[發明專利]藍寶石晶棒中氣泡缺陷自動化檢測與精確定位裝置及方法

在審

• 申請號: 202010772769.0
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112033977A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張海濤;侯成成;喬鐵柱;呂玉祥;楊效霞
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N21/958
• 分類號: G01N21/958;G01N21/95;G01N21/88
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于藍寶石晶棒氣泡缺陷檢測技術領域；現有的氣泡檢測與定位主要依靠人工，長時間在暗室檢測，人眼易出現視覺疲勞，引發視力退化，檢測質量下降，易發生氣泡漏檢的問題，人員手動標記檢測效率低；本發明提供一種藍寶石晶棒中氣泡缺陷自動化檢測與精確定位裝置及方法，將藍寶石晶棒放置在檢測定位裝置上，利用兩個電機形成二維運動系統實現激光器的激光沿規劃軌跡移動照射晶棒，相機拍攝晶棒圖像，經過圖像處理確定圖像中的氣泡缺陷形成的光斑的位置和大小，提高了晶棒軸向方向上的位置定位精度，為精確切割工序提供了可靠依據，有效提高了產品效益，提高了檢測效率和檢測精度。

技術領域

本發明涉及藍寶石晶棒的自動化檢測與定位，更具體的說，涉及一種藍寶石晶棒中氣泡缺陷自動化檢測與精確定位裝置及方法。

背景技術

藍寶石由于其物理光學性能的優越性被普遍應用于襯底材料、消費電子、軍工等領域，各領域對藍寶石的規格要求不相同，需要在切片機上對藍寶石晶棒的切割位置精準確定且切片加工后，才能保證藍寶石材料滿足各個領域的生產需求。藍寶石晶體生長過程中由于溫度、提拉速度等因素造成氣泡缺陷的產生，氣泡的存在嚴重影響藍寶石材料的光學性能，而且氣泡的位置影響藍寶石晶棒的切片位置，所以在藍寶石晶棒階段的氣泡檢測是藍寶石加工工藝過程中的重要環節。

目前的生產企業中，針對藍寶石晶棒中氣泡缺陷的檢測與定位，主要采用的人眼檢測法，檢測過程一般為：檢測人員手持照明設備，不斷掃描藍寶石晶棒，掃描過程中通過肉眼觀測藍寶石晶棒內部，如果觀測到氣泡特征，則使用記號筆進行手動標記。由于暗室中光線明暗對比度太大，一般情況下，檢測人員工作一小時后，人眼很容易出現視覺疲勞現象，如果繼續工作，一方面會對人眼健康產生很大危害，另一方面，也會使檢測質量下降，很容易發生氣泡漏檢的問題；另外，檢測出的氣泡位置需要檢測人員手動標記，以方便后續切割此種檢測方法檢測效率低，且檢測人員長時間工作后，很容易產生視覺疲勞，容易發生氣泡漏檢的問題，降低檢測精度，另外，長時間不間斷的對比度很大的光線刺激，很容易對人眼視力產生嚴重危害，引發視力退化等問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種藍寶石晶棒中氣泡缺陷自動化檢測與精確定位裝置及方法，該發明能夠實現對藍寶石晶棒中氣泡缺陷進行快速、高效率的自動化檢測與定位。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種藍寶石晶棒中氣泡缺陷自動化檢測與精確定位裝置，包括激光器運動部分、圖像拍攝部分和用于固定藍寶石晶棒的晶棒支撐架，其中：晶棒支撐架頂部設置用于放置藍寶石晶棒的V型槽，激光器運動部分位于藍寶石晶棒軸向一側，圖像拍攝部分位于晶棒支撐架的側面；激光器運動部分包括激光器、激光器固定座和激光器支架，激光器固定座通過連接板安裝在激光器支架上，激光器固定在激光器固定座上；激光器支架包括水平支架和豎直支架，豎直支架置于水平支架頂部，水平支架包括水平運動支撐座和水平導軌，豎直支架置于水平導軌上，豎直支架包括豎直運動支撐座和豎直導軌，豎直導軌上設置連接板；圖像拍攝部分包括相機、相機固定底座和傾斜角度可調的相機固定座，相機固定在相機固定座頂面；相機固定座通過固定螺釘連接在相機固定底座的頂部。

進一步，激光器支架還包括用于驅動豎直支架沿水平方向移動的第一電機、滾珠絲杠、絲杠螺母，以及用于驅動連接板沿豎直方向移動的第二電機、滾珠絲杠、絲杠螺母。

進一步，相機固定座底部設置兩個平行分布的角度調節板，相機固定底座置于兩個角度調節板之間，角度調節板開設用于調節角度的扇形長孔。

一種藍寶石晶棒中氣泡缺陷自動化檢測與精確定位方法，用于藍寶石晶棒中氣泡缺陷的快速自動化檢測與定位，具體包括以下步驟：

步驟1. 在黑箱或暗室中將激光器運動部分、晶棒支撐架和圖像拍攝部分固定，并將藍寶石晶棒放置在晶棒支撐架上；