高精度划片机软件控制系统设计与研究

作     者：王攀 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈逢军;钟琳

授予年度：2023年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：划片机 软件控制 模块化 数据管理 视觉矫正 

摘      要：近些年,国内半导体行业发展迅速,对划切加工工艺的要求不断提升,而半导体划切装备的性能与国外存在较大差距,其市场占有率低。因此,为了提升国内在半导体封装领域的竞争力,促进划片机的发展,对划片机的软件控制系统进行研究,主要研究内容包括以下几点: (1)详细介绍了划片机的总体结构、工作原理和控制系统框架。着重分析了控制系统中的重要控制模块,设计并实现了运动控制器单元、主轴控制系统和视觉控制系统的控制。利用模块化思想,将控制软件划分为基础、核心功能、人机交互、数据管理、过程监控五大模块。 (2)对划片机控制软件的核心功能模块进行优化设计。编译实现了自动对焦、测高、自动上下料和划切功能模块。结合爬山搜索法与曲线拟合搜索法,能够快速精确找到正焦平面。测高采用刀具与工作盘接触的方式,利用运动控制器高速锁存的功能进行实现,通过对比试验,确定了接近点速度和主轴转速。规划了工件划切路径,满足了划片机对不同类型工件的划切需求。 (3)分析了划片机设备和工艺数据信息的具体需求,设计构建了划片机数据库管理系统。利用c#高级语言结合数据库访问技术,实现了控制软件对大量、冗余的设备和工艺数据的高效管理。 (4)分析了划片机的工件定位矫正过程,设计了高效的定位矫正流程。根据矫正流程特点,对传统模板匹配算法进行改进,设计了一种基于ZNCC的多角度模板匹配算法。并通过实验,验证了匹配算法的精度、效率和稳定性。 (5)对自动对焦、测高、划切功能进行了工程实验。结果表明,对焦系统和测高系统的稳定性好、精度高。划切道没有明显崩边,位置偏差小,验证了划片机软件控制系统的可行性。