专利名称：划片机刀体破损检测装置及其检测方法
技术领域：
发明是一种刀体破损检测装置及其方法，特别涉及一种划片机圆刀片破损情况的实时监测装置及其方法。
背景技术：
在现有技术中，切割制造半导体芯片的晶圆使用的是砂轮划片机。砂轮划片机的主要加工部件是圆形的砂轮刀片，高速旋转的砂轮刀片将晶圆精确的切开。在加工过程中高速旋转的刀片由于种种原因总是要出现破损，小的破损是允许的，但破损到达一定程度的时候就会影响加工的质量，必须更换砂轮。为保证切割晶圆的精度和质量，必须密切关注砂轮刀片工作时的破损情况，更换刀片的频率即不能过高，也不能太低。更换的太频繁，刀片还没有破损到不能用的程度就被更换，造成了浪费；刀片破损的严重了再更换又会影响加工质量。对砂轮刀片的检测常用的方法是人工检测，由于砂轮刀片在工作时高速旋转，砂轮刀片周围有大量水雾粉尘，环境恶劣，只靠人工检测不能做到实时检测，也不安全，而且效率不高。
发明内容
发明公开了一种划片机刀体破损检测装置及其方法，解决自动监测砂轮刀片破损情况来代替人工检测的技术问题；并解决根据砂轮刀片破损情况自动及时给出报警信息的技术问题。
发明的目的是这样实现的本发明的划片机刀体破损检测装置包括电机、砂轮刀片、光导纤维、光电转换装置、计算机，光电检测器、放大器、A/D转换卡。电机主轴上安装砂轮刀，砂轮刀片的轮缘在直径方向上安装光电检测器，光电检测器通过光导纤维与光电转换装置连接，光电转换装置与放大器连接，放大器与A/D转换卡连接，A/D转换卡与计算机连接。
所述的光电检测器包括激光发生器、激光接收传感器、支架，支架上带有砂轮刀轮缘可以插入的缝隙，缝隙的两端分别安装激光发生器和激光接收传感器，激光接收传感器获得的光信号通过光导纤维输出。
所述的光电检测器是一个半导体光偶，包括发光二极管、光敏二极管、支架，支架上带有砂轮刀片轮缘可以插入的缝隙，缝隙的两端分别安装发光二极管和光敏二极管，光敏二极管获得的电信号通过电缆输出。
所述的光电检测器安装在砂轮刀的正上方，即安装在砂轮刀片圆心铅直直径上方轮缘的位置，砂轮刀片轮缘插入光电检测器的缝隙中。
所述的放大器是一个NPN晶体三极管，基极作为信号输入端与光电转换装置连接，射极接地，集电极作为信号输出端与A/D转换器连接，输出0～5V的连续直流模拟信号。
所述的A/D转换卡是转换时间为8ms的高速A/D转换卡。
这种划片机刀体破损检测方法，应用上述划片机刀体破损检测装置，其特征在于由一组激光传感器检测旋转砂轮刀片刃口的光信号，并进入光电检测器；由光电转换装置接收光电检测器输入检测的模拟信号，经放大后，得到在连续时间段里的模拟电压值；将上述连续时间段里的模拟电压值经A/D转换卡得到数字化的电压值，输入计算机，由计算机的中央处理器运行预先存入计算机存储器的主机处理程序和预先确定的提示或告警的界限值，分析实时获得的一连串的电压数值，若实时获得的电压值落入预先存储在计算机中的界限值之内，则砂轮刀片正常，若超出界限值，则判断出砂轮刀片为破损，进而发出砂轮刀片破损的报警指示信息。
与传统技术相比，本发明在划片机工作过程中可以自动监测砂轮刀片的破损情况，当砂轮刀片的破损到一定程度时自动报警，更换新刀。这样就提高了加工产品的质量，使设备运行更安全高效。
本发明靠一套高速光电传感器检测旋转砂轮刀片的刃口，通过光电转换自动得到在连续时间段里的模拟电压值，通过计算机分析得到的数值可以自动判断出砂轮刀片的破损情况，并根据破损情况及时的、自动给出报警信息。本发明实现了对砂轮刀片的实时检测，而且有检测速度快、精度高、抗干扰强。在刀片周围有大量水雾粉尘的恶劣环境下仍然可以十分精确的检测砂轮刀的破损情况，提高了砂轮刀使用的效率，也提供了砂轮划片机的使用效率。
图1为发明第一实施例的装置结构示意图；图2为光电转换及放大电路说明示意图；图3为发明第二实施例的装置机构示意图；图4为光电转换及放大电路说明示意图。
图5为本发明检测方法的原理框图。
图中1.电机，2.砂轮刀片，3.光电检测器3.1激光发生器，3.2激光接收传感器，3.3支架，4.光导纤维，5.光电转换装置，6.放大器，7.A/D转换卡，8.计算机。
图中3.4发光二极管，3.5光敏二极管，9.电缆。
具体实施例方式实施例一参见图1，图1显示了光电检测器3的安装、工作位置，即安装在砂轮刀片圆心铅直直径上方轮缘的位置。激光发生器3.1发出激光，激光接收传感器得到光强信号，砂轮刀片正好切割激光束。当破损的砂轮刀片旋转时，在有缺口的地方传感器能接收到光线，并通过光纤传到后一级。激光传感器的最小检测半径能达到几个微米，检测时间为几百纳秒，它能保证很小的缺口能被很快的检测出来。激光有光强大，光线集中的特点，本实施例采用的激光传感器最小检测时间为1ms左右，最小检测半径为5μm。
砂轮刀2在进行切割工作时会产生粉尘和水雾，光电检测器3也同样被笼罩在其中。但是电机1是高速旋转着带动砂轮刀片2高速旋转，可以在光电检测器那部分形成一个空气涡流，很好的保护了传感器不受环境的太大影响，再加上激光束的光强很大，有一定穿透力，所以得到的光信号可以基本反映砂轮刀片的状态。通过光纤传输过来的信号被光电转换装置及NPN晶体管放大电路处理变成了0-5V的模拟电压。NPN晶体三极管，基极作为信号输入端通过过压保护电路与光电转换装置连接，射极接地，集电极作为信号输出端与A/D转换卡7连接，如图2所示。
模拟信号被A/D转换卡7转换为数字信号输出到计算机8中。为了采样更准确，D/A卡采用转换时间为8ms的高速卡。计算机8的存储器中预先存有一套分析程序，分析所获得的一连串的电压值。并综合加工的质量要求和砂轮刀各个因素的分析，确定提示或告警的界限。
光电检测器对砂轮刀片的监测是通过对分析光电转换装置所输出的电压获得，砂轮刀片完好的时候输出是5V，完全破损时为0V。表1为砂轮刀片完好时采集的一部分数据。这时输出的电压值在4.7V左右，表2是采集了砂轮刀片出现破损时的电压值。现在的电压值在1.7V附近，砂轮刀片破损情况的不同，输出的电压值会在不同的数据段。这样根据得到的数据就能知道砂轮刀片是否破损，并及时给出报警信号。
表14.7171+4.7147+4.7342+4.7098+4.7123+4.7220+4.7098+4.7147+4.7074+4.7074+4.7123+4.7171+4.7196+4.7123+4.7123+4.7098+4.7171+4.7269+4.7123+4.7269+表21.7000+1.6976+1.7025+1.6927+1.7025+1.7025+1.6976+1.6952+1.6927+1.7000+1.6976+1.6976+1.6952+1.7147+1.6952+1.6878+1.6854+1.6976+1.6878+1.6878+1.6952+1.6927+1.7000+1.6952+1.6927+1.7000+1.7000+1.6903+实施例二参见图3，线框说明两个元件安装在一起组成一个光偶。
本实施例所使用的光电检测器是一个半导体光偶，也就是一个发光二极管3.4和一个光敏二极管3.5封装了一个具有缝隙支架3.3上，支架的缝隙可以插入砂轮刀的轮缘。由于光敏二极管输出的是电讯号，因此省去了光电转换装置，输出的电讯号通过电缆9直接送入放大器6中。这里的放大器6使用的是运算放大器。
检测方法由一组激光传感器检测旋转砂轮刀片刃口的光信号，并进入光电检测器；由光电转换装置接收光电检测器输入检测的模拟信号，经放大后，得到在连续时间段里的模拟电压值；将上述连续时间段里的模拟电压值经A/D转换卡得到数字化的电压值，输入计算机，由计算机的中央处理器运行预先存入计算机存储器的主机处理程序和预先确定的提示或告警的界限值，分析实时获得的一连串的电压数值，若实时获得的电压值落入预先存储在计算机中的界限值之内，则砂轮刀片正常，若超出界限值，则判断出砂轮刀片为破损，进而发出砂轮刀片破损的报警指示信息。
权利要求
1.一种划片机刀体破损检测装置，包括电机和砂轮刀片，其特征在于，还包括光电检测器、放大器、A/D转换卡，电机主轴上安装砂轮刀片，砂轮刀片的轮缘在直径方向上安装光电检测器，光电检测器通过光导纤维与光电转换装置连接，光电转换装置与放大器连接，放大器与A/D转换卡连接，A/D转换卡与计算机连接。
2.根据权利1所述的划片机刀体破损检测装置，其特征在于，所述的光电检测器包括激光发生器、激光接收传感器、支架，支架上带有砂轮刀片轮缘可以插入的缝隙，缝隙的两端分别安装激光发生器和激光接收传感器，激光接收传感器获得的光信号通过光导纤维输出。
3.根据权利要求1所述的划片机刀体破损检测装置，其特征在于，所述的光电检测器是一个半导体光偶，包括发光二极管、光敏二极管、支架，支架上带有砂轮刀片轮缘可以插入的缝隙，缝隙的两端分别安装发光二极管和光敏二极管，光敏二极管获得的电信号通过电缆输出。
4.根据权利要求2所述的划片机刀体破损检测装置，其特征在于，所述的光电检测器安装在砂轮刀片的正上方，即安装在砂轮刀片圆心铅直直径上方轮缘的位置，砂轮刀片轮缘插入光电检测器的缝隙中。
5.根据权利要求1所述的划片机刀体破损检测装置，其特征在于，所述的放大器是一个NPN晶体三极管，基极作为信号输入端与光电转换装置连接，射极接地，集电极作为信号输出端与A/D转换器连接，输出0～5V的连续直流模拟信号。
6.根据权利要求1所述的划片机刀体破损检测装置，其特征在于，所述的放大器是运算放大器可输出0～5V的连续直流模拟信号。
7.根据权利要求1所述的划片机刀体破损检测装置，其特征在于，所述的A/D转换卡是转换时间为8ms的高速A/D转换卡。
8.一种根据权利要求要求1-7中任意一条所述的划片机刀体破损检测装置的划片机刀体破损检测方法，其特征在于由一组激光传感器检测旋转砂轮刀片刃口的光信号，并进入光电检测器；由光电转换装置接收光电检测器输入检测的模拟信号，经放大后，得到在连续时间段里的模拟电压值；将上述连续时间段里的模拟电压值经A/D转换卡得到数字化的电压值，输入计算机，由计算机的中央处理器运行预先存入计算机存储器的主机处理程序和预先确定的提示或告警的界限值，分析实时获得的一连串的电压数值，若实时获得的电压值落入预先存储在计算机中的界限值之内，则砂轮刀片正常，若超出界限值，则判断出砂轮刀片为破损，进而发出砂轮刀片破损的报警指示信息。
全文摘要
一种划片机刀体破损检测装置及其方法，电机主轴上安装砂轮刀片，砂轮刀片的轮缘在直径方向上安装光电检测器，光电检测器通过光导纤维与光电转换装置连接，光电转换装置与放大器连接，放大器与A/D转换卡连接，A/D转换卡与计算机连接。本发明靠一套高速光电传感器检测旋转圆刀片的刃口，通过光电转换得到在连续时间段里的模拟电压值，通过分析得到的数值可以判断出刀片的破损情况，这样主机可以根据破损情况及时的给出报警信息。在砂轮划片机上使用这个系统在加工过程中可以监测刀片的情况，如果刀片出现破损能及时的报警，更换新刀。这样就提高了加工产品的质量，使设备运行更安全高效。
文档编号B28D5/00GK1766590SQ20051020063
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月24日 优先权日2005年10月24日
发明者甄万财, 杨云龙, 高阳, 王定临 申请人:中国电子科技集团公司第四十五研究所