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固晶机芯片柔性吸取与贴合技术研究

固晶机芯片柔性吸取与贴合技术研究

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作者：张彬东莞理工学院

学位级别：硕士

随着芯片超薄化的快速发展,并且因为芯片材料的脆弱特性,贴装工艺面临了新的技术挑战,因此如何快速可靠无损地完成贴合芯片,并保证贴合质量成为了研究重点。在芯片贴装的过程中,固晶机的吸取贴合机构在吸取和贴芯片过程中对芯片的柔性... 详细信息

随着芯片超薄化的快速发展,并且因为芯片材料的脆弱特性,贴装工艺面临了新的技术挑战,因此如何快速可靠无损地完成贴合芯片,并保证贴合质量成为了研究重点。在芯片贴装的过程中,固晶机的吸取贴合机构在吸取和贴芯片过程中对芯片的柔性接触以及贴合后保持输出的贴合压力都对芯片的贴装质量产生影响,因此需要对固晶机的吸取贴合机构进行研究改进。为了解决传统的机械弹簧缓冲和伺服运动控制系统等解决方案,不能同时满足柔性接触和持续稳定地输出精准的贴合压力的技术难点,本文创新性地提出了引入新型气体弹簧的气动压力伺服控制系统作为通用型芯片固晶机的柔性吸取贴合机构模块的设计方案。本文的主要研究方法和研究成果如下:通过详细了解芯片的贴装工艺,对于固晶机的吸取贴合机构所要求相关技术指标进行总结,并完成设计符合技术要求的通用型柔性吸取贴合机构的技术方案。并对芯片贴合工艺过程进行运动受力分析,设计了气动伺服机构的压力控制方案,解决了柔性吸取贴合机构模块的压力控制逻辑,提出气体弹簧能解决吸取贴合机构模块的柔性接触和精准的压力控制。根据柔性吸取贴合机构模块对气体弹簧的性能要求,设计生产既能为机构提供缓冲作用,实现对芯片的柔性接触过程,同时还利用气体弹簧的弹力将机构输出的作用力转化输出为贴合压力的新型气体弹簧。通过对该新型气体弹簧进行特性分析,证明采用的间隙密封和内置气体轴承的创新性设计,有效解决气体弹簧因内部摩擦力而影响弹力输出精确度的问题,保证输出的弹力是持续稳定并精准可控制调节大小。设计符合气体弹簧性能要求的气体轴承,通过数学模型探究分析影响气体轴承性能的关键因素。通过仿真分析验证外部供气压强、节流孔直径和轴承间隙对轴承气膜的影响,得到最优的工作压强、节流孔直径和轴承间隙,优化气体轴承的设计参数。设计制造优化参数后的新型气体弹簧,并用于搭建柔性吸取贴合机构模块测试平台,以测试机构在芯片贴装过程中对芯片冲击力的超调量、贴合压力的输出范围和精度以及贴合压力输出稳定时间,验证所设计的机构是否满足芯片贴装的生产要求。经测试冲击力超调量不超过15%,贴合压力在0.3N-50N之间可以精准可控地持续稳定输出,贴合压力误差在允许范围内,最小精度控制在0.01N,同时稳定时间小于30ms,贴合定位精度误差为10μm的设计要求,各项测试稳定性能指标CPK值均大于1.33,证明测试结果是稳定可靠的。

关键词：柔性吸取精准贴合气体弹簧气体轴承

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基于视觉引导的裱糊线机器人定位技术研究

基于视觉引导的裱糊线机器人定位技术研究

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作者：樊石四川轻化工大学

学位级别：硕士

在包装制造行业中,机械手臂的出现极大提高了包装制作效率,将工人从枯燥、繁杂的工序中解放出来,但目前在天地盖制作纸盒与裱纸贴合的过程中,仍需人工操作将成型的纸盒放置到传送带,导致流水线作业的效率大大降低,而且人工摆位的精度也... 详细信息

在包装制造行业中,机械手臂的出现极大提高了包装制作效率,将工人从枯燥、繁杂的工序中解放出来,但目前在天地盖制作纸盒与裱纸贴合的过程中,仍需人工操作将成型的纸盒放置到传送带,导致流水线作业的效率大大降低,而且人工摆位的精度也存在误差高的问题。为解决包装制造业中天地纸盒的智能定位与装配问题,加速包装行业智能自动化进程,本文重点研究采用机器视觉做引导的裱糊线机器人系统所涉及的视觉定位技术。主要进行的研究工作如下:(1)在裱糊线机器人系统相机标定与传送带标定中,考虑了由于相机畸变、相机安装角度以及光线等外部因素的影响,使纸板轮廓的图像像素值会发生偏差。本文所提的标定方法从成功率、速度、精度等方面有效提高了系统的性能,能够适应于更多的实际应用场景。(2)针对传统图像边缘提取算法轮廓丢失且存在假边缘的情况,本文运用混合蛙跳算法优化Canny算子边缘检测对裱纸边缘进行提取。利用OTSU作为混合蛙跳算法适应度函数,再使用混合蛙跳算法更新策略对其阈值进行优化,寻找到边界提取最优阈值,利用该阈值作为Canny算子设定最优阈值进行边缘提取,并对噪声有一定抑制。最后,利用霍夫(Hough)变换算法从裱纸的边缘信息中提取角点坐标和偏角。(3)针对视觉检测系统和机器人运动控制系统进行模块化研究,采用杜塞智能有限公司生产的裱糊线机器人进行实际操作实验,为实现裱糊线机器人各模块协调工作,在硬件设计过程中主要涉及裱糊线机器人运动控制模块的硬件选型分析,软件模块主要涉及软件实现平台的选取,视觉伺服软件的分析工作。通过实验验证所做工作的有效性,提高了裱糊线机器人的贴合精度。本文测试算法盒体与裱纸的贴合误差在0.25mm至0.86mm之间,平均误差为0.58mm,能够满足客户对于中心点平均误差1mm,偏转角平均误差1秒的需求。

关键词：裱糊定位系统标定图像处理视觉引导精准贴合

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