壓電石英晶片品質(zhì)分選系統(tǒng)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。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(qū)動同步旋轉(zhuǎn)。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(nèi)的壓電石英晶片落入料盒內(nèi)。（壓電石英晶振晶體片處了可以生產(chǎn)石英晶體振蕩器，和到石英晶體諧振器之外，音叉晶振32.768K也一樣是可以生產(chǎn)的）

目前生產(chǎn)過程中主要是依靠人工，通過目視方法檢驗壓電石英晶片存在的缺陷。這種方法存在如下弊端：

1) 檢驗結(jié)果易受人為因素影響。由于工作枯燥、持續(xù)時間長、眼睛容易疲勞，檢驗完全是憑感覺，檢驗結(jié)果在很大程度上取決于嚴格的管理和到人的精神集中狀態(tài)。

2) 檢驗結(jié)果不統(tǒng)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，因此既沒有晶振行業(yè)標準，各晶體生產(chǎn)企業(yè)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(jié)果也不完全一樣。

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(diào)節(jié)光學顯微鏡的焦距和放大倍數(shù)，可以獲得滿意的圖像。CCD攝像頭實現(xiàn)圖像的光電轉(zhuǎn)換，圖像捕捉卡最終完成計算機成像。

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

物料輸送單元是由振動輸料器和驅(qū)動電路組成，實現(xiàn)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?shù)穆菪€形料道，石英晶體片在振動的作用下，沿料道形成連續(xù)、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壓電石英晶片。

控制器單元由單片機和USB通信接口、步進電機驅(qū)動電路、電磁鐵驅(qū)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(tǒng)的機械動作。

以一個石英晶體的分選過程為例，系統(tǒng)工作原理如下：

1) 在步進電機旋轉(zhuǎn)過程中，壓電石英晶片從檢測盤落入分選盤。

2) 步進電機旋轉(zhuǎn)45°，剛落入檢測盤的壓電石英晶片被送到光學顯微鏡的鏡頭下，控制器向電腦主機發(fā)出定位完成信號。

3) 接收到定位完成信號后，電腦主機上的圖像處理軟件包首先調(diào)用攝像程序，拍攝壓電石英晶體圖像。然后電腦主機再向控制器發(fā)出攝像完畢信號，調(diào)用圖像處理程序，按事先制訂的規(guī)則分類，并將分類結(jié)果發(fā)送至控制器。

4) 控制器接收到分類結(jié)果后，在步進電機停止時，根據(jù)分類結(jié)果驅(qū)動相應的電磁鐵，使翻蓋打開，壓電石英晶片落入相應的容器內(nèi)。

5) 控制器接收到攝像完畢信號后啟動步進電機。

6) 控制器控制直振起振，一個壓電石英晶體落人檢測盤的孔內(nèi)。直振上的光電信號反饋到控制器，直振停止。

在生產(chǎn)中上述步驟是連續(xù)、同步的，由于檢測盤的運行速度較慢，圖像處理基本上是在檢測盤運行過程中進行的。而裝入壓電石英晶體、攝像、卸料等動作是在步進電機的每一次停止中實現(xiàn)的。

基于圖像處理的石英晶體片分選系統(tǒng)

1、由來

石英晶片是怎么來的呢，石英晶片前稱叫壓電石英晶體，是由壓電石英晶體產(chǎn)生壓電效應之后加工而成的。壓電石英晶片是石英晶體諧振器以及振蕩器的核心部件，石英晶片線路加上IC以及電容電阻在封裝外殼后即成為石英晶體振蕩器，是電子設備中應用極為廣泛的一種電子元件。在壓電石英晶片的生產(chǎn)過程中，前期還需要很多道工序，要經(jīng)過切割、研磨等工藝過程，其中一部分壓電石英晶片會產(chǎn)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。

2、系統(tǒng)工作原理

隨著計算機、圖像處理、通訊以及控制技術的飛速發(fā)展，目前已經(jīng)具備了改變石英晶體片檢驗現(xiàn)狀的技術基礎。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(tǒng)。為石英晶體片品質(zhì)篩選開辟了新的途徑。

石英晶體片品質(zhì)分選系統(tǒng)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壓電石英晶片品質(zhì)，在完成對樣本的人工建模后，能自動完成壓電石英晶片輸送、檢測、分類，可以完全取代人工檢測，大大提高了石英晶體振蕩器的成品的質(zhì)量。在這種機器自動化檢測的情況下生產(chǎn)出來的石英晶振也會比較穩(wěn)定。

壓電石英晶片在振動的作用下直線行走，當停止振動時即運動停止。