CN217569707U - 半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型申请提出一种半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：包括机架、设在机架上的上料机构和传动机构，所述传动机构包括电机和由电机驱动转动的透明转动盘，所述上料机构将半导体致冷器件晶粒输送至透明转动盘的表面上；所述透明转动盘的旁侧上依次设有整形机构、至少一组用于采集半导体致冷器件晶粒图像的图像采集光学精密机构和用于筛分合格、不合格半导体致冷器件晶粒的分选机构；所述整形机构包括设在机架上的两组相互靠近的第一机座、第二机座和分别转动连接在第一机座、第二机座上第一整形转轮和第二整形转轮，本实用新型半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备设计合理，有利于高效、准确的实现批量生产半导体致冷器件晶粒的分选。

Description

半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备

技术领域：

本实用新型属于光学检测和机器视觉领域，尤其涉及一种半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备。

背景技术：

半导体致冷器件晶粒是生产制造致冷器件的重要元件，通常一个致冷器件需要将多对P-N晶粒阵列焊接到同一电路板上，要求阵列中的晶粒具有较一致高度尺寸，以防止高度差异造成一侧焊接不良；另外致冷器件的性能受阵列中晶粒质量差异影响，因此还需要对晶粒三维尺寸和晶粒外观进行检测；目前致冷器件晶粒企业主要是依靠人工使用千分尺、游标卡尺卡尺等工具手动进行尺寸抽测，外观检测也是依靠人眼进行分选，存在人工耗费高、检测效率低、检测偏差大、容易漏检等问题。

发明内容：

本实用新型申请提出一种半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，该半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备可以提高半导体致冷器件晶粒分选的效率。

本实用新型半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：包括机架、设在机架上的上料机构和传动机构，所述传动机构包括电机和由电机驱动转动的透明转动盘，所述上料机构将半导体致冷器件晶粒输送至透明转动盘的表面上；所述透明转动盘的旁侧上依次设有整形机构、至少一组用于采集半导体致冷器件晶粒图像的图像采集机构和用于筛分合格、不合格半导体致冷器件晶粒的分选机构；所述整形机构包括设在机架上的两组相互靠近的第一机座、第二机座和分别转动连接在第一机座、第二机座上第一整形转轮和第二整形转轮，所述第一机座上设有第一直流电机、由第一直流电机驱动转动的第一转轴和与第一转轴下端固定连接的第一整形转轮，所述第二机座上设有第二转轴和与第二转轴下端固定连接的第二整形转轮，第一转轴与第二转轴通过皮带轮和皮带同步转动。

本实用新型的工作原理：批量半导体致冷器件晶粒装载在上料机构中，随着上料机构的输送，将半导体致冷器件晶粒一个个输送至透明转动盘表面上，随着透明转动盘的转动，将一个个半导体致冷器件晶粒顺序往后传输至各个工位，依次经过整形机构调整各半导体致冷器件晶粒在透明转动盘表面上的姿态，经过图像采集机构采集透明转动盘表面上半导体致冷器件晶粒的尺寸和表面形态，经过分选机构对透明转动盘表面上不合格的半导体致冷器件晶粒进行分选剔除。

本实用新型半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备设计合理，有利于高效、准确的实现批量生产半导体致冷器件晶粒的分选。

附图说明：

图1是本实用新型的立体图；

图2是图1的局部视图；

图3是整形机构的立体图；

图4是第一图像采集机构的立体图；

图5是第二图像采集机构的立体图；

图6是第三图像采集机构的立体图；

图7是分选机构的立体图；

图8是定位传感机构的立体图；

图9是驱动透明转动盘转动的传动机构的剖面立体图。

具体实施方式：

本实用新型半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备包括机架1、设在机架1上的上料机构A和传动机构B，所述传动机构B包括电机B1和由电机B1驱动转动的透明转动盘B2，所述上料机构A将半导体致冷器件晶粒输送至透明转动盘的表面上；所述透明转动盘B2的旁侧上依次设有整形机构C、至少一组用于采集半导体致冷器件晶粒图像的图像采集机构D和用于筛分合格、不合格半导体致冷器件晶粒的分选机构E；所述整形机构C包括设在机架上的两组相互靠近的第一机座C1、第二机座C2和分别转动连接在第一机座C1、第二机座C2上第一整形转轮C3和第二整形转轮C4，所述第一机座上C1设有第一直流电机C5、由第一直流电机驱动转动的第一转轴C6和与第一转轴下端固定连接的第一整形转轮C3，所述第二机座C2上设有第二转轴C7和与第二转轴下端固定连接的第二整形转轮C4，第一转轴与第二转轴通过皮带轮和皮带C8同步转动。

工作时，晶粒经过整形机构时先由第一整形转轮C3进行姿态校正，因晶粒在转盘位置偏差或偏转角度较大过大1次整形不到位的晶粒由第二整形转轮C4进行2次微调校正，从而保证经过整形机构整形后，晶粒的转动半径和姿态一致。

进一步的，为了设计合理，上述上料机构A包括上料震动盘A1和设在上料震动盘A1输出端上的输料导管A2，该上料震动盘A1为现有惯用的上料设备，其可以是名牌为Duge/都格，型号为DG-88LK的震动盘。

进一步的，为了实现图像采集，上述图像采集机构D包括有第一图像采集机构D1、第二图像采集机构D2和第三图像采集机构D3。

第一图像采集机构D1包括设在机架上的第一可升降机座D4，所述第一可升降机座上设有第一拐形管道D5，所述第一拐形管道内设有位于透明转动盘水平旁侧的第一直角三角形棱镜D6、位于透明转动盘上侧的第二直角三角形棱镜D7和立方棱镜D8，所述立方棱镜与第一直角三角形棱镜位于同一竖向位置，立方棱镜与第二直角三角形棱镜位于同一水平位置，第一直角三角形棱镜和第二直角三角形棱镜两个直角面中一个朝向待测半导体致冷器件晶粒，另一个朝向立方棱镜，在立方棱镜上方设有第一摄像相机D9；

当晶粒传送到第一图像采集机构D1正下方时，由电气控制系统触发第一摄像相机拍照，然后第一摄像相机将采集的相邻双面图像传输给图像处理系统，由图像处理系统对图像进行处理，计算出晶粒的长宽高尺寸，并与检验标准对比，从而实现晶粒3维尺寸测量和判定。

上述第二图像采集机构D2包括设在机架上的第二可升降机座D11，所述第二可升降机座D11上设有第二拐形管道D12，所述第二拐形管道内设有位于透明转动盘水平旁侧的第三直角三角形棱镜D13、位于透明转动盘下侧的第四直角三角形棱镜D14和第二立方棱镜D15，所述第二立方棱镜与第三直角三角形棱镜位于同一竖向位置，第二立方棱镜与第四直角三角形棱镜位于同一水平位置，第三直角三角形棱镜和第四直角三角形棱镜两个直角面中一个朝向待测半导体致冷器件晶粒，另一个朝向第二立方棱镜，在第二立方棱镜后方设有第二摄像相机D16；

当晶粒传送到第二图像采集机构D2正下方时，由电气控制系统触发第二摄像相机拍照，然后第二摄像相机将采集的相邻双面图像（底面和外侧面）传输给图像处理系统，由图像处理系统按照识别模型进行处理分析，识别判定晶粒表面状态，从而实现晶粒其中2个面的缺陷检测。

上述第三图像采集机构D3包括设在机架上的第三可升降机座D18，所述第三可升降机座上设有第三拐形管道D19，所述第三拐形管道内设有位于透明转动盘水平旁侧的第五直角三角形棱镜D20、位于透明转动盘上侧的第六直角三角形棱镜D21和第三立方棱镜D22，所述第三立方棱镜与第五直角三角形棱镜位于同一竖向位置，第三立方棱镜与第六直角三角形棱镜位于同一水平位置，第五直角三角形棱镜和第六直角三角形棱镜两个直角面中一个朝向待测半导体致冷器件晶粒，另一个朝向第三立方棱镜，在第三立方棱镜上方设有第三摄像相机D23；

当晶粒传送到第三图像采集机构D3正下方时，由电气控制系统触发第三摄像相机拍照，然后第三摄像相机将采集的相邻双面图像（天面和内侧面）传输给图像处理系统，由图像处理系统按照识别模型进行处理分析，识别判定晶粒表面状态，从而实现晶粒另外2个面的缺陷检测。

为了实现筛选出料，上述分选机构E包括位于透明转动盘旁侧的出料管道E1，所述出料管道E1包括锥形壳E2和连接在锥形壳一侧的两个支管E3，锥形壳的大端开口朝向透明转动盘，锥形壳的小端具有两个开口，两个开口分别连接两个支管E3，在透明转动盘的旁侧且位于锥形壳大端开口的相对侧设有两个喷风管E4，晶粒经过检测后，由电气控制系统根据图像处理系统的综合判定结果，在晶粒到达筛选位置时，由电气控制系统控制对应喷风管E4将晶粒吹入对应支管从而实现分选。

进一步的，为了检测某个时间点上是否有待检测半导体致冷器件晶粒，上述透明转动盘旁侧且位于整形机构C与图像采集机构D之间设有定位传感机构F，所述定位传感机构包括用于检测透明转动盘表面上是否有半导体致冷器件晶粒的光电传感器F1。

进一步的，为了转动顺畅，上述透明转动盘B2为圆环透明板，该圆环透明板的底部连接环形支撑座B4，所述环形支撑座通过若干个支撑柱B5连接底盘B3，所述底盘B3与电机B1的输出端连接，实现同步转动；驱动透明转动盘转动的传动机构由电气控制系统控制通过电机B1（伺服电机）驱动，可通过控制伺服电机脉冲占比改变传动机构传动速度；本设备通过精密设计、安装可实现精密平稳转动，转盘传动平整度公差在±0.08mm以内。

本实用新型设备中还具有图像处理系统，其包含了工控机、显示器和图像处理软件等，用来进行图像处理和输出显示检测统计信息。

本实用新型的工作原理：批量半导体致冷器件晶粒装载在上料机构中，随着上料机构的输送，将半导体致冷器件晶粒一个个输送至透明转动盘表面上，随着透明转动盘的转动，将一个个半导体致冷器件晶粒顺序往后传输至各个工位，依次经过整形机构调整各半导体致冷器件晶粒在透明转动盘表面上的姿态，经过图像采集机构采集透明转动盘表面上半导体致冷器件晶粒的尺寸和表面形态，经过分选机构对透明转动盘表面上不合格的半导体致冷器件晶粒进行分选剔除。

本实用新型半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备优点：

1. 实现了速度可调的稳定送料功能，实现了稳定且规则的晶粒位置与方位排列的调整；

2. 使用3个工位即可实现半导体致冷器件晶粒3维度尺寸检测和4个面缺陷，大大简化了安装机构，提高了系统可靠性；

3. 具有尺寸检测精度高与缺陷检测准确性好，可改进致冷器件产品的性能；

4. 具有自动化程度高，可提高系统的检测效率。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：包括机架、设在机架上的上料机构和传动机构，所述传动机构包括电机和由电机驱动转动的透明转动盘，所述上料机构将半导体致冷器件晶粒输送至透明转动盘的表面上；所述透明转动盘的旁侧上依次设有整形机构、至少一组用于采集半导体致冷器件晶粒图像的图像采集机构和用于筛分合格、不合格半导体致冷器件晶粒的分选机构；所述整形机构包括设在机架上的两组相互靠近的第一机座、第二机座和分别转动连接在第一机座、第二机座上第一整形转轮和第二整形转轮，所述第一机座上设有第一直流电机、由第一直流电机驱动转动的第一转轴和与第一转轴下端固定连接的第一整形转轮，所述第二机座上设有第二转轴和与第二转轴下端固定连接的第二整形转轮，第一转轴与第二转轴通过皮带轮和皮带同步转动。

2.根据权利要求1所述的半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：所述上料机构包括上料振动盘和设在上料振动盘输出端上的输料导管。

3.根据权利要求1所述的半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：所述图像采集机构包括有第一图像采集光学精密机构、第二图像采集光学精密机构和第三图像采集光学精密机构，所述第一图像采集光学精密机构包括设在机架上的第一可升降机座，所述第一可升降机座上设有第一拐形管道，所述第一拐形管道内设有位于透明转动盘水平旁侧的第一直角三角形棱镜、位于透明转动盘上侧的第二直角三角形棱镜和立方棱镜，所述立方棱镜与第一直角三角形棱镜位于同一竖向位置，立方棱镜与第二直角三角形棱镜位于同一水平位置，第一直角三角形棱镜和第二直角三角形棱镜两个直角面中一个朝向待测半导体致冷器件晶粒，另一个朝向立方棱镜，在立方棱镜上方设有第一摄像镜头与CMOS相机。

4.根据权利要求3所述的半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：所述第二图像采集光学精密机构包括设在机架上的第二可升降机座，所述第二可升降机座上设有第二拐形管道，所述第二拐形管道内设有位于透明转动盘水平旁侧的第三直角三角形棱镜、位于透明转动盘下侧的第四直角三角形棱镜和第二立方棱镜，所述第二立方棱镜与第三直角三角形棱镜位于同一竖向位置，第二立方棱镜与第四直角三角形棱镜位于同一水平位置，第三直角三角形棱镜和第四直角三角形棱镜两个直角面中一个朝向待测半导体致冷器件晶粒，另一个朝向第二立方棱镜，在第二立方棱镜后方设有第二摄像相机。

5.根据权利要求3或4所述的半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：所述第三图像采集光学精密机构包括设在机架上的第三可升降机座，所述第三可升降机座上设有第三拐形管道，所述第三拐形管道内设有位于透明转动盘水平旁侧的第五直角三角形棱镜、位于透明转动盘上侧的第六直角三角形棱镜和第三立方棱镜，所述第三立方棱镜与第五直角三角形棱镜位于同一竖向位置，第三立方棱镜与第六直角三角形棱镜位于同一水平位置，第五直角三角形棱镜和第六直角三角形棱镜两个直角面中一个朝向待测半导体致冷器件晶粒，另一个朝向第三立方棱镜，在第三立方棱镜上方设有第三摄像相机。

6.根据权利要求1所述的半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：所述分选机构包括位于透明转动盘旁侧的出料管道，所述出料管道包括锥形壳和连接在锥形壳一侧的两个支管，锥形壳的大端开口朝向透明转动盘，锥形壳的小端具有两个开口，两个开口分别连接两个支管，在透明转动盘的旁侧且位于锥形壳大端开口的相对侧设有两个喷风管。

7.根据权利要求1所述的半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：所述透明转动盘旁侧且位于整形机构与图像采集光学精密机构之间设有定位传感机构，所述定位传感机构包括用于检测透明转动盘表面上是否有半导体致冷器件晶粒的光电传感器。

8.根据权利要求1所述的半导体致冷器件晶粒机器视觉检测设备，其特征在于：所述透明转动盘为圆环透明板，该圆环透明板的底部连接环形支撑座，所述环形支撑座通过若干个支撑柱连接底盘，所述底盘与电机的输出端连接，实现同步转动。

Images