基于USB的晶片分選系統的設計

　　摘要：在石英晶體器件生產過程中，對器件中的關鍵部件石英晶片的頻率進行分類是必不可少的一道工序。為了提高產能，必須大量應用自動分選儀器。本文介紹了一種自動晶片分選系統的設計和實現方法。該分選系統測試精度高，運行速度快，使用簡單方便，由于采用了USB接口實現上位機和下位機的通訊，簡化了系統的維護，很好的滿足了晶體生產的需求。

　　引言

　　在石英晶體器件的生產過程中，通過對石英晶片的頻率響應特性進行嚴格的測試和分選，可以起到從源頭控制產品的質量和生產工藝，提高產品產能的關鍵作用。目前已無法通過人工分選的方式滿足對晶體器件質量和需求量的不斷提升的要求，只有采用大量的自動分選設備才能完成分選任務。本文提出的分選系統通過自主研發的USB設備和上位機應用程序的互相配合，通過并發控制，使外部動作機構產生高效的協同動作，極大地提高設備工作效率和分選質量，同時還有效減少了設備維護的工作量，保證了設備在24小時不停機狀態下連續穩定工作。

　　系統原理及構成

　　本系統的主要工作原理是，通過螺旋送料器和直線送料器的間歇式高頻定向振動，將同一批次且堆放在一起的石英晶片分離開來，并且排列成一個有序隊列，向轉運工位輸送。采用光纖傳感器、高精度分度盤以及必要的搬運機構，將隊列中的每一片石英晶片轉運至測試工位處。待測晶片到達測試工位后，系統啟動掃頻測試模塊對被測晶片實施掃描測試，并實時采集測試結果。掃描測試結束后，將采集到的測試結果通過USB接口發送給計算機。計算機對測試結果進行分析，并計算該被測晶片的各項性能指標參數。根據該計算結果，并依據預先設定的判別策略，給出該被測晶片所屬的儲料盒位置。然后通過USB接口將儲料盒位置數據發送給運動控制模塊，由運動控制模塊發出控制指令，使已測晶片進入翻轉落料機構。隨后，該晶片通過翻轉落料機構運送并放入相應的儲料杯中，從而完成對石英晶片的分類。

　　本系統由兩個主要模塊構成，分別為運動控制模塊和掃頻測試模塊，如圖1所示。　　

 　　其中，運動控制模塊接受上位機發出的控制指令，根據指令要求對相應的外圍動作機構發出控制信號，并驅動外圍動作機構實現相應的動作。同時，讀取外部傳感器信號，以便對外圍動作機構和被測晶片進行實時檢測。掃頻測試模塊主要用來向被測石英晶片發送測試信號，并檢測晶片的響應信號。運動控制模塊和掃頻測試模塊都通過USB接口與計算機進行通訊。