TWI775626B

TWI775626B - 聲音定位的磨針裝置

Info

Publication number: TWI775626B
Application number: TW110136304A
Authority: TW
Inventors: 詹勳浩; 張沛華
Original assignee: 吉而特科技股份有限公司
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2022-08-21
Also published as: US20230095121A1; TW202313248A

Abstract

本發明包括一固定座固定一探針卡；一旋轉模組連接一研磨座和一移動模組；一馬達模組連接該旋轉模組、該移動模組和電連接一處理模組；一聲音感測模組產生一聲音感測訊號並將其傳送至該處理模組；一記憶模組電連接該處理模組，且該記憶模組存有一研磨音訊資料的一研磨音訊；當該處理模組通過該馬達模組驅動該旋轉模組和該移動模組時，該處理模組判斷該聲音感測訊號是否與該記憶模組中儲存的該研磨音訊相匹配；當判斷相匹配時，該處理模組通過該馬達模組驅動該移動模組降低該研磨座朝該固定座移動的速度，以保護該探針卡的複數探針免於受損。

Description

聲音定位的磨針裝置

一種磨針裝置，尤指一種聲音定位的磨針裝置。

現有磨針機對探針卡的探針進行研磨時會在兩難中取捨。在磨針機的研磨座和探針卡的探針接觸和開始研磨時，兩者之間的研磨力道會需要細膩的受到控制以維持研磨的品質。因此，研磨座和探針之間的正向力會需要受到嚴格的控制，也就是說研磨座必須緩慢地朝探針移動，以免兩者間的正向力因突然接觸而產生巨大變化，造成探針受損。然而，緩慢地移動研磨座意味著在研磨座和探針未碰觸以前，研磨座將浪費長久的時間移動到可以開始研磨探針的位置。因此，對於現有磨針機而言，明確定位研磨座和探針兩者之間的位置將能提升磨針的效率，使研磨座在接觸探針前快速朝探針移動，並使研磨座在快要接觸探針前放緩移動速度。

現有的磨針機多透過光學鏡頭的影像資訊定位研磨座和探針兩者的位置。然而，探針卡的探針數量龐大，且多數探針為微米等級的大小。多數光學鏡頭無法明確判定研磨座和探針兩者接觸的瞬間，因為光學鏡頭無法完美調整焦距使每一探針的末端都受到明確的定位。在焦距無法受到完美調整的情況下，光學鏡頭的影像資訊只能透過有限的解析度大約定位研磨座和探針兩者之間的位置，而無法明確判斷研磨座和探針兩者接觸的瞬間。

本發明提供一聲音定位的磨針裝置，包括：一固定座，固定一探針卡；一研磨座，包括一研磨面，且該研磨面面向該固定座；其中當該探針卡固定於該固定座上時，該探針卡的複數探針面向該研磨座；一旋轉模組，連接該研磨座；一移動模組，連接該旋轉模組；一馬達模組，連接該旋轉模組及該移動模組；一處理模組，電連接該馬達模組，並通過該馬達模組驅動該旋轉模組，使該研磨座旋轉，且通過該馬達模組驅動該移動模組，使該研磨座朝該固定座移動；一聲音感測模組，電連接該處理模組，感測聲音以產生一聲音感測訊號且傳送該聲音感測訊號至該處理模組；一記憶模組，電連接該處理模組，存有一研磨音訊資料；其中，該研磨音訊資料包括一研磨音訊；其中，當該處理模組通過該馬達模組驅動該旋轉模組和該移動模組時，該處理模組進一步判斷該聲音感測訊號是否與該記憶模組中儲存的該研磨音訊相匹配；其中，當該處理模組判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊相匹配時，該處理模組通過該馬達模組驅動該移動模組降低該研磨座的移動速度。

本發明的該聲音感測模組，能在該研磨座的該研磨面接觸該些探針的一瞬間，感測該研磨面摩擦該些探針的聲音，並產生該聲音感測訊號且傳送該聲音感測訊號至該處理模組。當該處理模組判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊相匹配時即放慢該馬達模組驅動該移動模組的速度，以達到使用該聲音感測模組聲音定位該研磨座和該些探針的功能，和在判斷該研磨座和該些探針接觸的瞬間做出反應。因該研磨座和該些探針接觸的瞬間將明確產生摩針的噪音，且摩針的噪音和該研磨音訊相匹配，所以本發明能明確定義出該研磨座和該些探針兩者接觸的瞬間。

1:固定座

2:探針卡

3:研磨座

4:研磨面

5:移動模組

6:旋轉模組

7:探針

10:馬達模組

20:處理模組

30:記憶模組

40:聲音感測模組

50:扭力感測模組

60:影像感測模組

70:顯示模組

S1~S72:步驟

圖1為本發明一聲音定位的磨針裝置一第一實施例的系統方塊圖。

圖2為本發明該聲音定位的磨針裝置該第一實施例的側面示意圖。

圖3為本發明該聲音定位的磨針裝置該第一實施例的流程圖。

圖4為本發明該聲音定位的磨針裝置另一實施例的流程圖

請參閱圖1和圖2所示，本發明提供一聲音定位的磨針裝置，該聲音定位的磨針裝置包括一固定座1、一研磨座3、一移動模組5、一旋轉模組6、一馬達模組10、一處理模組20、一記憶模組30和一聲音感測模組40。該固定座1負責固定一探針卡2，而該探針卡2包括複數探針7。該探針卡2的該些探針7有著微米(micrometer；μm)等級的大小，且各自長短不一的分佈在該探針卡2上。該研磨座3包括一研磨面4，且該研磨面4面向該固定座1。換句話說，該研磨面4也面向該探針卡2的該些探針7。該旋轉模組6連接該研磨座3，該移動模組5連接該旋轉模組6，而該馬達模組10連接該旋轉模組6及該移動模組5。該處理模組20電連接該馬達模組10，並該處理模組20通過該馬達模組10驅動該旋轉模組6，使該研磨座3旋轉，且該處理模組20通過該馬達模組10驅動該移動模組5，使該研磨座3朝該固定座1移動。

詳細來說，在本發明一第一實施例中，該馬達模組10包括至少二馬達，其中至少一馬達負責驅動該旋轉模組6，而另至少一馬達負責驅動該移動模組5。當該移動模組5使該研磨座3朝該固定座1移動時，該旋轉模組6會跟著朝該固定座1移動。當該旋轉模組6使該研磨座3旋轉時，該移動模組5能獨立移動而免於受到該旋轉模組6的影響。所以說，該旋轉模組6和對應驅動該旋轉模組6的至少一馬達各設置於該移動模組5上，如此一來該移動模組5和該旋轉模組6都各自連接該馬達模組10，以分別受到該馬達模組10的驅動。

該記憶模組30電連接該處理模組20且存有一研磨音訊資料。該研磨音訊資料包括一研磨音訊。該聲音感測模組40電連接該處理模組20，並該聲音感測模組40感測聲音以產生一聲音感測訊號且傳送該聲音感測訊號至該處理模組20。其中，當該處理模組20通過該馬達模組10驅動該旋轉模組6和該移動模組5時，該處理模組20進一步判斷該聲音感測訊號是否與該記憶模組30中儲存的該研磨音訊相匹配。當該處理模組20判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊相匹配時，該處理模組20通過該馬達模組10驅動該移動模組5降低該研磨座3的移動速度。如此能避免該些探針7因該研磨座3移動過快，造成該研磨座3上的該研磨面4研磨力道過強而受到損害。

該記憶模組30中存有的該研磨音訊資料為一研磨音訊的資料庫，其中存有了各式不同探針的研磨音訊，即包括研磨不同探針材料、研磨不同探針數量和研磨不同探針粗細等所發出不同的音訊。隨著探針材料、數量和粗細的不同，該研磨音訊的頻率也會出現變化。因此，本發明該聲音定位的磨針裝置在準備研磨該些探針7前，必須受到一使用者的設定以設有該些探針7對應的數據，使該處理模組20知道要偵測何種該研磨音訊，並且能夠排除其他非該研磨音訊的背景噪音。並且，該聲音感測模組40也必須能偵測該研磨音訊所對應的頻段，以感測的到對應的磨針聲音。該研磨音訊在本例中為約5千赫(kilohertz；kHz)到15kHz頻率之音訊，但不以此為限。

在該第一實施例中，該馬達模組10驅動該旋轉模組6和該研磨座3向上移動，而該探針卡2受到該固定座1的固定，該探針卡2的該些探針7向下延伸，面對著該研磨座3上的該研磨面4。記憶模組30存有一第一速度資料、一第二速度資料、一第三速度資料、一設定位置資料和一基準資料，且本發明進一步包括一扭力感測模組50、一影像感測模組60和一顯示模組70。詳細來說，記憶模組存有的該基準資料進一步包括一設定研磨距離、一單位時間、一基準值和一安全值。該設定位置資料包括一設定位置，而該設定位置為該研磨座3和該些探針7接觸之前該研磨座3移動的位置。換句話說，該固定座1與該設定位置之間為一第一距離。當該探針卡2固定於該固定座1時，該探針卡2之該些探針的針尖與該固定座1之間為一第二距離，而該第一距離大於該第二距離，所以當該研磨座3向該固定座1移動時，該研磨座3會先移動到該設定位置而免於碰觸到該些探針的針尖。當然，因該使用者無法明確事前知道該研磨座3碰觸該些探針7的位置和時機，因此該設定位置會較保守的受到設定。例如，設定該設定位置為離該固定座1約2公分的距離，因為該些探針7的長度應當小於1公分。

該影像感測模組60電連接該處理模組20，並該影像感測模組60感測一影像以產生一影像感測訊號且傳送該影像感測訊號至該處理模組20。當該處理模組20驅動該馬達模組10旋轉和移動該旋轉軸時，該處理模組20根據該影像感測訊號判斷該研磨座3是否已移動到該設定位置(S2)。當該處理模組20判斷該研磨座已移動到該設定位置時，該處理模組20放慢該馬達模組10驅動該旋轉模組6的速度，使該研磨座3降低移動速度。

請參閱圖3所示，詳細來說在該處理模組20判斷該研磨座3移動到該設定位置之前，該處理模組20根據該第三速度資料驅動該馬達模組10以一第三速度移動該研磨座3(S1)。在該處理模組20判斷該研磨座3移動到該設定位置之後，但在該處理模組20判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊相匹配之前，該處理模組20根據該第一速度資料驅動該馬達模組10以一第一速度移動該研磨座3(S3)。接著，該處理模組20判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊是否相匹配(S4)。當該處理模組20判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊未相匹配時，該處理模組20持續驅動該馬達模組10以該第一速度移動該研磨座3(S3)，並重新判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊是否相匹配(S4)。在該處理模組20判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊相匹配之後，該處理模組20開始計算一研磨距離(S5)，並該處理模組20根據該第二速度資料驅動該馬達模組10以一第二速度移動該研磨座3(S6)。其中，該第一速度較該第二速度快速，而該第三速度又較該第一速度快速。

如此一來，該研磨座3在離該些探針7距離較遠時，也就是該研磨座3移動到達該設定位置之前，本發明能夠快速的移動該研磨座3以節省時間。該研磨座3在離該些探針7距離較近時，也就是在該處理模組20判斷該研磨座3移動到該設定位置之後，但在該處理模組20判斷偵測到該研磨音訊之前，因為該研磨座3有隨時接觸到該些探針7的可能，所以本發明需以較慢的速度移動該研磨座3。而當該研磨座3開始接觸和研磨該些探針7時，也就是該處理模組20判斷偵測到該研磨音訊之後，本發明需以最慢最保守的速度移動該研磨座3，以保護該些探針7不會受到過大的正向力壓迫而受損。正向力的來源即來自該研磨座3向該些探針7移動的力度，而此力度會因為該些探針7受到研磨變短而受到減弱，因此當該研磨座3向該些探針7移動越慢時，該些探針7將有更充足的時間受到研磨而減輕受到的壓迫，因此也將更受到保護。

該扭力感測模組50電連接該處理模組20，並該扭力感測模組50感測磨針的一研磨扭力以產生一扭力感測訊號且傳送該扭力感測訊號至該處理模組20。當該處理模組20驅動該馬達模組10旋轉和移動該旋轉模組6時，該處理模組20判斷該扭力感測訊號是否在該單位時間內從該基準值增加超過該安全值(S7)。當該處理模組20判斷該扭力感測訊號在該單位時間內從該基準值增加超過該安全值時，該處理模組20停止通過該馬達模組20驅動該旋轉模組6和該移動模組5(S71)。

在本實施例中，該扭力感測模組50為一霍爾感測器(Hall sensor)，且設置於該旋轉模組6中。該基準值為該研磨座5空轉時的該扭力感測訊號，而該安全值為該基準值之1.3倍至1.5倍之間的該扭力感測訊號。設定該安全值的意義是為了排除出現該些探針7受損的可能。當該些探針7受到該研磨座3和該研磨面4施力時，該些探針7會產生反作用力，而該反作用力的大小會反映在該扭力感測模組50所感測的該扭力感測訊號上。當該扭力感測訊號飆升時，即代表該些探針7承受了巨大的力量，而有可能斷裂或是受損的可能。因此，在該扭力感測訊號飆升到該安全值時，該處理模組20就必須即時做出反應，停止磨針的作業以即時降低對該些探針7的傷害。

另外，當該處理模組20判斷偵測到該研磨音訊時，該處理模組20開始計算該研磨距離(S5)。當該處理模組20判斷該扭力感測訊號未在該單位時間內從該基準值增加超過該安全值時，該處理模組20進一步判斷該研磨距離是否等於該設定研磨距離(S8)。當該處理模組20判斷該研磨距離未等於該設定研磨距離時，該處理模組20持續驅動該馬達模組10以該第二速度移動該研磨座3(S6)，並重新判斷是否在該單位時間內從該基準值增加超過該安全值(S7)。當該處理模組20判斷該研磨距離等於該設定研磨距離時，該處理模組20停止通過該馬達模組10驅動該旋轉模組6和該移動模組5(S9)。這樣即代表磨針完成，該些探針7以研磨至所要求之長度，而無須繼續磨針。該處理模組20計算該研磨距離的方式，即該處理模組20根據研磨時間和該旋轉模組6旋轉的次數計算出該研磨面4碰觸該些探針7的行程距離。更詳細來說，該處理模組20也會根據該些探針7的材料種類制定對應的該研磨距離計算方式。例如，較硬材料的探針可能需要該研磨面4旋轉90度角才能研磨一探針單位長度，而較軟的探針可能僅需要該研磨面4旋轉60度角就能研磨該探針單位長度，因此研磨同樣的該探針單位長度，兩者的計算方法卻會對應不同的材料種類和探針硬度而不同。

當該處理模組20判斷該扭力感測訊號在該單位時間內從該基準值增加超過該安全值時，該處理模組20產生一異常訊號並傳送該異常訊號至該顯示模組70，且該顯示模組70根據該異常訊號對應顯示一異常訊息(S72)。當該處理模組20判斷該研磨距離等於該設定研磨距離時，該處理模組20產生一完成訊號並傳送該完成訊號至該顯示模組70，且該顯示模組70根據該完成訊號對應顯示一完成訊息(S10)。

該顯示模組70電連接該處理模組20。該顯示模組70為一觸控螢幕，該觸控螢幕提供了該使用者設定本發明的方式。該異常訊息和該完成訊息各為文字訊息透過該觸控螢幕顯示。在另一實施例中，該顯示模組70僅為複數燈號，而該使用者必須以其他方式連接該處理模組20以設定本發明，例如使用一USB埠連接該處理模組20。該異常訊息和該完成訊息各為燈號訊息，透過不同的燈號顯示。

請參閱圖4所示，在該另一實施例中，該記憶模組30的該基準資料進一步包括一磨針扭力值。在該處理模組20判斷該研磨座3移動到該設定位置之後，但在該處理模組20判斷偵測到該研磨音訊之前，該處理模組20根據該第一速度資料驅動該馬達模組10以該第一速度移動該研磨座3(S3)。接著，該處理模組20判斷根據該聲音感測訊號判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊是否相匹配(S4’)。當該處理模組20判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊未相匹配時，該處理模組20進一步判斷該扭力感測訊號是否大於或等於該磨針扭力值(S41’)。當該處理模組20判斷該扭力感測訊號未大於或等於該磨針扭力值時，該處理模組20持續驅動該馬達模組10以該第一速度移動該研磨座3(S3)，並重新判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊是否相匹配(S4’)。當該處理模組20判斷該扭力感測訊號大於或等於該磨針扭力值時，該處理模組20開始計算該研磨距離(S5)，並該處理模組20根據該第二速度資料驅動該馬達模組10以該第二速度移動該研磨座3(S6)。同樣的，當該處理模組20判斷該研磨距離等於該設定研磨距離時，該處理模組20停止通過該馬達模組10驅動該旋轉模組6和該移動模組5(S9)。相對於該磨針扭力值，該扭力感測訊號在超過該磨針扭力值之前為該研磨座3空轉而還未接觸該些探針7時的訊號，也就是該扭力感測模組50所測量的背景訊號。

也就是說，當該處理模組20判斷該聲音感測訊號與該研磨音訊相匹配時，或該處理模組20判斷該扭力感測訊號大於或等於該磨針扭力值時，該處理模組20都會判斷該研磨面4開始接觸和研磨該些探針7，並開始計算該研磨距離。會這麼設定，是希望能夠多一判斷標準協助判斷該研磨座3和該些探針7的位置，以免當該聲音感測模組40出現故障時，該扭力感測模組50也多少有能力避免該些探針7的損壞。

本發明之所以使用該聲音感測模組40來界定該研磨座3的該研磨面4在移動時何時碰觸該些探針7，而非使用該影像感測模組60或是該扭力感測模組50作為第一線判斷該研磨面4碰觸該些探針7的標準是因為，如先前技術中所闡述，該影像感測模組60受限於其鏡頭雖能調整焦距但卻無法完美對焦該些探針7中的每一個探針。這是因為每一根探針在該探針卡2上的長短不一，且擺放的位置也不一，因此自然該些探針7的針頭跟該影像感測模組60有著不一的距離。因此，該影像感測模組60在焦距無法完美調整的情況下，只能用於定位較易定位的該研磨座3，使該處理模組20根據該影像感測訊號判斷該研磨座3是否已移動到該設定位置。定位該研磨座3所需之影像解析度無須滿足微米等級的影像解析度，因此相對於用來觀看該些探針7的鏡頭，本發明該影像感測模組60的鏡頭大小和購買費用都可以受到降低。

另外，相較於該扭力感測模組50感測扭力的敏感度，該聲音感測模組40感測聲音的敏感度在只有少數該些探針7受到研磨時較為敏感，故該聲音感測模組40為本案主要選用於感測該研磨面4碰觸該些探針7的模組。當只有少數該些探針7受到研磨時，少數該些探針7所能帶來的阻力有限，而因此於該扭力感測模組50所感測的該扭力感測訊號中，該旋轉模組6受到該馬達模組10移動而震動的背景訊號極有可能涵蓋過少數該些探針7所帶來的拉力變化。相對的，當只有少數該些探針7受到研磨時，少數該些探針7受到研磨而產生的噪音卻能被清楚的聽見，因為該聲音感測模組40能從特定磨針的頻率中發現該研磨音訊的有無。詳細來說，當該處理模組20判斷特定磨針的頻率中，該聲音感測訊號自空轉時的背景分貝(decibel；dB)量上升30%至50%的分貝量時，該處理模組20即認定該聲音感測訊號與該研磨音訊匹配。相較於該扭力感測模組50感測扭力的敏感度，該聲音感測模組40感測特定磨針的頻率中分貝的提升更為敏感，因此使用該聲音感測模組40在磨針時機的判定上更為準確。

然而開始磨針之後，相較於該聲音感測模組40，該扭力感測模組50能更正確的感測該些探針7是否受到壓迫而需即時停止磨針作業。在多數該些探針7受到研磨時，該些探針7將產生可觀的阻力，遠遠大於該扭力感測模組50偵測到震動的背景訊號。因此，該扭力感測模組50將有能力觀測該扭力感測訊號在該單位時間內是否從該基準值增加超過該安全值。開始磨針後，該聲音感測模組40較難從該聲音感測訊號的分貝量變化得知該些探針7承受了多大的壓力，因此當該處理模組20認定該聲音感測訊號與該研磨音訊匹配後，該聲音感測模組40即無須繼續感測磨針的聲音。