專利名稱：一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及貼片機(jī)芯片拾取檢測的視覺采集技術(shù)，具體是指一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
貼片機(jī)是貼片機(jī)控制系統(tǒng)中，需要對拾取的芯片進(jìn)行視覺檢測，借以糾正在芯片拾取過程中發(fā)生的不可控偏差。一般的，貼片機(jī)控制系統(tǒng)為此需求配置有視覺采集和處理系統(tǒng)，簡稱視覺系統(tǒng)。現(xiàn)有的貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，按照CCD類型，主要分為兩類(1)線陣CCD運(yùn)動采圖視覺系統(tǒng)，需要貼裝頭以恒定的速度在線陣CCD上方通過，以采集芯片被拾取后的圖像。該方法需要對貼裝頭的運(yùn)動進(jìn)行速度控制，并且要求運(yùn)動路徑必須通過線陣CCD上方。實際使用中，有固定線陣CCD和移動線陣CCD兩種方式。當(dāng)使用固定線陣CCD進(jìn)行采集時，需要貼裝頭在拾取完芯片后先走到特定位置并恒速運(yùn)動一段距離直到圖像采集完畢；而當(dāng)使用移動線陣CCD進(jìn)行采集時，需要加裝CCD控制系統(tǒng)，并且要求經(jīng)過CCD上方的路徑必須為直線。因此，不論是固定線陣CCD還是移動線陣CCD，都對貼裝頭的運(yùn)動速度和/或軌跡做了限制。在實際使用中，這些限制提高了控制成本，降低了生產(chǎn)貼裝的速度。
(2)面陣CCD起停采圖視覺系統(tǒng)，需要貼裝頭在拾取芯片后，在面陣CCD的上方停止并采圖。由于電機(jī)的起停需要耗費(fèi)較多的時間，所以改方法同樣的降低了生產(chǎn)貼裝的速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種可靠性高、貼裝速度快的貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的還在于提供上述貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的視覺采集處理方法。
本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn)本貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)包括反射板、導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊，所述反射板安裝在三條平行導(dǎo)軌之間，呈90°的“V”字形設(shè)置，所述反射板、導(dǎo)軌位于貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴、嵌入式圖像采集模塊的下方，所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊與反射板、嵌入式圖像采集模塊分別連接，且所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊分別與貼片機(jī)的貼裝頭控制模塊連接。
為更好地實現(xiàn)本發(fā)明，本貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)還包括微控制減震模塊，所述微控制減震模塊分別與反射板、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊連接。
所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊包括處理器、脈沖發(fā)送單元、光電隔離電路、節(jié)拍發(fā)生器，所述脈沖發(fā)送單元與處理器、光電隔離電路、節(jié)拍發(fā)生器分別連接，所述處理器、脈沖發(fā)送單元分別與步進(jìn)電機(jī)連接，所述光電隔離電路分別與所述嵌入式圖像采集模塊、貼裝頭控制模塊、微控制減震模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
所述嵌入式圖像采集模塊包括DSP(數(shù)字信息處理器)、CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)、CCD驅(qū)動電路、CCD傳感器、光源，所述DSP、CPLD、CCD驅(qū)動電路、CCD傳感器依次連接，所述DSP還連接有FLASH、SDRAM存儲器，且設(shè)有JTAG接口，所述CPLD與SDRAM存儲器、光源分別連接，且通過USB接口與計算機(jī)連接，可方便實現(xiàn)算法更新和圖像上載。
所述微控制減震模塊包括微控制器，所述微控制器分別通過微傳感器、反射板夾緊氣動閥與反射板連接，采用實時算法對所述反射板的振動進(jìn)行檢測和主動補(bǔ)償，快速的將所述反射板振動減到最少。
所述微傳感器包括反射板到位傳感器、反射板表面振動傳感器。
所述三條平行導(dǎo)軌在“V”字形反射板的前端伸出，呈鏤空結(jié)構(gòu)。
本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)置，所述各個模塊之間定義好完善的通訊信號，可以根據(jù)需要對各個模塊進(jìn)行獨立的開發(fā)，也可以選用市場上合適的模塊代用。
為減輕貼片頭的重量，只需將步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)和圖像采集裝置安裝在貼裝頭上，其它的如微控制減震模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊和貼裝頭控制模塊等均可不需安裝在貼裝頭上，而通過布線與貼裝頭聯(lián)系。
所述貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的視覺采集處理方法，其步驟包括(1)當(dāng)貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴未從喂料器上拾取芯片時，反射板處于等待位置。
(2)當(dāng)貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴從喂料器上拾取芯片后，貼裝頭控制模塊發(fā)信號給步進(jìn)電機(jī)控制模塊，后者控制步進(jìn)電機(jī)將處于等待位置的“V”字形反射板快速推動到貼裝頭和嵌入式圖像采集模塊的下方，以提供光通路，在此期間，微控制減震模塊對反射板的振動進(jìn)行檢測和主動補(bǔ)償，將振動快速減到最低。
(3)反射板到位后，步進(jìn)電機(jī)控制模塊發(fā)信號給嵌入式圖像采集模塊，后者將圖像快速采集并處理。
(4)圖像處理完畢后，輸出信號給貼裝頭控制模塊，后者對芯片的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償。
(5)圖像采集完畢后，嵌入式圖像采集模塊發(fā)信號給步進(jìn)電機(jī)控制模塊，后者控制步進(jìn)電機(jī)快速將反射板撤回等待位置，以方便貼裝頭的貼片動作進(jìn)行。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(1)本系統(tǒng)運(yùn)用光線反射原理，將現(xiàn)有技術(shù)中物理結(jié)構(gòu)上分離的被采集對象和采集裝置集成到貼裝頭上，使得該系統(tǒng)的圖像采集過程對貼裝頭的速度和軌跡沒有特殊要求，無需為圖像采集的需要而進(jìn)行額外的運(yùn)動，貼裝頭運(yùn)動因此而得到簡化，并可按照時間最優(yōu)原則對運(yùn)動軌跡進(jìn)行控制，提高貼片機(jī)工作的可靠性和貼裝速度；(2)在運(yùn)動的過程中，步進(jìn)電機(jī)推動“V”字形反射板運(yùn)動到貼裝頭和CCD的下方，由“V”字形反射板提供貼裝頭上元器件到CCD的光路，使貼裝頭和圖像采集裝置實現(xiàn)較好的集成；(3)其間微控制減震系統(tǒng)對反射板進(jìn)行減震處理，確保反射板的平穩(wěn)運(yùn)行，從而使得CCD能夠獲得高質(zhì)量的元器件圖像。
(4)三條平行導(dǎo)軌在“V”字形反射板的前端伸出，呈鏤空結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)既不阻礙元器件的拾取，又可快速實現(xiàn)圖像采集。


圖1是本發(fā)明貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)在貼片機(jī)中的位置示意圖；圖2是圖1所示貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的反射板、導(dǎo)軌、嵌入式圖像采集模塊的空間位置正視圖；圖3是圖1所示貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的反射板、導(dǎo)軌、嵌入式圖像采集模塊的空間位置附視圖；圖4是圖1所示貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的反射板、導(dǎo)軌、嵌入式圖像采集模塊的空間位置右視圖；圖5是圖1所示貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；圖6是圖5所示步進(jìn)電機(jī)控制模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；圖7是圖5所示嵌入式圖像采集模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；圖8是圖5所示微控制減震模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；圖9是圖1所示貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例如圖1所示，本發(fā)明貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)部分100安裝在貼片機(jī)的喂料器200上，貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的電控部分300安裝在貼片機(jī)下部的機(jī)柜內(nèi)。
如圖2～5所示，本貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)I包括反射板1、導(dǎo)軌2、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊3，反射板1安裝在三條平行導(dǎo)軌2之間，呈90°的“V”字型設(shè)置，三條平行導(dǎo)軌2在“V”字形反射板的前端伸出，呈鏤空結(jié)構(gòu)，反射板1、導(dǎo)軌2位于貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴4、嵌入式圖像采集模塊3的下方，步進(jìn)電機(jī)控制模塊與反射板1、嵌入式圖像采集模塊3分別連接，且步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊3分別與貼片機(jī)的貼裝頭控制模塊連接。
本貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)還包括微控制減震模塊，微控制減震模塊分別與反射板1、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊3連接。
如圖6所示，步進(jìn)電機(jī)控制模塊包括MCX314處理器、脈沖發(fā)送單元、光電隔離電路、節(jié)拍發(fā)生器，脈沖發(fā)送單元與處理器、光電隔離電路、節(jié)拍發(fā)生器分別連接，處理器、脈沖發(fā)送單元分別與步進(jìn)電機(jī)連接，光電隔離電路分別與嵌入式圖像采集模塊、貼裝頭控制模塊、微控制減震模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
如圖7所示，嵌入式圖像采集模塊3包括DSP(數(shù)字信息處理器)、ATMEL公司的CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)、CCD驅(qū)動電路、CCD傳感器、光源，DSP、CPLD、CCD驅(qū)動電路、CCD傳感器依次連接，DSP還連接有FLASH、SDRAM存儲器，且設(shè)有JTAG接口，CPLD與SDRAM存儲器、光源分別連接，且通過USB接口與計算機(jī)連接，可方便實現(xiàn)算法更新和圖像上載。
如圖8所示，微控制減震模塊包括微控制減震模塊包括PHILIPS公司的微控制器，微控制器分別通過反射板到位傳感器、反射板表面振動傳感器、反射板夾緊氣動閥與反射板1連接，采用實時算法對反射板的振動進(jìn)行檢測和主動補(bǔ)償，快速的將反射板振動減到最少。
如圖9所示，本發(fā)明工作過程是(1)當(dāng)貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴未從喂料器上拾取芯片時，反射板處于等待位置。
(2)當(dāng)貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴從喂料器上拾取芯片后，貼裝頭控制模塊發(fā)信號給步進(jìn)電機(jī)控制模塊，后者控制步進(jìn)電機(jī)將處于等待位置的“V”字型反射板快速推動到貼裝頭和嵌入式圖像采集模塊的下方，以提供光通路。在此期間，微控制減震模塊對反射板的振動進(jìn)行檢測和主動補(bǔ)償，將振動快速減到最低。
(3)反射板到位后，步進(jìn)電機(jī)控制模塊發(fā)信號給嵌入式圖像采集模塊，后者將圖像快速采集并處理。
(4)圖像處理完畢后，輸出信號給貼裝頭控制模塊，后者對芯片的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償。
(5)圖像采集完畢后，嵌入式圖像采集模塊發(fā)信號給步進(jìn)電機(jī)控制模塊，后者控制步進(jìn)電機(jī)快速將反射板撤回等待位置，以方便貼裝頭的貼片動作進(jìn)行。
如上所述，即可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，其特征在于包括反射板、導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊，所述反射板安裝在三條平行導(dǎo)軌之間，呈90°的“V”字形設(shè)置，所述反射板、導(dǎo)軌位于貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴、嵌入式圖像采集模塊的下方，所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊與反射板、嵌入式圖像采集模塊分別連接，且所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊分別與貼片機(jī)的貼裝頭控制模塊連接。
2.按權(quán)利要求1所述一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)還包括微控制減震模塊，所述微控制減震模塊分別與反射板、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊連接。
3.按權(quán)利要求1所述一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述步進(jìn)電機(jī)控制模塊包括處理器、脈沖發(fā)送單元、光電隔離電路、節(jié)拍發(fā)生器，所述脈沖發(fā)送單元與處理器、光電隔離電路、節(jié)拍發(fā)生器分別連接，所述處理器、脈沖發(fā)送單元分別與步進(jìn)電機(jī)連接，所述光電隔離電路分別與所述嵌入式圖像采集模塊、貼裝頭控制模塊、微控制減震模塊連接。
4.按權(quán)利要求1所述一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述嵌入式圖像采集模塊包括DSP、CPLD、CCD驅(qū)動電路、CCD傳感器、光源，所述DSP、CPLD、CCD驅(qū)動電路、CCD傳感器依次連接，所述DSP還連接有FLASH、SDRAM存儲器，且設(shè)有JTAG接口，所述CPLD與SDRAM存儲器、光源分別連接，且通過USB接口與計算機(jī)連接。
5.按權(quán)利要求1所述一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述微控制減震模塊包括所述微控制減震模塊包括微控制器，所述微控制器分別通過微傳感器、反射板夾緊氣動閥與反射板連接。
6.按權(quán)利要求5所述一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述微傳感器包括反射板到位傳感器、反射板表面振動傳感器。
7.按權(quán)利要求1所述一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述三條平行導(dǎo)軌在“V”字形反射板的前端伸出，呈鏤空結(jié)構(gòu)。
8.按權(quán)利要求2所述一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)的視覺采集處理方法，其特征在于步驟包括(1)當(dāng)貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴未從喂料器上拾取芯片時，反射板處于等待位置；(2)當(dāng)貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴從喂料器上拾取芯片后，貼裝頭控制模塊發(fā)信號給步進(jìn)電機(jī)控制模塊，后者控制步進(jìn)電機(jī)將處于等待位置的“V”字形反射板快速推動到貼裝頭和嵌入式圖像采集模塊的下方，以提供光通路，在此期間，微控制減震模塊對反射板的振動進(jìn)行檢測和主動補(bǔ)償，將振動快速減到最低；(3)反射板到位后，步進(jìn)電機(jī)控制模塊發(fā)信號給嵌入式圖像采集模塊，后者將圖像快速采集并處理；(4)圖像處理完畢后，輸出信號給貼裝頭控制模塊，后者對芯片的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償；(5)圖像采集完畢后，嵌入式圖像采集模塊發(fā)信號給步進(jìn)電機(jī)控制模塊，后者控制步進(jìn)電機(jī)快速將反射板撤回等待位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種貼片機(jī)飛行視覺采集處理系統(tǒng)，包括反射板、導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊，反射板安裝在三條平行導(dǎo)軌之間，呈90°的“V”字型設(shè)置，反射板、導(dǎo)軌位于貼片機(jī)的貼裝頭吸嘴、嵌入式圖像采集模塊的下方，步進(jìn)電機(jī)控制模塊與反射板、嵌入式圖像采集模塊分別連接，且步進(jìn)電機(jī)控制模塊、嵌入式圖像采集模塊分別與貼片機(jī)的貼裝頭控制模塊連接。本系統(tǒng)的貼裝頭吸嘴無需為采圖的需要而進(jìn)行額外的運(yùn)動，微控制減震系統(tǒng)對反射板進(jìn)行減震處理，嵌入式圖像采集處理模塊對圖像采集并進(jìn)行處理，從而使得系統(tǒng)可靠性高、貼裝速度快。
文檔編號G01N21/86GK1744811SQ20051003578
公開日2006年3月8日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者胡躍明, 陳安, 袁鵬, 吳忻生, 高紅霞 申請人:華南理工大學(xué)