遼寧機電職業技術學院 邱 敏

     1 引言

    石英晶體片是石英晶體振蕩器的核心，封裝外殼后即成為石英晶體振蕩器，是電子設備中應用非常廣泛的一種電子元件。在石英晶體片的生產過程中，要經過切割、研磨等工藝過程，其中一部分石英晶體片會產生崩邊、掉碴、裂紋、斷裂、劃傷等物理缺陷，這樣的殘片必須篩選出來。目前生產過程中主要是依靠人工，通過目視方法檢驗石英晶體片存在的缺陷。這種方法存在如下弊端：

    1) 檢驗結果不統一。缺陷的形狀千差萬別，由于人的視覺及思維的差別，對存在的缺陷很難用準確的圖形和文字描述，因此既沒有行業標準，各企業也沒有量化的檢驗標準，即使是同一個操作人員，兩次檢驗結果也不完全一樣。

    2) 檢驗結果易受人為因素影響。由于工作枯燥、持續時間長、眼睛容易疲勞，檢驗完全是憑感覺，檢驗結果在很大程度上取決于人的精神和身體狀態。

    隨著計算機、圖像處理、通訊以及控制技術的飛速發展，目前已經具備了改變石英晶體片檢驗現狀的技術基礎。筆者研制了一種基于圖像處理的光機電一體化石英晶體片分選系統。為石英晶體片品質篩選開辟了新的途徑。

    2 系統工作原理

    石英晶體片品質分選系統是光機電一體化的高技術設備，采用計算機圖像處理技術識別石英晶體片品質，在完成對樣本的人工建模后，能自動完成石英晶體片輸送、檢測、分類，可以完全取代人工檢測，大大提高了產品質量。

    石英晶體片品質分選系統從硬件上分為物料輸送、分選機構、圖像采集、控制器、電源和電腦主機6個組成單元，如圖1所示。從軟件上分為控制器軟件和圖像處理軟件包兩部分。

    物料輸送單元是由振動輸料器和驅動電路組成，實現物料的自動輸送。其中振動輸料器包括圓振和直振兩部分，圓振同時也是桶形料倉。在桶壁上有從底到頂的螺旋線形料道，石英晶體片在振動的作用下，沿料道形成連續、整齊的排列運動，最終到達料倉出口。直振的人口與圓振的出口相連，在直振的出口處有一個光電開關，用于檢測該位置是否存在石英晶體片。石英晶體片在振動的作用下直線行走，當停止振動時即運動停止。

    分選機構單元由步進電機、檢測盤、分選盤和電磁鐵組成。檢測盤和分選盤安裝在步進電機軸上，由步進電機驅動同步旋轉。檢測盤和分選盤上都均勻分布了8個孔，分選盤底部帶有翻蓋，并在翻蓋上安裝有永久磁鋼。當檢測盤靜止時。直振的出口對準檢測盤上的一個孔，石英晶體片可以落入檢測盤。同時檢測盤上的下一個孔位與光學顯微鏡頭相對應。分選盤靜止位置下安裝有電磁鐵。電磁鐵通電后翻蓋打開，使該孔內的石英晶體片落入料盒內。

    圖像采集單元由光學顯微鏡、ccd攝像頭和高分辨率圖像捕捉卡組成。圖像捕捉卡安裝在電腦主機中。通過調節光學顯微鏡的焦距和放大倍數，可以獲得滿意的圖像。ccd攝像頭實現圖像的光電轉換，圖像捕捉卡最終完成計算機成像。

    控制器單元由單片機和usb通信接口、步進電機驅動電路、電磁鐵驅動電路、振動盤輸料器控制電路等組成。單片機通過usb通信接口接收控制命令和分類命令，從而控制整個系統的機械動作。

    圖像處理軟件是基于windows操作系統的應用軟件，具有人機對話、樣本生成、圖像數字處理、分類及管理全系統的功能。該軟件采用vc++語言編寫。

    以一個石英晶體片的分選過程為例，系統工作原理如下：

    物料輸送單元是由振動輸料器和驅動電路組成，實現物料的自動輸送。其中振動輸料器包括圓振和直振兩部分，圓振同時也是桶形料倉。在桶壁上有從底到頂的螺旋線形料道，石英晶體片在振動的作用下，沿料道形成連續、整齊的排列運動，最終到達料倉出口。直振的人口與圓振的出口相連，在直振的出口處有一個光電開關，用于檢測該位置是否存在石英晶體片。石英晶體片在振動的作用下直線行走，當停止振動時即運動停止。