CN211652581U - 微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种故障定位准确、检测效率高、能够客观、无疲劳的实时在线检测的微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统。包括视觉子系统、检测子系统以及控制子系统；其中：视觉子系统用于对传送带上微型芯片进行图像采集和显示，并将信息传递给检测子系统，从而完成图像实时传输；检测子系统将获得清晰的图像进行图像分析处理，分析出图像中的信息，输出芯片中缺陷芯片的位置信息和分类信息；控制子系统,接受检测子系统输出信号，随后经控制器分析处理后输出控制信号控制执行结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种视觉伺服系统，具体涉及一种微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统，属于电子元件检测技术领域。
背景技术
随着微型芯片需求量和芯片产量不断增加，不难发现人工分拣劳动强度较大，分拣出错率较高等缺点日益突出，造成芯片的分拣效率受到一定程度的限制。传统的人工检测方法因受人眼在时间、空间上的分辨率，以及主观因素等种种限制，已经很难满足芯片高速、高精度的检测需求。鉴于人工检测存在上述不足，用机器视觉和伺服系统取代传统人工目视来对芯片表面进行缺陷检测和分拣，逐渐成为微型芯片生产领域发展的一个重要趋势。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种故障定位准确、检测效率高、能够客观、无疲劳的实时在线检测的微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统。
本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统，包括视觉子系统、检测子系统以及控制子系统；其中：
视觉子系统，包括装有相机的显微镜、与显微镜连接的传感器以及与传感器互联的视频采集卡，用于对传送带上微型芯片进行图像采集和显示，并将信息传递给检测子系统，从而完成图像实时传输；
检测子系统, 包括与视频采集卡连接的工控机和用于用户和工控机之间进行信息交换的人机交互界面，将获得清晰的图像进行图像分析处理，分析出图像中的信息，输出芯片中缺陷芯片的位置信息和分类信息；
控制子系统, 接受检测子系统输出信号，随后经控制器分析处理后输出控制信号控制执行结构，执行结构包括传送机构和分拣机构，传送机构包括步进电机驱动的传送带、设置在传送带上的载物台、设置在载物台上的用于放置微型芯片的芯片盒；分拣机构包括带有吸盘的三自由度机械臂、与吸盘连接的真空发生器和通过安装有控制阀的管路与真空发生器连接的空气压缩机。
上述微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统，控制器包括与伺服驱动器连接STM32控制器、PLC控制器以及PAC控制器；STM32控制器用来接收工控机端口发送出来的控制指令；PLC控制器用来控制电机驱动器来驱动步进电机，从而驱动步进电机使得传送带传动；PAC控制器用来控制机械臂的运动。
上述微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统，传送带上分别各设置一组光电对射开关核、一组磁性开关以及一组复位检测光电传感器；当复位检测光电传感器检测到复位信号，传送带开始转动，当芯片盒到达指定位置时光电对射开关将检测到位置信号给PLC控制器，PLC控制器向装有相机的显微镜发出控制信号进行拍照，工控机获取照片并进行图像处理，然后工控机发出控制信号给PLC控制器，控制器控制传送带的运动状态，当芯片盒到达磁性开关位置，磁性开关将检测到位置信号，此时机械臂将对芯片进行分拣操作。
本实用新型的优点在于：
1.利用机器视觉和伺服系统取代传统人工目视来对芯片表面进行缺陷检测和分拣。
2.补充完善了传统的人工检测方法因受人眼在时间、空间上的分辨率，以及主观因素等种种限制，难以满足芯片高速、高精度的检测需求的缺陷。
3.相比传统的检测方式具有无接触无损伤，安全可靠；检测精度高，功能强大，响应速度快；可以实现客观、无疲劳的实时在线检测等优势。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
图2为本实用新型实施例的传送结构示意图。
图3为本实用新型实施例的分拣功能结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
一种微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统，包括视觉子系统、检测子系统以及控制子系统；其中：
视觉子系统，包括用于对光源进行控制的可调光源、装有相机的显微镜、与显微镜连接的传感器以及与传感器互联的视频采集卡，用于对传送带上微型芯片进行图像采集和显示，并将信息传递给检测子系统，从而完成图像实时传输；
检测子系统, 包括与视频采集卡连接的工控机、与工控机连接的MATLAB GUI图像处理系统和用于用户和工控机之间进行信息交换的人机交互界面，将获得清晰的图像进行图像分析处理，分析出图像中的信息，输出芯片中缺陷芯片的位置信息和分类信息；
控制子系统, 接受检测子系统输出信号，随后经控制器分析处理后输出控制信号控制执行结构；执行结构包括传送机构和分拣机构，传送机构包括步进电机驱动的传送带、设置在传送带上的载物台、设置在载物台上的用于放置微型芯片的芯片盒；分拣机构包括带有吸盘的三自由度机械臂、与吸盘连接的真空发生器和通过安装有控制阀的管路与真空发生器连接的空气压缩机。
控制器包括与伺服驱动器连接STM32控制器、PLC控制器以及PAC控制器；STM32控制器用来接收工控机端口发送出来的控制指令；PLC控制器用来控制电机驱动器来驱动步进电机并通过与之配套的视觉伺服微型芯片在线分拣系统监控软件对其进行实时监控，从而驱动步进电机使得传送带传动；PAC控制器用来控制机械臂的运动。在图像采集和数据传输方面，采用显微镜相机采集传送带上微型芯片的图像，然后经工控机图像处理后，将分类信息发送至STM32控制器，再经STM32传输给PAC控制器，PAC控制器控制机械臂和气动吸盘按照不同分类路径分拣目标芯片。
参考图2，传送带上分别各设置一组光电对射开关核、一组磁性开关以及一组复位检测光电传感器；当复位检测光电传感器检测到复位信号，传送带开始转动，当芯片盒到达指定位置时光电对射开关将检测到位置信号给PLC控制器，PLC控制器向装有相机的显微镜发出控制信号进行拍照，工控机获取照片并进行图像处理，然后工控机发出控制信号给PLC控制器，控制器控制传送带的运动状态，当芯片盒到达磁性开关位置，磁性开关将检测到位置信号，此时机械臂将对芯片进行分拣操作。
如图3所示，微型芯片分拣部分：通过对微型芯片进行在线检测与分类判断，可以判断每个芯片的缺陷状态及类型。在线检测与分类判断部分是在工控机上完成的，然后工控机将处理后的芯片缺陷分类信号发送给伺服控制器，经伺服控制器处理后通过STM32控制器发出分拣信号，实时分拣信号通过PAC控制器发送给机械臂和空气压缩机电磁接触阀。机械臂将会通过设定的分拣路径，结合与真空发生器相连的气动吸盘，完成分拣任务。
本实用新型微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统实现流程如下：
该伺服系统包括8个部分组成：传送带传动、PLC控制器控制、显微镜拍照、MATLABGUI图像处理、STM32控制器传输、PAC控制器控制、空气压缩机供气和机械臂分拣。其中，PLC控制器控制和MATLAB GUI图像处理这两个过程均需工控机参与。传送带传送过程能够实现载物台的传动和传感器感应等功能。STM32控制器传输能够将MATLAB GUI图像处理后的芯片分类信息传送至PAC控制器。空气压缩供气主要是为机械臂吸盘提供吸放芯片所需的气压。PAC控制器控制主要执行接收STM32控制器传输的分类信号，并根据分类信号的不同从而选择不同机械臂分拣路径，最终能够将目标芯片分拣至对应类别芯片的指定位置。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统，其特征在于：包括视觉子系统、检测子系统以及控制子系统；其中：
视觉子系统，包括装有相机的显微镜、与显微镜连接的传感器以及与传感器互联的视频采集卡，用于对传送带上微型芯片进行图像采集和显示，并将信息传递给检测子系统，从而完成图像实时传输；
检测子系统, 包括与视频采集卡连接的工控机和用于用户和工控机之间进行信息交换的人机交互界面，将获得清晰的图像进行图像分析处理，分析出图像中的信息，输出芯片中缺陷芯片的位置信息和分类信息；
控制子系统, 接受检测子系统输出信号，随后经控制器分析处理后输出控制信号控制执行结构，执行结构包括传送机构和分拣机构，传送机构包括步进电机驱动的传送带、设置在传送带上的载物台、设置在载物台上的用于放置微型芯片的芯片盒；分拣机构包括带有吸盘的三自由度机械臂、与吸盘连接的真空发生器和通过安装有控制阀的管路与真空发生器连接的空气压缩机。
2.根据权利要求1所述微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统，其特征在于：控制器包括与伺服驱动器连接STM32控制器、PLC控制器以及PAC控制器；STM32控制器用来接收工控机端口发送出来的控制指令；PLC控制器用来控制电机驱动器来驱动步进电机，从而驱动步进电机使得传送带传动；PAC控制器用来控制机械臂的运动。
3.根据权利要求1所述微型芯片表面缺陷检测视觉伺服系统，其特征在于：传送带上分别各设置一组光电对射开关核、一组磁性开关以及一组复位检测光电传感器；当复位检测光电传感器检测到复位信号，传送带开始转动，当芯片盒到达指定位置时光电对射开关将检测到位置信号给PLC控制器，PLC控制器向装有相机的显微镜发出控制信号进行拍照，工控机获取照片并进行图像处理，然后工控机发出控制信号给PLC控制器，控制器控制传送带的运动状态，当芯片盒到达磁性开关位置，磁性开关将检测到位置信号，此时机械臂将对芯片进行分拣操作。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113552132A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-10-26 | 滁州沃博自动化科技有限公司 | 一种用于视觉检测皮带机上的静态检测产品缺陷设备 |
| CN114029237A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-02-11 | 上海电机学院 | 一种铝型材表面缺陷实时分拣系统及方法 |
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