CN116000020A - 板面复合清洁设备和复合清洁检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板面复合清洁设备和复合清洁检测方法，属于板件清洗领域，设备包括设置在密闭清洁机壳内的三轴机器人、激光清洁头、掩膜版和载具；掩膜版和载具之间的空间为物理清洁腔，通过物理清洁将激光气化再次冷凝的污染物以及激光冲击波击飞的污染物进行集中收集处理，防止落到产品表面形成二次污染或污染无尘室；本申请将激光清洁技术与物理清洁相结合，达到大颗粒污染物使用物理清洁，细小微粒使用激光清洁，多重清洁的办法解决玻璃检验前道的清洁问题，可在PCB、FPD、3C玻璃、3C盖板、镜头清洁等领域推广应用。

Description

板面复合清洁设备和复合清洁检测方法

技术领域

本发明属于板件清洗领域，具体涉及一种板面复合清洁设备和复合清洁检测方法。

背景技术

玻璃瑕疵AOI检测和分选设备中经常会遇到一个问题，玻璃产品表面经常会粘附灰尘，切割、镜片研磨等工艺产生的粉尘和脏污，产品在搬运或者在设备中也或多或少会粘附一部分的污染物，这些污染物从外观上实际上很难和玻璃自身的瑕疵或缺陷区分开来。

以光学玻璃AOI检测为例，目前AOI设备检测出的产品中，如果不做清洁，一次通过率仅40％。污染物导致的不良占到55％左右，瑕疵造成的不良实际统计在5％以内。具体的，以镀氟化镁膜蓝宝石玻璃为例，玻璃加工过程中的灰尘或者其他杂质经常粘附于玻璃表面，只要有一点灰尘即非常明显，严重影响AOI检测。这些脏污或灰尘分为有机物杂质或无机物杂质，有机物主要包括指纹印记，油墨，油剂，含杂质的有机溶剂，衣物细绒线，毛发等，无机物包括玻璃碎屑，粉尘等

传统的解决该问题的方法主要有以下三种：

1.提高算法能力，利用算法直接将瑕疵和污染分辨开来；

2.利用污染物和瑕疵的光学特性差异，使用级联和特殊的光照条件区分瑕疵和污染物；

3.利用清洁技术将污染物清洁干净。

前两种方式属于检测方面的优化，并不能根本上清除污染物。第三种方法治本，既能做检测又能清洁，是目前更认可的一种方式。

目前行业内比较常规的清洁方式主要有：

1.模仿人擦拭的物理清洁法；效果：有但接触仍不可避免有残留，表面有高度差时无法使用，效果一般；

2.清洁剂(水等溶剂加清洁剂)冲洗后干燥；效果：溶剂和污染物干燥后玻璃表面污染更明显。

3.二氧化碳干冰清洁；效果：有一定效果，但大量消耗二氧化碳，应用成本过高。

4.Plasma清洁；效果：Plasma对玻璃上稍厚的污染物清洁效果差。

目前模拟人工擦拭的物理方法效果相对较好，但也存在一些局限性，因为存在无尘布等的接触，仍然会带来二次污染，或者清洁有残留，这导致传统的清洁方法产品一次通过率通常仅在60％，遇到一些大面积的产品甚至更低，如需进一步提高一次通过率需要寻找新方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种板面复合清洁设备和复合清洁检测方法，其能解决上述问题。

设计原理：在玻璃AOI瑕疵检测前使用激光清洁技术。清洁激光照射到玻璃表面，激光波长选择上尽可能避开玻璃本身的吸收峰，利用清洁激光的特性完成对玻璃的清洁。

1.清洁激光波长和能量大小的选择上应规避玻璃本身损伤，玻璃产品在可见光波段基本是透明的，建议选择可见光波段，选择激光的功率大小和波长吸收率应小于玻璃的消融阈值，而高于绝大部分污染物的消融或击飞阈值。

2.实际使用中面对多种污染物可以使用双波段和多波段激光，分多次清洁，做到针对性。

3.实际使用中太厚或透明度低的玻璃上下表面分别使用激光清洁，还可以在玻璃表面添加少许水或其他溶剂来保护基材。

4.利用抽吸风扇将激光气化再次冷凝的污染物，以及激光冲击波击飞的污染物进行收集，防止落到产品表面形成二次污染。

5.搭配掩膜版或清扫范围可编程的激光清洁头，防止激光对非清洁区域或载具进行无差别破坏或做更多不必要的清洁，此外如产品玻璃上有油墨或丝印等深色区域，应避免激光对这些区域的直射或穿透照射。

6.特别的，可将激光清洁技术与其他清洁技术尤其是物理清洁相结合，达到大颗粒污染物使用物理清洁，细小微粒使用激光清洁，多重清洁的办法解决玻璃检验前道的清洁问题。

目前激光已有使用的领域有玻璃除膜，硅片清洁领域，其原理已有应用先例。且激光清洁技术还应用于金属除锈，工件除油，医疗等领域，实际清洁效果优于Plasma。本方案采用激光清洁技术，适用于蓝宝石和其他玻璃加工过程中，对表面做自动激光清洁的工艺，主要目的在于获得更好的视觉检测效果和良率，减少人员擦拭清洁的人力消耗；具体方案如下。

一种板面复合清洁设备，设备包括：设置在密闭清洁机壳内的三轴机器人、激光清洁头、掩膜版和载具；所述激光清洁头安装在所述三轴机器人末节，并随所述三轴机器人空间移动；所述掩膜版和载具依次布置在激光清洁头下方，通过所述掩膜版控制载具上的待清洁件的激光清洁范围；所述掩膜版和载具之间的空间为物理清洁腔，通过物理清洁将激光气化再次冷凝的污染物以及激光冲击波击飞的污染物进行集中收集处理，防止落到产品表面形成二次污染或污染无尘室。

进一步的，在所述物理清洁腔的左端设置进风过滤除静电装置，在所述物理清洁腔的右端设置出风粉尘分离装置，并在所述出风粉尘分离装置下方设置集尘袋。

进一步的，所述进风过滤除静电装置包括旋风分离器扇、进风滤网和进风离子风扇；所述出风粉尘分离装置包括出风风扇和粉尘分离单元。

进一步的，所述激光清洁头采用多波段激光，其出射扫描范围对应载具上的待清洁板件可编程调节。

本发明还公开了一种板面复合清洁检测方法，该方法基于光学检测设备和板面复合清洁设备实施，方法包括：

S1、设备预处理，根据待清洁板件，对激光波段、激光出射扫描范围、清扫遍数进行编程设置，同时设置与待清洁板件对应的掩膜版；

S2、复合清洁，先将待清洁板件放置于载具上，先开启进风过滤除静电装置和出风粉尘分离装置，经预清洁时段后开启激光清洁头进行激光清洁，激光清洁结束后，进风过滤除静电装置和出风粉尘分离装置再经过一段后物理清洁后关闭；

S3、瑕疵检测，将复合清洁后的板件取出并放置光学检测设备，进行AOI瑕疵检测；

S4、产品分选，光学检测设备通过瑕疵检测的图像和预置的瑕疵分类库进行NG料的瑕疵类型和OK料分选。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请将激光清洁技术与其他清洁技术尤其是物理清洁相结合，达到大颗粒污染物使用物理清洁，细小微粒使用激光清洁，多重清洁的办法解决玻璃检验前道的清洁问题，可在PCB、FPD、3C玻璃、3C盖板、镜头或相机盖板清洁等领域推广应用。

附图说明

图1为本发明板面复合清洁设备的示意图；

图2为板面复合清洁检测方法的流程图。

图中，

1、密闭清洁机壳；

2、三轴机器人；

3、激光清洁头；

4、掩膜版；

5、载具；

6、进风过滤除静电装置；

7、出风粉尘分离装置；

8、集尘袋。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

板面复合清洁设备

一种板面复合清洁设备，参见图1，设备包括设置在密闭清洁机壳1内的三轴机器人2、激光清洁头3、掩膜版4和载具5，以及掩膜版4和载具5之间的物理清洁腔。

布置关系：所述激光清洁头3安装在所述三轴机器人2末节，并随所述三轴机器人2空间移动；所述掩膜版4和载具5依次布置在激光清洁头3下方，通过所述掩膜版4控制载具5上的待清洁件的激光清洁范围；所述掩膜版4和载具5之间的空间为物理清洁腔，通过物理清洁将激光气化再次冷凝的污染物以及激光冲击波击飞的污染物进行集中收集处理，防止落到产品表面形成二次污染或污染无尘室。

其中，密闭清洁机壳1的下部设置进料口和出料口，进料口和出料口的空间布置与物理清洁腔的空间布置垂直设置。采用至少部分透明材质，以进行观察内部清洁工况。

三轴机器人2采用图未示的滑轨驱控和/或机械臂驱控，实现激光清洁头3的空间移动控制。

其中，所述激光清洁头3采用多波段激光，其出射扫描范围对应载具5上的待清洁板件可编程调节。所述激光清洁头3采用线阵或面阵激光头。

掩膜版4根据待清洁板件可更换的设置。载具5上可采用机械卡爪或真空吸盘对待清洁板件进行固定。载具5也可以设置成在物理清洁腔内实现对待清洁板件的翻转，实现同一工位的双面清洁。

其中，在所述物理清洁腔的左端设置进风过滤除静电装置6，在所述物理清洁腔的右端设置出风粉尘分离装置7，并在所述出风粉尘分离装置7下方设置集尘袋8。

进一步的，所述进风过滤除静电装置6包括旋风分离器扇、进风滤网和进风离子风扇；所述出风粉尘分离装置7包括出风风扇和粉尘分离单元。

板面复合清洁检测方法

一种板面复合清洁检测方法，参见图2，该方法基于光学检测设备和前述的板面复合清洁设备实施，方法包括：

S1、设备预处理，根据待清洁板件，对激光波段、激光出射扫描范围、清扫遍数进行编程设置，同时设置与待清洁板件对应的掩膜版4；

S2、复合清洁，先将待清洁板件放置于载具5上，先开启进风过滤除静电装置6和出风粉尘分离装置7，经预清洁时段后开启激光清洁头3进行激光清洁，激光清洁结束后，进风过滤除静电装置6和出风粉尘分离装置7再经过一段后物理清洁后关闭；

该步骤中，可以增设对板件的翻转，实现双面清洁。

S3、瑕疵检测，将复合清洁后的板件取出并放置光学检测设备，进行AOI瑕疵检测；

S4、产品分选，光学检测设备通过瑕疵检测的图像和预置的瑕疵分类库进行NG料的瑕疵类型和OK料分选。

步骤S3和S4基于光学检测设备实施，该设备采用常规AOI检测设备即可，此处不再赘述。

本方案的优势在于：

1.激光清洁为非接触式清洁，相比传统清洁方法，不会产生任何残留；

2.激光应对小颗粒精细局部除尘除污清洁比常规清洁方法有优势；

3.高效快速，有应用先例，适合连续生产要求；

4.相比物理清洁，不需要耗材，设备投入成本适中，一次投入，后续只有少量电力成本，使用成本相对低廉。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种板面复合清洁设备，其特征在于，设备包括：设置在密闭清洁机壳(1)内的三轴机器人(2)、激光清洁头(3)、掩膜版(4)和载具(5)；

所述激光清洁头(3)安装在所述三轴机器人(2)末节，并随所述三轴机器人(2)空间移动；

所述掩膜版(4)和载具(5)依次布置在激光清洁头(3)下方，通过所述掩膜版(4)控制载具(5)上的待清洁件的激光清洁范围；

所述掩膜版(4)和载具(5)之间的空间为物理清洁腔，通过物理清洁将激光气化再次冷凝的污染物以及激光冲击波击飞的污染物进行集中收集处理。

2.根据权利要求1所述的板面复合清洁设备，其特征在于：

在所述物理清洁腔的左端设置进风过滤除静电装置(6)，在所述物理清洁腔的右端设置出风粉尘分离装置(7)，并在所述出风粉尘分离装置(7)下方设置集尘袋(8)。

3.根据权利要求2所述的板面复合清洁设备，其特征在于：

所述进风过滤除静电装置(6)包括旋风分离器扇、进风滤网和进风离子风扇；所述出风粉尘分离装置(7)包括出风风扇和粉尘分离单元。

4.根据权利要求1所述的板面复合清洁设备，其特征在于：

所述激光清洁头(3)采用多波段激光，其出射扫描范围对应载具(5)上的待清洁板件可编程调节。

5.根据权利要求4所述的板面复合清洁设备，其特征在于：

所述激光清洁头(3)采用线阵或面阵激光头。

6.一种板面复合清洁检测方法，该方法基于光学检测设备和权利要求1-5任一项所述的板面复合清洁设备实施，其特征在于，方法包括：

S1、设备预处理，根据待清洁板件，对激光波段、激光出射扫描范围、清扫遍数进行编程设置，同时设置与待清洁板件对应的掩膜版(4)；

S2、复合清洁，先将待清洁板件放置于载具(5)上，先开启进风过滤除静电装置(6)和出风粉尘分离装置(7)，经预清洁时段后开启激光清洁头(3)进行激光清洁，激光清洁结束后，进风过滤除静电装置(6)和出风粉尘分离装置(7)再经过一段后物理清洁后关闭；

S3、瑕疵检测，将复合清洁后的板件取出并放置光学检测设备，进行AOI瑕疵检测；

S4、产品分选，光学检测设备通过瑕疵检测的图像和预置的瑕疵分类库进行NG料的瑕疵类型和OK料分选。

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