基于USB的晶片分選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　摘要：在石英晶體器件生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)器件中的關(guān)鍵部件石英晶片的頻率進(jìn)行分類是必不可少的一道工序。為了提高產(chǎn)能，必須大量應(yīng)用自動(dòng)分選儀器。本文介紹了一種自動(dòng)晶片分選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。該分選系統(tǒng)測(cè)試精度高，運(yùn)行速度快，使用簡(jiǎn)單方便，由于采用了USB接口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通訊，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的維護(hù)，很好的滿足了晶體生產(chǎn)的需求。

　　引言

　　在石英晶體器件的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)石英晶片的頻率響應(yīng)特性進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和分選，可以起到從源頭控制產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品產(chǎn)能的關(guān)鍵作用。目前已無(wú)法通過(guò)人工分選的方式滿足對(duì)晶體器件質(zhì)量和需求量的不斷提升的要求，只有采用大量的自動(dòng)分選設(shè)備才能完成分選任務(wù)。本文提出的分選系統(tǒng)通過(guò)自主研發(fā)的USB設(shè)備和上位機(jī)應(yīng)用程序的互相配合，通過(guò)并發(fā)控制，使外部動(dòng)作機(jī)構(gòu)產(chǎn)生高效的協(xié)同動(dòng)作，極大地提高設(shè)備工作效率和分選質(zhì)量，同時(shí)還有效減少了設(shè)備維護(hù)的工作量，保證了設(shè)備在24小時(shí)不停機(jī)狀態(tài)下連續(xù)穩(wěn)定工作。

　　系統(tǒng)原理及構(gòu)成

　　本系統(tǒng)的主要工作原理是，通過(guò)螺旋送料器和直線送料器的間歇式高頻定向振動(dòng)，將同一批次且堆放在一起的石英晶片分離開(kāi)來(lái)，并且排列成一個(gè)有序隊(duì)列，向轉(zhuǎn)運(yùn)工位輸送。采用光纖傳感器、高精度分度盤以及必要的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，將隊(duì)列中的每一片石英晶片轉(zhuǎn)運(yùn)至測(cè)試工位處。待測(cè)晶片到達(dá)測(cè)試工位后，系統(tǒng)啟動(dòng)掃頻測(cè)試模塊對(duì)被測(cè)晶片實(shí)施掃描測(cè)試，并實(shí)時(shí)采集測(cè)試結(jié)果。掃描測(cè)試結(jié)束后，將采集到的測(cè)試結(jié)果通過(guò)USB接口發(fā)送給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，并計(jì)算該被測(cè)晶片的各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)。根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)預(yù)先設(shè)定的判別策略，給出該被測(cè)晶片所屬的儲(chǔ)料盒位置。然后通過(guò)USB接口將儲(chǔ)料盒位置數(shù)據(jù)發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制模塊，由運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出控制指令，使已測(cè)晶片進(jìn)入翻轉(zhuǎn)落料機(jī)構(gòu)。隨后，該晶片通過(guò)翻轉(zhuǎn)落料機(jī)構(gòu)運(yùn)送并放入相應(yīng)的儲(chǔ)料杯中，從而完成對(duì)石英晶片的分類。

　　本系統(tǒng)由兩個(gè)主要模塊構(gòu)成，分別為運(yùn)動(dòng)控制模塊和掃頻測(cè)試模塊，如圖1所示。　　

 　　其中，運(yùn)動(dòng)控制模塊接受上位機(jī)發(fā)出的控制指令，根據(jù)指令要求對(duì)相應(yīng)的外圍動(dòng)作機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)外圍動(dòng)作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作。同時(shí)，讀取外部傳感器信號(hào)，以便對(duì)外圍動(dòng)作機(jī)構(gòu)和被測(cè)晶片進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。掃頻測(cè)試模塊主要用來(lái)向被測(cè)石英晶片發(fā)送測(cè)試信號(hào)，并檢測(cè)晶片的響應(yīng)信號(hào)。運(yùn)動(dòng)控制模塊和掃頻測(cè)試模塊都通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。