專利名稱：一種貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及貼片機視覺系統(tǒng)的光源照明裝置，具體是指一種貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)。
背景技術：
貼片機控制系統(tǒng)中，需要對拾取的芯片進行視覺檢測，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)。視覺系統(tǒng)可分為兩大部分光源照明系統(tǒng)和圖像采集處理系統(tǒng)。光源照明系統(tǒng)負責對被檢測物體提供合適的照明條件以形成適當質(zhì)量的圖像，而圖像采集處理系統(tǒng)則負責采集和處理被檢測物體的圖像。
多功能貼片機要處理的元器件封裝形式多樣，有CHIP、SOP、SOIC、QFP、BGA、CSP、PLCC等。這些封裝形式之間外觀差異很大，有基本上是立方體的CHIP型，有帶內(nèi)凹管腳的QFP型，也有帶球狀突起的BGA型。就算是同種封裝，在芯片截面積大小上也有很大差異，跨度從0.254ms×0.58ms到50ms×50ms。
各種元器件在外形和大小上的差異，對光源照明技術提出了較高的要求。在攝像照明領域，經(jīng)過多年的摸索，人們總結(jié)出一系列經(jīng)驗性的原則，以對不同外形特征的物體進行恰當?shù)恼彰魇怪逦上?。將這些經(jīng)驗原則靈活運用于貼片機照明系統(tǒng)中，可以在實驗室環(huán)境下使用相應的照明光源組合對各種外形的元器件恰當照明使之清晰成像。但是實際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下的情況比實驗室環(huán)境下的情況更復雜，一些在實驗室環(huán)境下可行的方法在工業(yè)生產(chǎn)時是低效的甚至是不允許的，其需要解決的問題在于首先，由于不同外形的元器件所使用的照明光源組合有類型和參數(shù)上的差異，而目前市售的照明光源多為固定形式(指照射角度、光組合類型等)或者手動部分可調(diào)，因此需要在器件類型轉(zhuǎn)換的時候進行光源組合的手工重組。這在實驗室環(huán)境下完全沒有問題，而在工業(yè)生產(chǎn)時卻是及其低效率的。一塊電路板上往往有多達十幾種封裝的元器件，如果在貼裝完一種封裝后要停下來進行光源的手工重組將大大降低工作效率。
其次，由于實際工業(yè)生產(chǎn)中的元器件和使用環(huán)境都存在可變因素，而目前的光源對這些可變因素是無法自動適應的。實際生產(chǎn)中，所貼元器件的材質(zhì)、顏色和光潔度都會與做實驗時有所不同，而圖像處理算法的不同也會對圖像的要求有所不同。如果圖像處理軟件里沒有考慮到相關的情況(多數(shù)軟件是無法將所有的可變情況都考慮到的)，當這些變換發(fā)生時，將出現(xiàn)軟件誤判的情況。嚴重時將不得不停止生產(chǎn)，需重新編寫程序并調(diào)試，這將大大降低生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種可靠性高、組合靈活、適用面廣、生產(chǎn)效率高的貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)。
本實用新型的目的通過下述方案實現(xiàn)本貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)包括光源控制器、光傳感器矩陣、智能組合光源，所述光傳感器矩陣安裝在貼片機貼裝頭上，位于吸嘴前方，所述光源控制器安裝于貼片機機箱內(nèi)部，其包括傳感器控制模塊、光源亮度控制模塊相互連接組成，所述智能組合光源安裝在貼片機基座平臺上，其包括邊光氣閥控制模塊、組合光源、環(huán)形光角度步進電機控制模塊相連接組成，所述傳感器控制模塊與光傳感器矩陣、邊光氣閥控制模塊、環(huán)形光角度步進電機控制模塊分別連接，其還通過CAN總線和上位機連接，所述光源亮度控制模塊與組合光源相連接。
為更好地實施本實用新型，所述傳感器控制模塊包括CPU模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊相互連接組成，所述CPU模塊設有邊光氣閥控制模塊接口、環(huán)形光角度步進電機控制模塊接口、上位機接口，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊與光傳感器連接；所述光源亮度控制模塊包括光源控制器。
所述邊光氣閥控制模塊包括氣閥；所述環(huán)形光角度步進電機控制模塊包括控制接口電路、單片機、電機脈沖分配器、步進電機驅(qū)動功率放大電路依次連接組成；所述組合光源與貼片機的CCD傳感器同軸正對，其包括邊光光源、低角度漫射光光源、環(huán)形光光源，所述邊光光源通過頂針與邊光氣閥控制模塊連接，所述環(huán)形光光源通過螺桿與環(huán)形光角度步進電機控制模塊連接，所述邊光光源、環(huán)形光光源、低角度漫射光光源從內(nèi)向外同軸設置。
所述光傳感器矩陣包括傳感器、安裝載體，所述安裝載體是兩個疊在一起的立方體，其模擬的是元器件的外觀情況，光傳感器安裝在安裝載體表面，光傳感器的數(shù)目和具體安裝位置根據(jù)所處理的元器件的尺寸而定，為了方便光傳感器的安裝定位，可以在安裝載體上劃分多個方格，方格的數(shù)目根據(jù)元器件和傳感器的尺寸而確定。
上述貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)的自適應照明工作步驟包括
(1)根據(jù)專家經(jīng)驗對系統(tǒng)進行調(diào)試，確定各種封裝芯片的光照原始參數(shù)指標，在上位機中建立專家系統(tǒng)。
(2)初步設置，當每次生產(chǎn)所貼裝的元器件類別發(fā)生變化時，所述光源控制器從上位機中讀取該類標準封裝元器件的光照原始參數(shù)指標，所述傳感器控制模塊根據(jù)所述光照原始參數(shù)指標，通過邊光氣閥控制模塊控制邊光的升降，通過環(huán)形光角度步進電機控制模塊控制環(huán)形光的照射角度，通過所述光源亮度控制模塊設置組合光源的各個光源的亮度；(3)貼裝元器件過程中，當各個元器件的材質(zhì)、顏色和光潔度發(fā)生變換時，系統(tǒng)根據(jù)識別結(jié)果的反饋在線確定光源調(diào)整增量矩陣R，所述傳感器控制模塊再根據(jù)R的值，通過邊光氣閥控制模塊控制邊光的升降，通過環(huán)形光角度步進電機控制模塊控制環(huán)形光的照射角度，通過所述光源亮度控制模塊設置組合光源的各個光源的亮度；(4)貼裝元器件過程中，系統(tǒng)根據(jù)光傳感器矩陣的輸入值變化以及圖像質(zhì)量的不同調(diào)整光照方案，當識別結(jié)果較差時，通過所述專家系統(tǒng)的各套照明方案對圖像指標的滿足程度的比較，自適應地更換適當?shù)恼彰鞣桨?，對光源組合情況、光源亮度值進行調(diào)整。
上述建立專家系統(tǒng)的步驟包括(1)通過吸嘴吸住元器件，然后根據(jù)照明成像的經(jīng)驗調(diào)整所述智能組合光源的組合以及光源亮度；(2)將所述光傳感器矩陣和元器件一起經(jīng)過光照區(qū)域并成像，根據(jù)圖像質(zhì)量調(diào)整所述智能組合光源組合以及光源亮度；(3)清晰成像后，將所述智能組合光源的組合情況、光源亮度值以及光傳感器矩陣的輸入值作為該類標準封裝元器件的光照原始參數(shù)指標，并存入上位機中，建立專家系統(tǒng)。
所述專家系統(tǒng)是一個數(shù)據(jù)庫，其包括對各類標準封裝元器件的圖像定義的圖像指標以及根據(jù)專家的經(jīng)驗，對各類標準封裝元器件分別建立的一套以上的照明方案，所述圖像指標其包括邊緣區(qū)域、中心區(qū)域、管腳和背景對比度、輪廓邊緣清晰度，所述照明方案包括根據(jù)各類標準封裝元器件的圖像指標對光源組合情況、光源亮度值進行調(diào)整的辦法。
所述光源組合情況包括環(huán)形光照射角度，是否使用邊光光源，是否使用低角度散射光光源。
本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有如下的下的優(yōu)點及效果
(1)本實用新型在調(diào)試階段獲取各類元器件光照原始數(shù)據(jù)，并存入上位機中，建立專家系統(tǒng)，相對現(xiàn)有技術的經(jīng)驗調(diào)試，科學性更高，成像質(zhì)量更好；(2)本實用新型能自適應的根據(jù)各個元器件材質(zhì)、顏色和光潔度的變化帶來的干擾，在線調(diào)整光源組合情況、光源亮度值，提高生產(chǎn)效率，大大減少實際生產(chǎn)時光源的調(diào)整時間；(3)本實用新型能根據(jù)光傳感器矩陣的輸入值變化以及圖像質(zhì)量的不同，通過所述專家系統(tǒng)自適應地選取適當?shù)恼彰鞣桨?，在線調(diào)整光源組合情況、光源亮度值，使不同封裝的元器件獲得最好的圖像質(zhì)量。


圖1是本實用新型貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)在貼片機中的安裝位置示意圖；圖2為本實用新型貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；圖3為圖2所示傳感器控制模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；圖4為圖2所示環(huán)形光角度步進電機控制模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；圖5為圖2所示組合光源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖2所示光傳感器矩陣的安裝載體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的實施例如圖1所示，本實用新型貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)中的光傳感器矩陣100安裝在貼片機貼裝頭上，位于吸嘴前方，智能組合光源200安裝在貼片機基座平臺上，光源控制器300安裝在貼片機的機箱內(nèi)部。
如圖2所示，本貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)包括光源控制器、光傳感器矩陣、智能組合光源，光源控制器包括傳感器控制模塊、光源亮度控制模塊相互連接組成，智能組合光源包括邊光氣閥控制模塊、組合光源、環(huán)形光角度步進電機控制模塊相連接組成，傳感器控制模塊與光傳感器矩陣、邊光氣閥控制模塊、環(huán)形光角度步進電機控制模塊分別連接，其還通過CAN總線和上位機連接，光源亮度控制模塊與組合光源相連接。
如圖3所示，傳感器控制模塊包括CPU模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊相互連接組成，CPU模塊設有邊光氣閥控制模塊接口、環(huán)形光角度步進電機控制模塊接口、上位機接口，A/D轉(zhuǎn)換模塊與光傳感器連接；光源亮度控制模塊采用日本CCS公司的pd-3120-4型光源控制器。
邊光氣閥控制模塊采用A040-4E1-56E型氣閥進行單點控制；如圖4所示，環(huán)形光角度步進電機控制模塊包括控制接口電路、單片機、電機脈沖分配器、步進電機驅(qū)動功率放大電路依次連接組成；如圖5所示，組合光源與貼片機的CCD傳感器6同軸正對，其包括環(huán)形光光源1、邊光光源2、低角度漫射光光源3，邊光光源2通過頂針5與邊光氣閥控制模塊連接，環(huán)形光光源1通過螺桿4與環(huán)形光角度步進電機控制模塊連接，環(huán)形光光源1、邊光光源2、低角度漫射光光源3從內(nèi)向外同軸設置，組合光源采用日本CCS公司LDR32光源、LDR70A N光源改裝型、LDL74*27光源、FPQ-120光源組合而成。
如圖6所示，光傳感器矩陣采用LX1970型光亮度傳感器、安裝載體7，安裝載體7是兩個疊在一起的立方體，其模擬的是元器件的外觀情況，光傳感器安裝在安裝載體表面，光傳感器的數(shù)目和具體安裝位置根據(jù)所處理的元器件的尺寸而定，為了方便光傳感器的安裝定位，可以在安裝載體上劃分多個方格8，方格8的數(shù)目根據(jù)元器件和傳感器的尺寸而確定。
本實用新型貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)的自適應照明的工作步驟為(1)根據(jù)專家經(jīng)驗對系統(tǒng)進行調(diào)試，確定各類標準封裝元器件的光照原始參數(shù)指標，在上位機中建立專家系統(tǒng)。
專家系統(tǒng)是一個數(shù)據(jù)庫，其包括對各類標準封裝元器件的圖像定義的圖像指標以及根據(jù)專家的經(jīng)驗，對各類標準封裝元器件分別建立的一套以上的照明方案，圖像指標其包括邊緣區(qū)域、中心區(qū)域、管腳和背景對比度、輪廓邊緣清晰度，照明方案包括根據(jù)各類標準封裝元器件的圖像指標對光源組合情況、光源亮度值進行調(diào)整的辦法。
光源的組合情況包括環(huán)形光照射角度，是否使用邊光光源，是否使用低角度散射光光源。
(2)初步設置，當每次生產(chǎn)所貼裝的元器件類別發(fā)生變化時，所述光源控制器從上位機中讀取該類標準封裝元器件的光照原始參數(shù)指標，所述傳感器控制模塊根據(jù)所述光照原始參數(shù)指標，通過邊光氣閥控制模塊控制邊光的升降，通過環(huán)形光角度步進電機控制模塊控制環(huán)形光的照射角度，通過所述光源亮度控制模塊設置組合光源的各個光源的亮度；(3)貼裝元器件過程中，當各個元器件的材質(zhì)、顏色和光潔度發(fā)生變換時，系統(tǒng)根據(jù)識別結(jié)果的反饋，在線確定光源調(diào)整增量矩陣R，所述傳感器控制模塊再根據(jù)R的值，通過邊光氣閥控制模塊控制邊光的升降，通過環(huán)形光角度步進電機控制模塊控制環(huán)形光的照射角度，通過所述光源亮度控制模塊設置組合光源的各個光源的亮度；(4)貼裝元器件過程中，系統(tǒng)根據(jù)光傳感器矩陣的輸入值變化以及圖像質(zhì)量的不同調(diào)整光照方案，當識別結(jié)果較差時，通過所述專家系統(tǒng)的各套照明方案對圖像指標的滿足程度的比較，自適應地更換適當?shù)恼彰鞣桨?，對光源組合情況、光源亮度值進行調(diào)整。
上述建立專家系統(tǒng)的工作步驟為(1)通過吸嘴吸住元器件，然后根據(jù)照明成像的經(jīng)驗調(diào)整智能組合光源的組合以及光源亮度；(2)將光傳感器矩陣和元器件一起經(jīng)過光照區(qū)域并成像，根據(jù)圖像質(zhì)量調(diào)整智能組合光源組合以及光源亮度；(3)清晰成像后，將智能組合光源的組合情況、光源亮度值以及光傳感器矩陣的輸入值作為該類標準封裝元器件的光照原始參數(shù)指標，并存入上位機中，建立專家系統(tǒng)。
如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1.一種貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)，其特征在于包括光源控制器、光傳感器矩陣、智能組合光源，所述光傳感器矩陣安裝在貼片機貼裝頭上，位于吸嘴前方，所述光源控制器安裝于貼片機機箱內(nèi)部，其包括傳感器控制模塊、光源亮度控制模塊相互連接組成，所述智能組合光源安裝在貼片機基座平臺上，其包括邊光氣閥控制模塊、組合光源、環(huán)形光角度步進電機控制模塊相連接組成，所述傳感器控制模塊與光傳感器矩陣、邊光氣閥控制模塊、環(huán)形光角度步進電機控制模塊分別連接，其還通過CAN總線和上位機連接，所述光源亮度控制模塊與組合光源相連接。
2.按權(quán)利要求1所述一種貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器控制模塊包括CPU模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊相互連接組成，所述CPU模塊設有邊光氣閥控制模塊接口、環(huán)形光角度步進電機控制模塊接口、上位機接口，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊與光傳感器連接；所述光源亮度控制模塊包括光源控制器。
3.按權(quán)利要求1所述一種貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)，其特征在于所述邊光氣閥控制模塊包括氣閥；所述環(huán)形光角度步進電機控制模塊包括控制接口電路、單片機、電機脈沖分配器、步進電機驅(qū)動功率放大電路依次連接組成；所述組合光源與貼片機的CCD傳感器同軸正對，其包括邊光光源、低角度漫射光光源、環(huán)形光光源，所述邊光光源通過頂針與邊光氣閥控制模塊連接，所述環(huán)形光光源通過螺桿與環(huán)形光角度步進電機控制模塊連接，所述邊光光源、環(huán)形光光源、低角度漫射光光源從內(nèi)向外同軸設置。
4.按權(quán)利要求1所述一種貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)，其特征在于所述光傳感器矩陣包括傳感器、安裝載體，所述安裝載體是兩個疊在一起的立方體，光傳感器安裝在安裝載體表面。
專利摘要本實用新型提供一種貼片機自適應式光源照明系統(tǒng)，包括光源控制器、光傳感器矩陣、智能組合光源，光傳感器矩陣安裝在貼片機貼裝頭上，位于吸嘴前方，光源控制器安裝于貼片機機箱內(nèi)部，其包括傳感器控制模塊、光源亮度控制模塊相互連接組成，智能組合光源安裝在貼片機基座平臺上，其包括邊光氣閥控制模塊、組合光源、環(huán)形光角度步進電機控制模塊相連接組成，傳感器控制模塊與光傳感器矩陣、邊光氣閥控制模塊、環(huán)形光角度步進電機控制模塊分別連接，其還通過CAN總線和上位機連接，光源亮度控制模塊與組合光源相連接。本實用新型可以實現(xiàn)在線調(diào)整光源組合情況、光源亮度值，提高生產(chǎn)效率，大大減少使實際生產(chǎn)時光源的調(diào)整時間，科學性高，成像質(zhì)量好。
文檔編號H01L21/02GK2814880SQ20052006233
公開日2006年9月6日 申請日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5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