一种带槽划片刀非接触式测高装置的制作方法

本实用新型涉及半导体封装加工技术领域，尤其涉及一种带槽划片刀非接触式测高装置。

背景技术：
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划片机是一种以高速旋转的砂轮强力磨削为主要原理的精密加工设备。划片机上一般设置控制主机系统、主轴、Y轴和Z轴控制刀片的切割方向。划片机划片时的加工精度受设备自身的精度和工艺参数影响外，一个重要的因素就是刀片的磨损以及破损程度。刀片的磨损对切割效果以及精度都会受到很大影响，甚至对设备或者加工对象都造成损坏。同时由于切割过程中刀片与被加工器件会产生大量的热，刀片易磨损。

随着全自动精密划片机的研制成功，为了更好的提高效率，必须具备刀片磨损程度在线检测。而对于LED芯片切割，为了提高加工效率，往往选用很高的刀片旋转速度，为了更好的排屑保证加工质量需选择带槽划片刀进行切割。

传统的非接触式测高通过激光沿着砂轮片轴向直射，通过高速旋转的砂轮片遮挡光线进行刀片磨损程度测量，适应于不带槽刀的测量。对于带槽划片刀，由于槽口处遮挡不住光，测量不稳定，且测量误差过大。

现有的针对带槽的划片刀的测高检测方法主要是以接触式测高为主，即将工件盘取出后通过刀片与工作台接触来测量刀片的磨损情况，刀片与工作台接触易磨损刀片，且很容易切坏工作台，同时工作台上有水时会导致测量结果不稳定。因此亟需实用新型一种新的在线测量装置及测量方法。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于解决带槽划片刀磨损程度在线检测误差大，检测不稳定的问题，提供一种带槽划片刀非接触式测高装置，该装置通过相对放置的光纤发射器与光纤接收器，在刀片下降过程中遮挡光亮信号，通过控制主机系统来获取设定的遮光量所处Z轴的位置，并通过控制主机系统换算刀片的磨损程度，最后通过控制主机进行深度方向补偿。为了更好的保证刀片下降过程中遮挡光纤发射器发射的光纤信号，将光纤发射器、光纤接收器沿刀片径向发射，且光纤发射器、光纤接收器的安装面与刀片安装面有一定的角度。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种带槽划片刀非接触式测高装置，包括机架，所述机架上安装有光纤信号采集模块，光纤信号采集模块连接有主机系统；光纤信号采集模块包括光纤发射器、光纤接收器和光纤放大器；所述光纤发射器和光纤接收器的安装面与刀片的端面偏斜安装设置。

进一步的改进，所述光纤发射器和光纤接收器的安装面与刀片的端面偏斜3°～5°安装设置。

进一步的改进，所述光纤信号采集模块安装在光纤安装板上，光纤安装板与机架固定连接，光纤安装板上设置有吹气管。

进一步的改进，所述光纤安装板上均匀固定安装有四个吹气管。

进一步的改进，所述刀片的径向均匀分布排屑槽。

进一步的改进，所述刀片的厚度为50～200μm。

进一步的改进，所述刀片固定安装在主轴前端，主轴设置于Z轴上；Z轴通过第二行走电机与Y轴相连，所述Y轴上设置第一行走电机，Y轴通过第一行走电机与机架连接。

进一步的改进，所述光纤信号采集模块与主机系统电连接或无线连接。

本实用新型的有益效果是：

在不影响划片机正常工作的情况下，实现对划片机刀片磨损程度的快速检测，并能够实时对刀片磨损情况进行补偿，保证切割深度方向的准确性，一定程度改善了加工质量，提高了加工效率。装置结构简单，操作方便，且具有检测精度高、抗干扰性强、稳定性好。

附图说明：

图1本实用新型的非接触式测高装置侧视结构示意图；

图2本实用新型的非接触式测高装置主视结构示意图；

图3本实用新型的光纤采集模块结构示意图；

图4本实用新型的光纤安装板结构示意图；

图5本实用新型的非接触式测高方法的控制模块组成图；

在图中：

1-机架2-主轴3-Y轴4-Z轴5-刀片6-光纤接收器7-光纤发射器

8-吹气管9-光纤安装板10-光纤放大器。

具体实施方式：

下面将参考附图结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-4所示，一种带槽划片刀非接触式测高装置，装置主要由机架1、主轴2、Y轴3、Z轴4、刀片5、光纤信号采集模块a、控制主机系统b构成。

所述的主轴设置于Z轴4上，所述主轴2前端固定有刀片5。

所述刀片5径向均匀分布排屑槽，作为优选所述刀片厚度为50～200μm范围。

所述Z轴4上设置第二行走电机，所述Z轴4可通过第二行走电机带动主轴2上下移动设置于Y轴3上，所述Y轴3上设置第一行走电机，所述Y轴3的第一行走电机固定于机架1上。

所述主轴2与控制主机系统b连接；Y轴3、Z轴4上的第一、第二行走电机与控制主机系统b连接；光纤信号采集模块a与控制主机系统b连接。

所述的光纤信号采集模块a包括光纤安装板9、光纤发射器6、光纤接收器7，光纤放大器10，所述光纤安装板9固定于机架1上，所述光纤安装板9上均匀设置有四个吹气管8，所述光纤放大器10设置于机架1上；吹气管用于吹除光纤信号采集模块周围的粉尘和污水。

作为一种优选的实施方式，所述吹气管8用于吹除光纤信号采集模块a周围的粉尘和污水。

所述光纤安装板9两侧相对设置有光纤发射器6与光纤接收器7。

作为一种优选的实施方式，所述光纤发射器6发射光纤信号，所述光纤接收器7接收光纤信号，所述的光纤发射器6所发射的光纤信号被光纤接收器7接收，当进行非接触式测高时，刀片下降过程中，光纤发射器6发射光纤信号一部分被刀片5遮挡，通过光纤放大器设定一被刀片遮挡的光纤信号的百分比为预设遮光量。

作为一种优选的实施方式，所述的光纤放大器10实时检测遮光量并与设定的遮光量进行比对。

作为一种优选的实施方式，所述光纤发射器6所发射的光纤信号最大直径为0.7mm，为保证刀片下降过程中最佳遮光，将所述光纤发射器6、光纤接收器7的安装面与刀片5端面偏斜一定角度(3°～5°)，保证刀片5下降过程中能够更多的遮挡光纤信号，以便更加精准的获取刀片5径向边缘处相对Z轴4原点的位置，提高测量精度。

作为一种优选的实施方式，所述的控制主轴系统b，用于采集光纤信号采集模块a采集到的预设遮光量处时Z轴4所处位置，并将其所记录的Z轴4所处的位置与接触式测高时Z轴4所处的位置，接触式测高的面与非接触式测高光纤信号高度差，刀片5原始半径，以及上一次非接触式测高时的Z轴4的位置值之间进行换算处理，最后得出刀片相对于上一次测高的磨损量，并将磨损量补偿到控制主机系统b中，完成非接触式测高过程。

如图5所示，上述带槽划片刀非接触式测高装置的测高方法包括如下的步骤：

1)启动非接触式测高，控制主机进行自检，确保主轴旋转及其他各个装置正常工作。

2)控制主机根据设定的非接触式测高起点位置，通过控制Y轴、轴上的第一、第二行走电机将安装有刀片的主轴移动到指定位置。

3)控制主机打开光纤采集模块使光纤发射器发射光纤信号，光纤接收器接收信号，光纤放大器采集接收到的光纤信号。

4)控制主机通过控制Z轴上的第二行走电机带动刀片下降，光纤放大器实时检测光纤接收器接收的光纤信号并与预设遮光量值进行比对。

5)通过光纤放大器判断遮光量是否达到预设值，若没有达到继续执行4)步骤，若达到预设值，通过控制Z轴上的第二行走电机停止下降，同时控制主机系统获取当前Z轴所处的位置H₁。

6)控制主机通过控制Z轴上的第二行走电机带动刀片上升，运动到的安全高度位置，关闭光纤采集模块。

7)控制主机通过控制主机系统换算出刀片磨损程度，具体处理过程为：将控制主机系统所记录的Z轴所处的位置H₁与接触式测高时Z轴所处的位置H₂，接触式测高的面与非接触式测高光纤信号高度差ΔH，刀片原始半径R，以及上一次非接触式测高时的位置值H′₁之间进行换算处理，最后得出刀片磨损程度值Δ＝H₂-H₁-ΔH，相对上一次非接触式测高刀片磨损量ΔR＝H₁-H′₁。

8)控制主机将磨损量补偿到控制主机系统中，完成非接触式测高过程。

作为一种优选的实施方式，为了更好的保证测量准确性，可以重复4)～6)步骤3～5次取H₁的平均值。

本实用新型控制主机系统由工业计算机和轴卡等组成，可靠性高，Y轴采用伺服电机滚珠丝杆和光栅反馈闭环控制，无误差累积，定位准确，Z轴采用直线导轨和滚珠丝杆传动方式，定位准确。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。