一种全自动蓝宝石片分选设备的制作方法

本实用新型涉及宝石片分选设备领域，特别涉及一种全自动蓝宝石片分选设备。

背景技术：

蓝宝石晶体具有硬度高、熔点高、光透性好、热稳定性好、化学性质稳定等优良特性，在国防、航空航天、工业以及生活领域中得到广泛应用，特别适合作为LED衬底材料。

蓝宝石衬底基片，其质量对后续GaN外延层的生长以及制备二极管的性能和成品率有很大的影响，生产高质量的衬底基片，不仅要改进衬底基片制备工艺技术，衬底基片质量的检测技术也是一个非常重要的环节。其中对蓝宝石衬底基片几何参数类特别是中心厚度质量指标的检测是非常重要的。

目前蓝宝石衬底基片几何参数的全自动分选需要用到的无接触式测试方法会采用激光法和光学干涉法来测试蓝宝石衬底片的厚度，激光法因为其本身的物理特性，激光探头对被测表面的反射状态有要求，需要区分镜面反射和漫反射蓝宝石衬底片，两种反射状态的片子不能同时测试，切换测试时需要调节激光探头的角度，再重新校准后才能测试，这对需要测试表面反射状态不同、种类又比较多的厂家来说操作起来会比较麻烦，设备调整比较频繁，影响设备的正常使用率。光学干涉法是比较先进的一种测试方法，也没有以上所述激光探头存在的问题，目前国外蓝宝石衬底片几何参数检测设备生产厂家多数会选用光学干涉法来检测衬底片的几何参数。但是采用光学干涉法来测试蓝宝石片几何参数的设备由于其干涉探头的价格较高，导致其最终设备的售价会比较高，受制于价格因素其该类检测设备在蓝宝石片生产厂中的普及率也不是很高。

目前市场上蓝宝石衬底基片几何参数全自动分选设备中传送衬底基片的方式一般都采用多轴机械臂来抓放基片，测试前多轴机械臂从待测片片盒中抓住基片，把基片移动到测试平台位置，完成测试后机械臂再把基片抓住并移动到指定片盒。可以看到，移动基片的运转效率比较低，设备的产能也不高。

因此当前市场上急需要有一种测试精度高、测试方便、效率高、高性价比的蓝宝石衬底片全自动测试设备，以适应目前蓝宝石衬底片生产厂家的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种全自动蓝宝石片分选设备。

为解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案：

一种全自动蓝宝石片分选设备，包括沿水平直线依次排列并且竖直设置的发送机柜、测试机柜和接收机柜，测试机柜内设置有信号处理模块、PLC模块和控制模块，测试机柜的顶部设置有显示器，发送机柜、测试机柜和接收机柜的顶部分别设置有发送机构、测试机构和接收机构，所述发送机构、测试机构和接收机构分别包括发送台主皮带机构、测试台主皮带机构和接收台主皮带机构，发送台主皮带机构的两侧对称设置有若干个用于装载蓝宝石片的标准片盒，接收台主皮带机构的两侧对称设置有若干个用于存放蓝宝石片的空片盒，测试台主皮带机构上设置有一对呈上下分布的电容传感器并且蓝宝石片在传送过程中从两个电容传感器之间穿过，所有的标准片盒和所有的空片盒均能够在竖直方向上进行升降，每两个相对的标准片盒之间和每两个相对的空片盒之间均设置有能够上下移动的过渡升降机构，每个标准片盒和空片盒上均设置有U型避让槽，每个标准片盒的底部均设置有用于将蓝宝石片移出的发送皮带并且发送皮带位于U型避让槽内，每个空片盒的底部均设置有用于将蓝宝石片移入的接收皮带并且接收皮带位于U型避让槽内，发送台主皮带机构、测试台主皮带机构、接收台主皮带机构、信号处理模块、显示器、标准片盒、空片盒、发送皮带、接受皮带、过渡升降平台、电容传感器和PLC模块均与控制模块电连接，信号处理模块与PLC模块电连接，PLC模块通过通信单元与外部计算机通讯连接。

优选的，所有所述标准片盒和空片盒均由二十五个片槽竖直排列组成，标准片盒最下方的蓝宝石片底部与发送皮带的表面贴合。

优选的，所述发送台主皮带机构、测试台主皮带机构和接收台主皮带机构的传送方向一致，发送皮带和接受皮带的传送方向均垂直于发送台主皮带机构的传送方向，所有标准片盒的U型避让槽正对着发送台主皮带机构，所有空片盒的U型避让槽正对着接收台主皮带机构。

优选的，所有所述过渡升降均包括过渡皮带和第一接近传感器，所有的第一接近传感器均与PLC模块电连接。

优选的，所述发送台主皮带机构通过发送电机驱动旋转，测试台主皮带机构通过测试电机驱动旋转，接收台主皮带机构通过接收电机驱动旋转。

优选的，所述测试台主皮带机构的下方设置有用于检测蓝宝石片到达测试位置的第二接近传感器，发送台主皮带机构和接收台主皮带机构上均设置有第三接近传感器，第二接近传感器和第三接近传感器均与PLC模块电连接。

优选的，两个所述电容传感器通过探头固定架安装在测试机柜上并且两个电容传感器之间的距离为固定值。

有益效果：本实用新型的一种全自动蓝宝石片分选设备，蓝宝石片测试前需要放在标准片盒里(每个标准片盒里上下等距排列有二十五个片槽，每个片槽可以放一片蓝宝石片，一个标准片盒里总共可以放二十五片蓝宝石片)，每个标准片盒的底部均设置有发送平台，测试时把装有蓝宝石片的标准片盒放在发送机构中的发送平台上，每个发送平台都可以上下移动，发送皮带每发出一片蓝宝石片，发送平台就会下降一段指定距离，这个指定距离与标准片盒中相邻片槽之间的间距相同，任意一个发送平台都可以发送蓝宝石片，同时所有空片盒的底部均设置有能够上下移动的接收平台，在接收机构的接收平台上放上空片盒，接收机构总共有六个接收平台，测试前通过软件设定，每个接收平台都可以接收指定厚度范围内的蓝宝石片，例如放满二十五片蓝宝石片的标准片盒放在发送平台上，开始测试时系统会自动判断发送平台上有没有标准片盒(通过在发送平台上设置反射式光电开关来检测有无标准片盒)，当PLC模块探测到发送平台上有标准片盒，发送平台会自动下降到发片初始高度，这个高度就是第一片蓝宝石片的发片位置(第一片是标准片盒中最下面的一片)，发送平台在发片位置时，蓝宝石片会接触发送皮带，PCL模块控制发送皮带转动，发送皮带传送蓝宝石片从标准片盒移出，同时PCL模块控制与发送平台相对应的过渡升降机构上升(面对面的两个发送平台对应一个过渡升降机构)，过渡升降结构上升的同时过渡皮带转动，过渡皮带转动的方向和速度跟发送皮带相同，蓝宝石片会全部移动到过渡升降机构上并脱离发送平台，发送平台自动下降一个固定距离移动到第二片的发片位置，准备发送第二片蓝宝石片，当第一片蓝宝石片移动到过渡升降机构的中心位置，PLC模块控制过渡皮带停止转动，同时PLC模块控制过渡升降机构下降，使蓝宝石片落在发送台主皮带机构上，发送台主皮带机构上的第三接近传感器探测到有蓝宝石片，PLC模块控制发送电机旋转，带动发送台主皮带机构转动，同时PLC模块控制测试机构中的测试电机旋转并带动测试台主皮带机构旋转，PLC控制接收机构中的接收电机旋转并带动接收台主皮带机构旋转，发送台主皮带机构、测试台主皮带机构和接收台主皮带机构旋转的速度和方向相同，当蓝宝石片在传送方向上移动一个指定距离后，PLC模块同时控制发送台主皮带机构、测试台主皮带机构和接收台主皮带机构停止，PLC模块探测到发送机构上的第三接近传感器没有蓝宝石片的信号，PLC模块控制发送平台按上述发第一片的方式发出第二片蓝宝石片，第三接近传感器探测到第二块蓝宝石片，此时PLC模块控制发动电机、测试电机和接收电机转动从而带动蓝宝石片移动一段固定距离并停止(停止后蓝宝石片的圆心位置正好落在上下电容传感器之间)，这时测试机构中的第二接近传感器探测到有蓝宝石片的信号，两个电容传感器的探头检测到蓝宝石片上表面与下表面之间的位移信号，并传送到信号处理模块，信号处理模块再把信号传送到控制模块，控制模块将信号通过模/数和数/模转换后，再经过计算机进行数据处理(通过公式蓝宝石衬底片厚度＝D-(A+B)计算出蓝宝石衬底片中心位置的厚度)，最终得出蓝宝石片的厚度测试数据，控制模块把蓝宝石片的中心厚度的测试数据保存并显示在显示器上，并根据提前设定好的分档厚度范围计算出该蓝宝石片会收在哪一个接收平台的空片盒内，例如该中心厚度值在某一个空片盒的设定范围里，控制模块记住该蓝宝石片的位置并把该蓝宝石片分配给该空片盒，控制模块会判断接收平台上有没有空片盒，当判断没有空片盒时，控制模块会提示该接收平台上需要放上空片盒，提示信息会显示在显示器上，当该蓝宝石片移动到接收机构，接收台主皮带机构上的第三接近传感器探测到该位置有蓝宝石片，PLC模块控制该接收平台对应的过渡升降机构上升，同时控制过渡皮带朝着该接收平台旋转，过渡皮带旋转的同时接收平台上的接收皮带旋转，过渡皮带跟接收皮带旋转的方向和速度相同，过渡皮带跟接收皮带旋转一个设定的固定时间后停止，这时蓝宝石片收入空片盒中的最底部的片槽里，接收平台下降一个固定距离，准备下一片的收入。当一个发送平台发送完二十五片蓝宝石片后，控制模块会提示该发送平台已经发完，需要换新的标准片盒上去，信息会显示在显示器上，同样当任意一个接收平台接收满片后，控制模块会提示接收平台已收满，需要更换新的空片盒，当控制模块探测到发送机构中的任意一个发送平台有标准片盒放上，系统会自动按上述发片和收片方式运行。

本实用新型的一种全自动蓝宝石片分选设备，只需一次操作即可得到蓝宝石片的中心厚度数据，与现有分选设备相比具有操作简单、测试效率高和高性价比等优势。

附图说明

图1所示为本实用新型的立体结构示意图；

图2所示为图1的A处放大图；

图3所示为测试台主皮带机构的立体结构示意图；

图4所示为本实用新型的工作原理示意图；

附图标记说明：发送机柜1，测试机柜2，接收机柜3，显示器4，发送台主皮带机构5，测试台主皮带机构6，接收台主皮带机构7，标准片盒8，空片盒9，电容传感器10，过渡升降机构11，U型避让槽12，发送皮带13，接收皮带14，片槽15，过渡皮带16，第一接近传感器17，发送电机18，测试电机19，接收电机20，第二接近传感器21，探头固定架22，蓝宝石片23，发送平台24，接收平台26。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图4所示的一种全自动蓝宝石片分选设备，包括沿水平直线依次排列并且竖直设置的发送机柜1、测试机柜2和接收机柜3，测试机柜2内设置有信号处理模块、PLC模块和控制模块，测试机柜2的顶部设置有显示器4，发送机柜1、测试机柜2和接收机柜3的顶部分别设置有发送机构、测试机构和接收机构，所述发送机构、测试机构和接收机构分别包括发送台主皮带机构5、测试台主皮带机构6和接收台主皮带机构7，发送台主皮带机构5的两侧对称设置有若干个用于装载蓝宝石片23的标准片盒8，接收台主皮带机构7的两侧对称设置有若干个用于存放蓝宝石片23的空片盒9，测试台主皮带机构6上设置有一对呈上下分布的电容传感器10并且蓝宝石片23在传送过程中从两个电容传感器10之间穿过，所有的标准片盒8和所有的空片盒9均能够在竖直方向上进行升降，每两个相对的标准片盒8之间和每两个相对的空片盒9之间均设置有能够上下移动的过渡升降机构11，每个标准片盒8和空片盒9上均设置有U型避让槽12，每个标准片盒8的底部均设置有用于将蓝宝石片23移出的发送皮带13并且发送皮带13位于U型避让槽12内，每个空片盒9的底部均设置有用于将蓝宝石片23移入的接收皮带14并且接收皮带14位于U型避让槽12内，发送台主皮带机构5、测试台主皮带机构6、接收台主皮带机构7、信号处理模块、显示器4、标准片盒8、空片盒9、发送皮带13、接受皮带、过渡升降平台、电容传感器10和PLC模块均与控制模块电连接，信号处理模块与PLC模块电连接，PLC模块通过通信单元与外部计算机通讯连接，信号处理模块对两个电容传感器10采集到的信号进行处理，转换成所需要的信号，在已知两个电容传感器10上下相距的标准距离的前提下，通过两个电容传感器10分别测得第一距离和第二距离(第一距离为蓝宝石片23上表面中心处与上方电容传感器10的距离，第二距离为蓝宝石片23下表面中心处与下方电容传感器10之间的距离)，依据公式：蓝宝石片23的中心厚度＝D-(A+B)来计算蓝宝石片23的厚度，其中D为上述标准距离，A为上述第一距离，B为上述第二距离，PLC模块接收整个系统的信号的同时依据程序设定来控制各机构的运行状态。

所有所述标准片盒8和空片盒9均由二十五个片槽15竖直排列组成，标准片盒8最下方的蓝宝石片23底部与发送皮带13的表面贴合，蓝宝石片23测试前需要放在标准片盒8里(每个标准片盒8里上下等距排列有二十五个片槽15，每个片槽15可以放一片蓝宝石片23，一个标准片盒8里总共可以放二十五片蓝宝石片23)，每个标准片盒8的底部均设置有发送平台24，测试时把装有蓝宝石片23的标准片盒8放在发送机构中的发送平台24上，每个发送平台24都可以上下移动，发送皮带13每发出一片蓝宝石片23，发送平台24就会下降一段指定距离，这个指定距离与标准片盒8中相邻片槽15之间的间距相同，任意一个发送平台24都可以发送蓝宝石片23，同时所有空片盒9的底部均设置有能够上下移动的接收平台26，在接收机构的接收平台26上放上空片盒9，接收机构总共有六个接收平台26，测试前通过软件设定，每个接收平台26都可以接收指定厚度范围内的蓝宝石片23。

所述发送台主皮带机构5、测试台主皮带机构6和接收台主皮带机构7的传送方向一致，发送皮带13和接受皮带的传送方向均垂直于发送台主皮带机构5的传送方向，所有标准片盒8的U型避让槽12正对着发送台主皮带机构5，所有空片盒9的U型避让槽12正对着接收台主皮带机构7，通过发送皮带13将蓝宝石片23从标准片盒8内发出，接收皮带14将检测好的蓝宝石片23收入空片盒9。

所有所述过渡升降均包括过渡皮带16和第一接近传感器17，所有的第一接近传感器17均与PLC模块电连接，通过第一接近传感器17检测到蓝宝石片23完全置于过渡升降机构11上后，过渡升降平台下降便于蓝宝石片23被继续传送。

所述发送台主皮带机构5通过发送电机18驱动旋转，测试台主皮带机构6通过测试电机19驱动旋转，测试台主皮带机构6通过接收电机20驱动旋转，PLC模块通过控制发送电机18、测试电机19和接收电机20来带动发送电机18驱动旋转、测试台主皮带机构6和测试台主皮带机构6旋转，从而实现蓝宝石片23的传送。

所述测试台主皮带机构6的下方设置有用于检测蓝宝石片23到达测试位置的第二接近传感器21，发送台主皮带机构5和接收台主皮带机构7均上设置有第三接近传感器，第二接近传感器21和第三接近传感器均与PLC模块电连接，当第二接近传感器21检测到蓝宝石片23时，PLC控制系统停止运送从而供两个电容传感器10检测中心厚度。

两个所述电容传感器10通过探头固定架22安装在测试机柜2上并且两个电容传感器10之间的距离为固定值，该固定值即为标准距离D。

工作原理：蓝宝石片23测试前需要放在标准片盒8里(每个标准片盒8里上下等距排列有二十五个片槽15，每个片槽15可以放一片蓝宝石片23，一个标准片盒8里总共可以放二十五片蓝宝石片23)，每个标准片盒8的底部均设置有发送平台24，测试时把装有蓝宝石片23的标准片盒8放在发送机构中的发送平台24上，每个发送平台24都可以上下移动，发送皮带13每发出一片蓝宝石片23，发送平台24就会下降一段指定距离，这个指定距离与标准片盒8中相邻片槽15之间的间距相同，任意一个发送平台24都可以发送蓝宝石片23，同时所有空片盒9的底部均设置有能够上下移动的接收平台26，在接收机构的接收平台26上放上空片盒9，接收机构总共有六个接收平台26，测试前通过软件设定，每个接收平台26都可以接收指定厚度范围内的蓝宝石片23，例如放满二十五片蓝宝石片23的标准片盒8放在发送平台24上，开始测试时系统会自动判断发送平台24上有没有标准片盒8(通过在发送平台24上设置反射式光电开关来检测有无标准片盒8)，当PLC模块探测到发送平台24上有标准片盒8，发送平台24会自动下降到发片初始高度，这个高度就是第一片蓝宝石片23的发片位置(第一片是标准片盒8中最下面的一片)，发送平台24在发片位置时，蓝宝石片23会接触发送皮带13，PCL模块控制发送皮带13转动，发送皮带13传送蓝宝石片23从标准片盒8移出，同时PCL模块控制与发送平台24相对应的过渡升降机构11上升(面对面的两个发送平台24对应一个过渡升降机构11)，过渡升降结构上升的同时过渡皮带16转动，过渡皮带16转动的方向和速度跟发送皮带13相同，蓝宝石片23会全部移动到过渡升降机构11上并脱离发送平台24，发送平台24自动下降一个固定距离移动到第二片的发片位置，准备发送第二片蓝宝石片23，当第一片蓝宝石片23移动到过渡升降机构11的中心位置，PLC模块控制过渡皮带16停止转动，同时PLC模块控制过渡升降机构11下降，使蓝宝石片23落在发送台主皮带机构5上，发送台主皮带机构5上的第三接近传感器探测到有蓝宝石片23，PLC模块控制发送电机18旋转，带动发送台主皮带机构5转动，同时PLC模块控制测试机构中的测试电机19旋转并带动测试台主皮带机构6旋转，PLC控制接收机构中的接收电机20旋转并带动接收台主皮带机构7旋转，发送台主皮带机构5、测试台主皮带机构6和接收台主皮带机构7旋转的速度和方向相同，当蓝宝石片23在传送方向上移动一个指定距离后，PLC模块同时控制发送台主皮带机构5、测试台主皮带机构6和接收台主皮带机构7停止，PLC模块探测到发送机构上的第三接近传感器没有蓝宝石片23的信号，PLC模块控制发送平台24按上述发第一片的方式发出第二片蓝宝石片23，第三接近传感器探测到第二块蓝宝石片23，此时PLC模块控制发动电机、测试电机19和接收电机20转动从而带动蓝宝石片23移动一段固定距离并停止(停止后蓝宝石片23的圆心位置正好落在上下电容传感器10之间)，这时测试机构中的第二接近传感器21探测到有蓝宝石片23的信号，两个电容传感器10的探头检测到蓝宝石片23上表面与下表面之间的位移信号，并传送到信号处理模块，信号处理模块再把信号传送到控制模块，控制模块将信号通过模/数和数/模转换后，再经过计算机进行数据处理(通过公式蓝宝石衬底片厚度＝D-(A+B)计算出蓝宝石衬底片中心位置的厚度)，最终得出蓝宝石片23的厚度测试数据，控制模块把蓝宝石片23的中心厚度的测试数据保存并显示在显示器4上，并根据提前设定好的分档厚度范围计算出该蓝宝石片23会收在哪一个接收平台26的空片盒9内，例如该中心厚度值在某一个空片盒9的设定范围里，控制模块记住该蓝宝石片23的位置并把该蓝宝石片23分配给该空片盒9，控制模块会判断接收平台26上有没有空片盒9，当判断没有空片盒9时，控制模块会提示该接收平台26上需要放上空片盒9，提示信息会显示在显示器4上，当该蓝宝石片23移动到接收机构，接收台主皮带机构7上的第三接近传感器探测到该位置有蓝宝石片23，PLC模块控制该接收平台26对应的过渡升降机构11上升，同时控制过渡皮带16朝着该接收平台26旋转，过渡皮带16旋转的同时接收平台26上的接收皮带14旋转，过渡皮带16跟接收皮带14旋转的方向和速度相同，过渡皮带16跟接收皮带14旋转一个设定的固定时间后停止，这时蓝宝石片23收入空片盒9中的最底部的片槽15里，接收平台26下降一个固定距离，准备下一片的收入。当一个发送平台24发送完二十五片蓝宝石片23后，控制模块会提示该发送平台24已经发完，需要换新的标准片盒8上去，信息会显示在显示器4上，同样当任意一个接收平台26接收满片后，控制模块会提示接收平台26已收满，需要更换新的空片盒9，当控制模块探测到发送机构中的任意一个发送平台24有标准片盒8放上，系统会自动按上述发片和收片方式运行。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作出任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。