一种崩刀检测方法、装置、设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及崩刀检测技术领域，特别是涉及一种崩刀检测方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

晶圆切割一般是通过高速旋转的金刚石刀片在晶圆上切割单个裸片，以形成独立的单个晶圆，为后续工艺做准备。

在对晶圆进行精密切割时，由于工件表面有杂质或者本身材质不均匀；晶圆底部粘膜的种类、厚度以及切割深度的不合适；冷却水冷却不够充分等诸多因素，均可能导致刀片磨损不均匀而破损，切割能力受损，甚至会导致崩边的产生。因此需要实时对刀具进行崩刀检测，确保晶圆切割的准确度及工作效率。现有的崩刀检测方法，一般是通过采集当前目标刀痕图像用于与预设刀痕图像计算比较，判断刀具是否发生崩刀情况，但该方法受到采集图像清晰度的影响，且计算十分复杂，从而无法保证检测的准确性以及检测效率。

因此，如何在保证检测效率的同时提高检测的准确性，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种崩刀检测方法、装置、设备及可读存储介质，根据预设周期对提取到的直流电压信号进行分析，确定刀具是否发生崩刀，解决了现有技术通过图像计算判断刀具是否发生崩刀，从而无法保证检测的准确性以及检测效率的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种崩刀检测方法，包括：

从光电传感器实时获取由所述光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号；

提取所述电压信号中的直流电压信号；

以预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。

可选的，所述实时获取未被刀具遮挡的光通量转化成的电压信号之前，还包括：

利用光电传感器实时获取未被刀具遮挡的光信号，并将所述光信号转化为电压信号。

可选的，所述提取所述电压信号中的直流电压信号之前，还包括：

利用电容-电阻并联电路将所述电压信号中的直流电压信号和交流电压信号进行分路。

可选的，所述周期不小于所述刀具的旋转周期的十倍。

可选的，所述根据预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀，包括：

根据预设周期对所述直流电压信号进行分析；

当之前周期为当前周期紧邻的前一周期时，当所述当前周期内的所述直流电压信号平均值与所述之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于第一预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。

可选的，所述根据预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀，包括：

根据预设周期对所述直流电压信号进行分析；

当之前周期与当前周期中间间隔一个周期时，当所述当前周期内的所述直流电压信号平均值与所述之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于第二预设阈值，且所述当前周期内的所述直流电压信号平均值大于中间周期内的所述直流电压信号平均值或所述中间周期内的所述直流电压信号平均值大于所述之前周期内的所述直流电压信号平均值，确定所述刀具发生崩刀；

所述中间周期为之前周期与当前周期中间间隔的一个周期。

可选的，所述根据预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀之前，还包括：

对所述直流电压信号进行滑动滤波以及下采样处理。

第二方面，本发明实施例提供了一种崩刀检测装置，包括：

获取模块，用于从光电传感器实时获取由所述光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号；

提取模块，用于提取所述电压信号中的直流电压信号；

分析模块，用于以预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。

第三方面，本发明提供了一种崩刀检测设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述崩刀检测方法的步骤。

第四方面，本发明提供了一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述崩刀检测方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，相较于现有技术，本发明具有以下优点：

综上所述，本发明先从光电传感器实时获取由光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号，然后提取电压信号中的直流电压信号，最后以预设周期对直流电压信号进行分析，当当前周期内的直流电压信号平均值与之前周期内的所直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定刀具发生崩刀。如此，本发明以未被刀具遮挡的光通量作为检测基础，通过光电转化，将光通量转化成的更具有灵活性及可操作性的电压信号并从电压信号中提取直流电压信号进行分析，摒弃了较为复杂的图像计算过程，能够在一定时间区间内的检测结果均为崩刀的情况下才认为确实发生崩刀的情况，避免刀具所在加工环境因素对检测结果造成影响，从而在保证检测效率的同时提高了检测的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种崩刀检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种崩刀导致的直流电压信号变化示意图；

图4为本发明实施例提供的一种崩刀检测装置的结构示意图。

具体实施方式

正如前文所述，现有的崩刀检测方法无法保证检测的准确性以及检测效率。具体来说，现有的崩刀检测方法，一般是通过采集当前目标刀痕图像用于与预设刀痕图像计算比较，判断刀具是否发生崩刀情况。该方法需要对采集到的刀痕图像进行灰度处理、二值化处理等诸多图像处理操作，并且还需要用到直方图算法、二值化函数等进行计算比较。因此，该方法受到采集图像清晰度的影响，且计算十分复杂，从而无法保证检测的准确性以及检测效率。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种崩刀检测方法，该方法包括：先从光电传感器实时获取由光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号，然后提取电压信号中的直流电压信号，最后以预设周期对直流电压信号进行分析，当当前周期内的直流电压信号平均值与之前周期内的所直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。

如此，本发明以未被刀具遮挡的光通量作为检测基础，通过光电转化，将光通量转化成的更具有灵活性及可操作性的电压信号并从电压信号中提取直流电压信号进行分析，摒弃了较为复杂的图像计算过程，通过在一定时间区间内进行崩刀判断，能够避免因环境因素导致的误判，从而在保证检测效率的同时提高了检测的准确性。

需要说明的是，本发明提供的一种崩刀检测方法、装置、设备及可读存储介质可应用于崩刀检测技术领域。上述仅为示例，并不对本发明提供的一种崩刀检测方法、装置、设备及可读存储介质的应用领域进行限定。

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种崩刀检测方法的流程图。其中，崩刀是指因为刀片发生断裂导致圆形刀片的整个边缘或大部分边缘均缺失。结合图1所示，本发明实施例提供的一种崩刀检测方法，可以包括：

S101：从光电传感器实时获取由所述光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号。

在实际应用中，为了使刀具的崩刀情况能够得以显示，可以利用刀具阻挡光线，通过从光电传感器实时获取未被刀具所遮挡的光通量来进行崩刀情况的对应分析。光通量的获取方式较为简单，为了将刀具的崩刀状态更加直观、准确快速的显示，在本发明中利用光纤放大器实时将光通量转化成相比刀片图像信号而言更具有灵活性及可操作性的电压信号，即从光电传感器实时获取由所述光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号。

另外，由于用于转化成电压信号的光通量不尽相同，因此本发明可以就可能用于转化的光通量进行说明。

在一种情况下，针对如何确定用于转化成电压信号的光通量。相应的，所述实时获取未被刀具遮挡的光通量转化成的电压信号之前，还包括：

利用光电传感器实时获取未被刀具遮挡的光信号，并将所述光信号转化为电压信号。

在实际应用中，用于转化成电压信号的光通量为实时获取的未被刀具遮挡的光通量。具体的，图2为本发明实施例提供的一种光模块的结构示意图。如图2所示，光模块用于检测刀具，其中包括光纤发射管以及光纤接收管，通过调整光模块的位置，保证刀具的刀刃边缘处于光纤发射管与光纤接收管中间且可遮挡部分光通量，使得光纤接收管接收到光纤发射管的光通量在一定范围内。在本发明中，将没有刀具遮挡时光纤接收管接收到的光通量定义为100％，将刀具完全遮挡，光纤接收管接收到的光通量定义为0％，即当刀具产生磨损或者破损时，光纤接收管光通量发生变化。由此，实时获取到的未被刀具遮挡的光通量便可用于反应刀具当前的崩刀状态，然后通过光电传感器实现光信号到电信号的转化，使光通量为100％时输出电压值为最大，光通量为0％时输出电压值为最小，为后续崩刀分析做铺垫。

S102：提取所述电压信号中的直流电压信号。

在实际应用中，在对刀具的崩刀状态进行判断上，直流电压信号相较于交流电压信号更具有优势。一般情况下，刀具发生较大破损的状态称为崩刀状态，因此未被刀具遮挡的光通量存在一个持续性的变化，此时直流电压信号更容易将此变化反映出来。而对于交流电压信号而言，交流电压信号具有在单位时间内，电流的大小和方向不断发生周期性变化的特点，其本身对周期信号的灵敏度使其不适合用来反映崩刀产生的一个光通量持续性变化，对于刀具出现细小崩边的情况，即刀具每旋转一周会在电信号图表中出现周期性明显高压脉冲变化的这种情况，交流电压信号显然更加适合。因此，本发明通过提取电压信号中的直流电压信号，利用对直流电压信号分析实现对刀具是否发生崩边进行判断。

另外，由于提取直流电压信号的方式不尽相同，因此本发明可以就可能的提取方式进行说明。

在一种情况下，针对如何提取电压信号中的直流电压信号。相应的，所述提取所述电压信号中的直流电压信号之前，还包括：

利用电容-电阻并联电路将所述电压信号中的直流电压信号和交流电压信号进行分路。

在实际应用中，可以利用电容-电阻并联电路将电压信号中的直流电压信号和交流电压信号进行分路。具体的，电压信号流入电容-电阻并联电路中，在电容电路一端流过的是交流电压信号，在电阻电路一端流过的是直流电压信号。

S103：根据预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。

在实际应用中，在提取到可以用来表征刀具崩刀状态的直流电压信号后便可对直流电压信号进行分析，判断刀具是否发生崩刀。具体的，当直流电压信号通过系数为1的放大器后被高速模数转化器进行提取转化，并发送至控制器(FPGA)进行信号处理。可以理解的是，当刀具未发生崩刀时，假设此时光通量为30％，由光通量转化成的直流电压信号对应为0.3V，那么排除外界干扰的情况下，控制器接收到的用于分析的直流电压信号在任意周期都应该时0.3V。当刀具发生崩刀时，假设此时光通量为90％，由光通量转化成的直流电压信号对应为0.9V，那么排除外界干扰的情况下，控制器接收到的用于分析的直流电压信号会在某一时间段发生一个突变的过程，即直流电压信号会有一个从0.3V至0.9V的增大过程，然后持续保持在0.9V。那么通过预设周期以及预设阈值，利用当前周期的直流电压信号平均值与之前周期内的直流电压信号平均值做差，通过差值与阈值作比较从而确定刀具是否发生崩刀。需要注意的是，预设周期应大于刀具旋转周期以及切割水等可能带来的干扰信号周期，另外预设阈值应与实际需求相对应，既不能超过最大的平均差值也不能脱离现有工艺对崩刀的判定要求。

另外，由于周期的取值大小不尽相同，因此本发明可以就可能的取值大小进行说明。

在一种情况下，针对如何对周期进行取值。相应的，所述周期不小于所述刀具的旋转周期的十倍。

另外，由于对直流电压信号的分析方式不尽相同，因此本发明可以就可能的分析方式进行说明。

在一种情况下，针对如何对直流电压信号进行分析。相应的，S103：根据预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀，具体包括：

根据预设周期对所述直流电压信号进行分析；

当之前周期为当前周期紧邻的前一周期时，当所述当前周期内的所述直流电压信号平均值与所述之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于第一预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。

在实际应用中，可以选定之前周期为当前周期紧邻的前一周期，例如之前周期为2s时刻至3s时刻，那么当前周期应为3s至4s时刻。那么当当前周期内的直流电压信号平均值与之前周期内的直流电压信号平均值之间的差值大于第一预设阈值时，确定刀具发生崩刀。需要注意的是，这种分析方法可能会受到刀具发生崩刀产生直流电压信号发生突变过程的时间长度的影响。图3为本发明实施例提供的一种崩刀导致的直流电压信号变化示意图。如图3所示，另之前周期为Data3(t1时刻至t2时刻)，当前周期为Data2(t2时刻至t3时刻)，但在当前周期中发生了直流电压信号发生突变，且突变过程持续时间较长，那么可能导致在当前周期Data2内的直流电压信号是一条持续上升的曲线而不是稳定的直线，那么在第一预设阈值确定的情况下，利用未稳定下来的当前周期的内的直流电压信号平均值与之前周期内的直流电压信号平均值之间的差值与第一预设阈值作比较确定刀具是否发生崩刀一定不如利用稳定下来的当前周期的内的直流电压信号平均值与之前周期内的直流电压信号平均值之间的差值与第一预设阈值作比较确定刀具是否发生崩刀准确。这种缺陷带来的影响可以通过延长预设周期来减小，但过长的周期又会影响检测的及时性，因此预设周期选取的适合度十分重要，需要注意的是，在该情形下预设周期与第一预设阈值的选取仍需满足上述条件，即预设周期应大于刀具旋转周期以及切割水等可能带来的干扰信号周期，另外第一预设阈值应与实际需求相对应，既不能超过最大的平均差值也不能脱离现有工艺对崩刀的判定要求。

另外，由于对直流电压信号的分析方式不尽相同，因此本发明可以就另一种可能的分析方式进行说明。

在另一种情况下，针对如何对直流电压信号进行分析。相应的，S103：根据预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀，具体包括：

根据预设周期对所述直流电压信号进行分析；

当之前周期与当前周期中间间隔一个周期时，当所述当前周期内的所述直流电压信号平均值与所述之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于第二预设阈值，且所述当前周期内的所述直流电压信号平均值大于中间周期内的所述直流电压信号平均值或所述中间周期内的所述直流电压信号平均值大于所述之前周期内的所述直流电压信号平均值，确定所述刀具发生崩刀；

所述中间周期为之前周期与当前周期中间间隔的一个周期。

在实际应用中，可以另选定的之前周期与当前周期中间间隔一个周期。例如之前周期为2s时刻至3s时刻，那么当前周期应为4s至5s时刻，中间周期则为3s时刻至4s时刻。那么当当前周期内的直流电压信号平均值与之前周期内的直流电压信号平均值之间的差值大于第二预设阈值，且当前周期内的所述直流电压信号平均值大于中间周期内的直流电压信号平均值或中间周期内的直流电压信号平均值大于之前周期内的直流电压信号平均值，确定刀具发生崩刀。如此，通过对三个连续周期内的直流电压信号平均值进行比较分析，可以有效避免为了减少突变过程持续时间较长而设置较长周期导致检测准确性以及及时性差的问题。需要注意的是，第二预设阈值大于第一预设阈值，且第二预设阈值与预设周期的选取仍需满足上述条件，即预设周期应大于刀具旋转周期以及切割水等可能带来的干扰信号周期，另外第一预设阈值应与实际需求相对应，既不能超过最大的平均差值也不能脱离现有工艺对崩刀的判定要求。

另外，由于对直流电压信号进行分析前需要对直流电压信号进行的适当处理，因此本发明可以就可能的处理方式进行说明。

在一种情况下，针对如何对直流电压信号进行处理。相应的，所述根据预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀之前，还包括：

对所述直流电压信号进行滑动滤波以及下采样处理。

在实际应用中，由于切割水等一系列的外部因素的影响，可能会导致直流电压信号发生突变，从而产生误判，因此本发明可以在控制器内部增加下采样模块和滤波模块用于对直流电压信号进行滑动滤波以及下采样处理，降低输入信号采样率，过滤信号中较小的干扰信号，使直流电压信号更加平滑。

综上所述，本发明先从光电传感器实时获取由所述光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号，然后提取电压信号中的直流电压信号，最后以预设周期对直流电压信号进行分析，当当前周期内的直流电压信号平均值与之前周期内的所直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。如此，本发明以未被刀具遮挡的光通量作为检测基础，通过光电转化，将光通量转化成的更具有灵活性及可操作性的电压信号并从电压信号中提取直流电压信号进行分析，摒弃了较为复杂的图像计算过程，通过在一定时间区间内进行崩刀判断，能够避免因环境因素导致的误判，从而在保证检测效率的同时提高了检测的准确性。

基于上述实施例提供的一种崩刀检测方法，本发明还提供了一种崩刀检测装置。下面分别结合实施例和附图，对该崩刀检测装置进行描述。

图4为本发明实施例提供了一种崩刀检测装置的结构示意图。结合图4所述，本发明实施例提供的一种崩刀检测装置200，可以包括：

获取模块201，用于从光电传感器实时获取由所述光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号；

提取模块202，用于提取所述电压信号中的直流电压信号；

分析模块203，用于以预设周期对所述直流电压信号进行分析，当当前周期内的所述直流电压信号平均值与之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。

作为一种实施方式，针对如何获取未被刀具遮挡的光通量，上述崩刀检测装置200，还包括：光通量获取子模块；

所述光通量获取子模块，用于利用光电传感器实时获取未被刀具遮挡的光信号，并将所述光信号转化为电压信号。

作为一种实施方式，针对如何将电压信号分路，上述崩刀检测装置200，还包括：分路模块；

所述分路模块，用于利用电容-电阻并联电路将所述电压信号中的直流电压信号和交流电压信号进行分路。

作为一种实施方式，针对如何确定周期，上述崩刀检测装置200，还包括：周期确定子模块；

所述周期确定子模块，用于确定周期，所述周期不小于所述刀具的旋转周期的十倍。

作为一种实施方式，针对如何根据预设周期对直流电压信号进行分析，上述分析模块203，具体用于：

根据预设周期对所述直流电压信号进行分析；

当之前周期为当前周期紧邻的前一周期时，当所述当前周期内的所述直流电压信号平均值与所述之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于第一预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。

作为另一种实施方式，针对如何根据预设周期对直流电压信号进行分析，上述分析模块203，具体用于：

根据预设周期对所述直流电压信号进行分析；

当之前周期与当前周期中间间隔一个周期时，当所述当前周期内的所述直流电压信号平均值与所述之前周期内的所述直流电压信号平均值之间的差值大于第二预设阈值，且所述当前周期内的所述直流电压信号平均值大于中间周期内的所述直流电压信号平均值或所述中间周期内的所述直流电压信号平均值大于所述之前周期内的所述直流电压信号平均值，确定所述刀具发生崩刀；

所述中间周期为之前周期与当前周期中间间隔的一个周期。

作为一种实施方式，针对如何对直流电压信号进行分析前预处理，上述崩刀检测装置200，还包括：预处理模块；

所述预处理模块，用于对所述直流电压信号进行滑动滤波以及下采样处理。

综上所述，本发明先从光电传感器实时获取由所述光电传感器所形成检测光路未被刀具遮挡的光通量所转化成的电压信号，然后提取电压信号中的直流电压信号，最后以预设周期对直流电压信号进行分析，当当前周期内的直流电压信号平均值与之前周期内的所直流电压信号平均值之间的差值大于预设阈值时，确定所述刀具发生崩刀。如此，本发明以未被刀具遮挡的光通量作为检测基础，通过光电转化，将光通量转化成的更具有灵活性及可操作性的电压信号并从电压信号中提取直流电压信号进行分析，摒弃了较为复杂的图像计算过程，通过在一定时间区间内进行崩刀判断，能够避免因环境因素导致的误判，从而在保证检测效率的同时提高了检测的准确性。

另外，本发明还提供了一种崩刀检测设备，包括：存储器，用于存储计算机程序。处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述实施例所述崩刀检测方法的步骤。

另外，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中所述崩刀检测方法的步骤。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。