，摄像机902连接有镜头904，镜头904的下方设有同轴光源906。镜头904上固定有镜头支架910，镜头支架910固定在吸放装置基座402（参见图13）上，镜头支架910上固定有光源支架912，光源支架912的下端安装有辅助光源908。

需要说明的是，本发明中各部件的动作均有传感器或限位开关信号来作为动作的起止标志，全程由工控机及控制器（图中未示出）配合自动完成，无需人为干预，因传感器和限位开关检测技术为本领域常规技术手段，本领域技术人员根据上述阐述不需要付出创造性劳动即可完成传感器或限位开关的设置，故有关各传感器和限位开关的具体安装位置及作用原理在此不再详述。

综上所述，本发明LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法及装置能够快速准确的完成芯片的输送任务，能够有效的提升LED和半导体激光器芯片的分选速度和准确性；且装置结构简单，布局紧凑合理，造价低廉，有利于促进LED和半导体激光器芯片产业的技术水平和批量生产能力。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11、硅片工作台（300）装载硅片；

S12、摆放工作台（500）装载料片；

S13、CCD摄像机（900）识别所述硅片上的待吸取的芯片的位置信息以及所述料片上芯片被摆放的位置信息，并将上述位置信息传输给工控机，所述工控机向所述硅片工作台（300）和所述摆放工作台（500）发出指令，所述硅片工作台（300）根据所述工控机的指令将待吸取的芯片送至吸放装置（400）的吸取位，所述摆放工作台（500）根据所述工控机的指令将待摆放的空位送至所述吸放装置（400）的摆放位，所述吸放装置（400）将所述芯片从所述硅片上输送到所述料片上；

S14、所述摆放工作台（500）卸载所述料片；

S15、所述硅片工作台（300）卸载所述硅片。

2.根据权利要求1所述的LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法，其特征在于，在所述步骤S13中，当所述硅片工作台（300）将待吸取的芯片送至所述吸放装置（400）的吸取位后，推顶器（950）的推顶器音圈电机（959）驱动推顶针（973）顶出，将所述芯片顶起，便于所述吸放装置（400）吸取。

3.根据权利要求1所述的LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法，其特征在于，在所述步骤S13中，所述吸放装置（400）的两个吸嘴（407）一个位于吸取位，一个位于摆放位，一个所述吸嘴（407）吸取芯片，另一个所述吸嘴（407）摆放芯片，当两所述吸嘴（407）吸取和摆放结束后，摆臂电机（414）驱动两所述吸嘴（407）摆动180°交换位置。

4.根据权利要求1所述的LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法，其特征在于，所述步骤S11包括如下步骤：

所述硅片工作台（300）的推进器气缸（3802）的活塞杆（3804）伸出，推动升降电机座（371）靠近托板（356），升降从动齿轮（378）与传动齿轮（379）啮合，扩张器（350）的升降电机（370）动作，硅片载板（353）升起，弹簧夹片（354）张开；

机械手将所述硅片放置到所述硅片载板（353）上；

所述升降电机（370）反转，所述硅片载板（353）复位，所述弹簧夹片（354）夹紧固定所述硅片；

所述推进器气缸（3802）的所述活塞杆（3804）缩回，在推进器拉簧（381）的作用下所述升降电机座（371）复位，所述升降从动齿轮（378）与所述传动齿轮（379）分开，完成所述硅片的装载。

5.根据权利要求1所述的LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法，其特征在于，所述步骤S12包括如下步骤：

所述摆放工作台（500）的两个摆放台升降气缸（534）的活塞杆伸出，将料片架（524）顶起；

机械手将所述料片放置到所述料片架（524）上；

两个所述摆放台升降气缸（534）的活塞杆缩回，所述料片架（524）复位，第一顶紧气缸（536）和第二顶紧气缸（540）将所述料片顶紧，所述料片的料片膜吸附在真空架（522）上，完成所述料片的装载。

6.用于实现权利要求1所述的LED和半导体激光器芯片输送装置控制方法的LED和半导体激光器芯片输送装置，其特征在于，包括：

硅片工作台（300），所述硅片工作台（300）包括硅片台移动组件（310）和由所述硅片台移动组件（310）带动能够在X轴和Y轴方向上移动的扩张器（350），所述扩张器（350）包括用于承载硅片的硅片载板（353）；

吸放装置（400），所述吸放装置（400）安装在所述硅片工作台（300）的左侧，所述吸放装置（400）包括摆臂电机（414），所述摆臂电机（414）的输出轴上安装有双吸嘴传动部件，所述双吸嘴传动部件上安装有两个吸嘴（407），两所述吸嘴（407）呈180°对称设置，且在所述摆臂电机（414）的驱动下进行180°的摆动，用于将所述硅片上的待分选芯片按照检测设备检测后的等级移放到摆放工作台（500）的料片上；

所述摆放工作台（500），所述摆放工作台（500）安装在所述吸放装置（400）的左侧，与所述硅片工作台（300）相对设置，所述摆放工作台（500）包括摆放台移动组件（510）和由所述摆放台移动组件（510）带动能够在X轴和Y轴方向上移动的摆放台（520），所述摆放台（520）包括用于承载所述料片的料片架（524）；

两台CCD摄像机（900），两台所述CCD摄像机（900）分别安装在所述硅片工作台（300）和所述摆放工作台（500）的正上方。

7.根据权利要求6所述的LED和半导体激光器芯片输送装置，其特征在于，所述LED和半导体激光器芯片输送装置还包括推顶器（950），所述推顶器（950）安装在所述扩张器（350）的环形结构内，所述推顶器（950）包括推顶器音圈电机（959），所述推顶器音圈电机（959）的动子连接有推顶杆（963），所述推顶杆（963）的顶端安装有推顶针（973）；所述推顶杆（963）的外侧设有推顶室外壁（964），所述推顶室外壁（964）上方安装有推顶室盖帽（971），所述推顶室外壁（964）和所述推顶室盖帽（971）共同围成推顶室，所述推顶室外壁（964）上设有连通所述推顶室的负压接头（965），所述推顶室盖帽（971）的顶部对应所述推顶针（973）的位置设有出针孔（9710），所述出针孔（9710）的周侧环绕设有多个吸气孔（9712）；所述推顶器音圈电机（959）驱动所述推顶针（973）伸出所述出针孔（9710），将位于所述硅片上的待吸取的芯片顶起，便于所述吸嘴（407）对所述芯片进行吸取。

8.根据权利要求6所述的LED和半导体激光器芯片输送装置，其特征在于，所述扩张器（350）包括扩张器底座（352），所述扩张器底座（352）的左端设有圆形通孔，所述圆形通孔的周侧设有多个滚动轴承（362），各所述滚动轴承（362）传动连接有大同步带轮（389），所述大同步带轮（389）上安装有环形的托板（356），所述托板（356）上设有多个传动连接的升降同步带轮（360），位于所述托板（356）前后两侧的各所述升降同步带轮（360）的中部设有内螺纹柱（363），所述硅片载板（353）的下侧设有与所述内螺纹柱（363）螺纹配合的螺纹销；位于所述托板（356）右侧的所述升降同步带轮（360）的上方同轴设有传动齿轮（379）；位于所述圆形通孔右侧的所述扩张器底座（352）上设有能够绕固定轴（372）转动的升降电机座（371），所述升降电机座（371）上安装有升降电机（370），所述升降电机（370）传动连接有升降从动齿轮（378），当所述升降电机座（371）转动靠近所述托板（356）时所述升降从动齿轮（378）与所述传动齿轮（379）啮合；所述升降电机座（371）的右侧设有用于驱动所述升降电机座（371）转动的推进器（380）；所述扩张器底座（352）上安装有回转电机（382），所述回转电机（382）传动连接有小同步带轮（387），所述小同步带轮（387）与所述大同步带轮（389）传动连接。

9.根据权利要求6所述的LED和半导体激光器芯片输送装置，其特征在于，所述双吸嘴传动部件包括与所述摆臂电机（414）的输出轴固定连接的摆臂安装座（4046），所述摆臂安装座（4046）的中部固定有吸嘴臂导向轴（4040），所述吸嘴臂导向轴（4040）的两侧各滑动安装有一吸嘴臂安装架（4042），两所述吸嘴臂安装架（4042）的侧部各设有一升降音圈电机（4044），两所述升降音圈电机（4044）的定子固定在所述摆臂安装座（4046）上，动子分别与两所述吸嘴臂安装架（4042）固定连接，两所述吸嘴臂安装架（4042）上各安装有一吸嘴臂（4060），两所述吸嘴臂（4060）呈180°对称设置，两所述吸嘴（407）分别安装在两所述吸嘴臂（4060）的端部。

10.根据权利要求6所述的LED和半导体激光器芯片输送装置，其特征在于，所述摆放台（520）包括安装在所述摆放台移动组件（510）上的摆放台座（530），所述摆放台座（530）的中部安装有真空架（522），所述真空架（522）的表面设有多个负压微孔（5222）；所述摆放台座（530）的两个角部各安装有一摆放台升降气缸（534），两所述摆放台升降气缸（534）的活塞杆上共同安装有所述料片架（524），所述真空架（522）从所述料片架（524）的中心孔处露出；所述料片架（524）的左右两侧分别设有料片夹紧片（526），所述料片架（524）的前侧设有料片限位柱（532）。

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