一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦x射線檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，該方法是首先構(gòu)建基于X射線源焦點(diǎn)和射線通量關(guān)系的知識庫和一定的推理機(jī)制以建立起該領(lǐng)域合理的專家系統(tǒng)，然后在PC上位機(jī)輸入當(dāng)前檢測對象材料、精度要求等參數(shù)，專家系統(tǒng)據(jù)此推理出合適的焦點(diǎn)尺寸參數(shù)，并通過以太網(wǎng)發(fā)至ARM下位機(jī)。ARM下位機(jī)將目標(biāo)焦點(diǎn)對應(yīng)的輸出功率發(fā)送至高頻高壓發(fā)生器，高頻高壓發(fā)生器再調(diào)節(jié)管電壓、管電流實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)控制，達(dá)到自適應(yīng)調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的目的，從而調(diào)整成像系統(tǒng)的分辨率，滿足各種檢測過程的成像需求。
【專利說明】一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及IC封裝過程中的無損檢測領(lǐng)域，尤其是指一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種新興的無損檢測技術(shù)，X射線成像檢測技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品檢測領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。該檢測技術(shù)主要借助圖像判斷產(chǎn)品好壞，而圖像質(zhì)量依賴于X射線通量。X射線管焦點(diǎn)尺寸對X射線通量有較大影響。此外，X射線穿透物質(zhì)時會被部分吸收，吸收的程度與物質(zhì)的組成、密度和厚度有關(guān)。當(dāng)能量為E (eV)的X射線通過某種材料時，其光子強(qiáng)度I (光子/cm2)隨穿過材料的距離呈以下指數(shù)衰減:
[0003]I = 10e_ud(I)
[0004](I)式中，Itl為入射X光的強(qiáng)度，I為出射X光的強(qiáng)度，μ為該材料的線衰減系數(shù)，d為該材料的厚度。因此，X射線管焦點(diǎn)尺寸、檢測對象的材料及厚度等因素影響成像質(zhì)量。
[0005]專家系統(tǒng)是人工智能中的一個重要分支，實(shí)現(xiàn)了人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用、從一般推理策略探討轉(zhuǎn)向運(yùn)用專門知識的重大突破。它可看作是一類具有專門知識和經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)智能程序系統(tǒng)。通常由人機(jī)交互`界面、知識庫、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等六個部分構(gòu)成。知識庫用來存放專家提供的知識，人機(jī)交互界面用于系統(tǒng)與用戶間的交流。推理機(jī)針對當(dāng)前問題的條件或已知信息，反復(fù)匹配知識庫中的規(guī)則，獲得新的結(jié)論，以得到問題求解結(jié)果。基本工作流程如下:用戶通過人機(jī)界面回答系統(tǒng)的提問，推理機(jī)將用戶輸入的信息與知識庫中各個規(guī)則的條件進(jìn)行匹配，并把被匹配規(guī)則的結(jié)論存放到綜合數(shù)據(jù)庫中。最后，專家系統(tǒng)將得出最終結(jié)論呈現(xiàn)給用戶。正確合理利用專家系統(tǒng)，能很好實(shí)現(xiàn)人工智能。
[0006]封裝是指把硅片上的電路管腳，用導(dǎo)線接引到外部接頭處，以便與其它器件連接，起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片等作用。在涉及極大規(guī)模集成電路封裝過程的X射線成像系統(tǒng)中，檢測對象材質(zhì)多樣、厚度各異。不同檢測對象對成像條件尤其焦點(diǎn)尺寸有不一樣的要求。如何自適應(yīng)改變焦點(diǎn)大小、實(shí)現(xiàn)智能調(diào)整成像系統(tǒng)分辨率成為面向IC封裝過程的X射線成像檢測的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是本發(fā)明主要解決的問題。
[0007]雖然，國內(nèi)眾多研究人員已在X射線成像方面做了大量工作，成功研制出焦點(diǎn)可調(diào)的微聚焦X射線管并將其應(yīng)用于X射線成像系統(tǒng)中。焦點(diǎn)可調(diào)的X射線管利用焦點(diǎn)與輸出功率之間的對應(yīng)關(guān)系，通過改變輸出功率來實(shí)現(xiàn)調(diào)焦。但是，目前很多研究工作還停留在手工設(shè)置X射線焦點(diǎn)尺寸以適應(yīng)不同檢測對象的階段，工作量大且效率低。因此，要改變這種X射線檢測技術(shù)中的落后局面，就必須重點(diǎn)研究如何自適應(yīng)調(diào)整X射線焦點(diǎn)大小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種合理、可靠，面向IC封裝過程的基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法。[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，包括以下步驟:
[0010]( I)根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識，針對檢測對象和精度要求，建立X射線源焦點(diǎn)和射線通量的專家系統(tǒng)；
[0011](2)在PC上位機(jī)輸入當(dāng)前檢測對象的相關(guān)參數(shù)信息；
[0012](3)專家系統(tǒng)根據(jù)PC上位機(jī)傳送過來的參數(shù)信息，推理出針對當(dāng)前檢測對象的目標(biāo)焦點(diǎn)尺寸，并將目標(biāo)焦點(diǎn)尺寸反饋給PC上位機(jī)；
[0013](4)PC上位機(jī)根據(jù)目標(biāo)焦點(diǎn)尺寸生成相應(yīng)的調(diào)焦指令并發(fā)送給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)接收指令后，查找內(nèi)建的焦點(diǎn)與輸出功率對應(yīng)關(guān)系表得到調(diào)焦所需的輸出功率參數(shù)值以及對應(yīng)的管電壓、電流值，再將管電壓、電流值發(fā)送至高頻高壓發(fā)生器，輸出功率的大小為管電壓與電流的乘積；
[0014](5)高頻高壓發(fā)生器調(diào)節(jié)輸出功率以改變X射線管焦點(diǎn)尺寸；
[0015](6)通過CXD攝像機(jī)獲取對象X光圖像并借助視頻采集卡顯示在PC上位機(jī)上。
[0016]在步驟(2)中，用戶分析檢測對象的特征，然后在PC上位機(jī)的人機(jī)交互界面輸入當(dāng)前檢測對象的材質(zhì)和精度要求。
[0017]在步驟(3)中，專家系統(tǒng)的推理機(jī)會根據(jù)PC上位機(jī)傳送過來的參數(shù)信息，模擬專家解決問題的思維方式，反復(fù)匹配知識庫中的規(guī)則，以得到滿足當(dāng)前檢測要求的焦點(diǎn)尺寸。
[0018]在步驟(5)中，高頻高壓發(fā)生器調(diào)節(jié)輸出功率以改變X射線管焦點(diǎn)尺寸，包括以下步驟:
[0019]I)高頻高壓發(fā)生器接收來自ARM下位機(jī)的管電壓、電流參數(shù)；
[0020]2)接收數(shù)據(jù)后高頻高壓發(fā)生器直接產(chǎn)生相應(yīng)的電壓、電流并作用于X射線管；[0021 ] 3 ) X射線管在該電壓和電流驅(qū)動下形成對應(yīng)的焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)焦。
[0022]在步驟(6)中，所述CCD攝像機(jī)抓取檢測對象的X光圖像并以模擬信號形式輸出，所述視頻采集卡將模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像并顯示在PC上位機(jī)界面，以便于分析圖像質(zhì)量及進(jìn)一步應(yīng)用。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:能夠針對不同的檢測對象材料與精度要求，自適應(yīng)改變X射線焦點(diǎn)大小，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)整成像系統(tǒng)分辨率，避免手工調(diào)整從而提聞了效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的功能結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖2為本發(fā)明的方法流程圖。
[0026]圖3為本發(fā)明中專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]圖4為本發(fā)明的焦點(diǎn)與輸出功率對應(yīng)關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]如圖1所示，本實(shí)施例所述的基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，采用如下設(shè)備:x射線管、PC上位機(jī)、ARM下位機(jī)、高頻高壓發(fā)生器、CCD攝像機(jī)、視頻采集卡、電源，其中，所述電源分別與高頻高壓發(fā)生器、ARM下位機(jī)、CXD攝像機(jī)連接，X射線管連接高頻高壓發(fā)生器，PC上位機(jī)與ARM下位機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，視頻采集卡對應(yīng)安裝在PC上位機(jī)，并與CXD攝像機(jī)連接。
[0030]如圖2所示，本實(shí)施例上述的基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，具體情況如下:
[0031](I)根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識，針對檢測對象和精度要求，建立X射線源焦點(diǎn)和射線通量的專家系統(tǒng)，所述專家系統(tǒng)是一種在特定領(lǐng)域內(nèi)具有專家水平解決問題能力的程序系統(tǒng)，它能夠運(yùn)用專家多年積累的有效經(jīng)驗(yàn)和專門知識，通過模擬專家的思維過程，解決需要專家才能解決的問題，其結(jié)構(gòu)框圖具體如圖3所示。
[0032](2)用戶分析檢測對象的特征，然后在PC上位機(jī)的人機(jī)交互界面輸入當(dāng)前檢測對象的材質(zhì)和精度要求等參數(shù)信息。
[0033](3)專家系統(tǒng)的推理機(jī)會根據(jù)PC上位機(jī)傳送過來的參數(shù)信息，模擬專家解決問題的思維方式，反復(fù)匹配知識庫中的規(guī)則，以得到滿足當(dāng)前檢測要求的焦點(diǎn)尺寸，并將目標(biāo)焦點(diǎn)尺寸反饋給PC上位機(jī)。
[0034](4)PC上位機(jī)根據(jù)目標(biāo)焦點(diǎn)尺寸生成相應(yīng)的調(diào)焦指令并通過以太網(wǎng)傳送給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)接收指令后，查找內(nèi)建的焦點(diǎn)與輸出功率對應(yīng)關(guān)系表得到調(diào)焦所需的輸出功率參數(shù)值以及對應(yīng)的管電壓、電流值，再將管電壓、電流值發(fā)送至高頻高壓發(fā)生器；對于焦點(diǎn)可調(diào)的X射線管，其焦點(diǎn)與輸出功率呈現(xiàn)正比例關(guān)系，具體如圖4所示，因此可通過改變輸出功率(即管電壓與電流的乘積)來調(diào)節(jié)焦點(diǎn)尺寸。
[0035](5)高頻高壓發(fā)生器調(diào)節(jié)輸出功率以改變X射線管焦點(diǎn)尺寸，包括以下步驟:
[0036]I)、高頻高壓發(fā)生器接收來自ARM下位機(jī)的管電壓、電流參數(shù)；
[0037]2)、接收數(shù)據(jù)后高頻高壓發(fā)生器直接產(chǎn)生相應(yīng)的電壓、電流并作用于X射線管；
[0038]3 )、X射線管在該電壓和電流驅(qū)動下形成對應(yīng)的焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)焦。
[0039](6)通過(XD攝像機(jī)抓取檢測對象的X光圖像并以模擬信號形式輸出，視頻采集卡將模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像并顯示在PC上位機(jī)界面，以便于分析圖像質(zhì)量及進(jìn)一步應(yīng)用。
[0040]在采用以上方案后，本發(fā)明通過建立基于X射線源焦點(diǎn)和射線通量關(guān)系的專家系統(tǒng)，針對不同的檢測對象材料和精度要求，自適應(yīng)調(diào)節(jié)焦點(diǎn)大小以改變其產(chǎn)生的X射線通量，從而調(diào)整成像系統(tǒng)的分辨率，滿足各種檢測過程的成像需求。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明合理可靠，能夠自適應(yīng)調(diào)焦，特別適用于多種檢測過程的場合，值得推廣。
[0041]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識，針對檢測對象和精度要求，建立X射線源焦點(diǎn)和射線通量的專家系統(tǒng)； (2)在PC上位機(jī)輸入當(dāng)前檢測對象的相關(guān)參數(shù)信息； (3)專家系統(tǒng)根據(jù)PC上位機(jī)傳送過來的參數(shù)信息，推理出針對當(dāng)前檢測對象的目標(biāo)焦點(diǎn)尺寸，并將目標(biāo)焦點(diǎn)尺寸反饋給PC上位機(jī)； (4)PC上位機(jī)根據(jù)目標(biāo)焦點(diǎn)尺寸生成相應(yīng)的調(diào)焦指令并發(fā)送給ARM下位機(jī)，ARM下位機(jī)接收指令后，查找內(nèi)建的焦點(diǎn)與輸出功率對應(yīng)關(guān)系表得到調(diào)焦所需的輸出功率參數(shù)值以及對應(yīng)的管電壓、電流值，再將管電壓、電流值發(fā)送至高頻高壓發(fā)生器，輸出功率的大小為管電壓與電流的乘積； (5)高頻高壓發(fā)生器調(diào)節(jié)輸出功率以改變X射線管焦點(diǎn)尺寸； (6)通過CXD攝像機(jī)獲取對象X光圖像并借助視頻采集卡顯示在PC上位機(jī)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，其特征在于:在步驟(2)中，用戶分析檢測對象的特征，然后在PC上位機(jī)的人機(jī)交互界面輸入當(dāng)前檢測對象的材質(zhì)和精度要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，其特征在于:在步驟(3)中，專家系統(tǒng)的推理機(jī)會根據(jù)PC上位機(jī)傳送過來的參數(shù)信息，模擬專家解決問題的思維方式，反復(fù)匹配知識庫中的規(guī)則，以得到滿足當(dāng)前檢測要求的焦點(diǎn)尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，其特征在于:在步驟(5)中，高頻高壓發(fā)生器調(diào)節(jié)輸出功率以改變X射線管焦點(diǎn)尺寸，包括以下步驟: O高頻高壓發(fā)生器接收來自ARM下位機(jī)的管電壓、電流參數(shù)； 2)接收數(shù)據(jù)后高頻高壓發(fā)生器直接產(chǎn)生相應(yīng)的電壓、電流并作用于X射線管； 3 ) X射線管在該電壓和電流驅(qū)動下形成對應(yīng)的焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)焦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)微聚焦X射線檢測方法，其特征在于:在步驟(6)中，所述CCD攝像機(jī)抓取檢測對象的X光圖像并以模擬信號形式輸出，所述視頻采集卡將模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像并顯示在PC上位機(jī)界面，以便于分析圖像質(zhì)量及進(jìn)一步應(yīng)用。
【文檔編號】H01L21/66GK103500719SQ201310455191
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】高紅霞, 萬燕英, 胡躍明 申請人:華南理工大學(xué)