半導體晶片機器視覺測量及MARK點視覺定位--康耐德智能

發布時間：2023-08-29瀏覽量：5186

半導體晶片機器視覺測量及MARK點視覺定位

客戶的需求:

檢測內容：

SMT行業晶片位置角度與PCB板Mark點位置的測試測量

檢測要求：

精度0.04mm，移動速度100mm/s

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視覺可行性分析:

對樣品進行了光學實驗，並進行圖像處理，原則上可以使用機器視覺係統進行測試測量與定位。

結果:

對所有樣品進行分析，可以在不同的樣品尺寸與位置下測量出晶片的大小與質心點位置、旋轉角度，以及MARK點的位置等。

使用的LED光源、工業相機、工業鏡頭等硬件的具體信息，請參看下麵的內容，默認為晶片測量、MARK點測量為獨立的兩套機器視覺係統，如果需要整合，可以酌情考慮刪減某些硬件配置。

測試條件：

產(chan)品(pin)測(ce)試(shi)時(shi)，視(shi)場(chang)留(liu)有(you)一(yi)定(ding)的(de)包(bao)容(rong)空(kong)間(jian)，但(dan)這(zhe)不(bu)意(yi)味(wei)著(zhe)在(zai)視(shi)場(chang)內(nei)就(jiu)一(yi)定(ding)能(neng)得(de)到(dao)非(fei)常(chang)準(zhun)確(que)的(de)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)。原(yuan)則(ze)上(shang)需(xu)要(yao)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)有(you)較(jiao)精(jing)密(mi)的(de)定(ding)位(wei)與(yu)固(gu)定(ding)裝(zhuang)置(zhi)。

使用硬件：

LED光源：CSR-7060-DRLr 1個……用於晶片定位

LED光源：CSR-5060-DRLr 1個……用於Mark點

光源控製器：CSR-24T2-SPV 2個……用於控製光源

工業相機：Guppy F-033B 1個……用於晶片定位

工業相機：HV-1351UM 1個……用於Mark點

相機電纜：3米1394A線 1條……用於數據傳輸

相機電纜：3米USB線帶鎖定 1條……用於數據傳輸

圖像采集卡：1394A卡 1塊……用於采集圖像

工業鏡頭：VS-2514 1個……用於晶片定位

工業鏡頭：CSR-2X110 1個……用於Mark點

光學延長管：5mm 1個……用於晶片定位

晶片安裝條件：

光源工作距離：95mm，光源發光表麵到目標表麵的距離

相機工作距離：130mm，相機鏡頭表麵到目標表麵的距離

視場：24*18mm，實際能看到的視野大小

Mark點安裝條件：

光源工作距離：85mm，光源發光表麵到目標表麵的距離

相機工作距離：110mm，相機鏡頭表麵到目標表麵的距離

視場：3.5*2.6mm，實際能看到的視野大小

最優化方案

在這裏，我們將告訴您，為什麼選擇這樣的硬件，選擇這些硬件的有什麼好處。

LED光源 CSR-7060-DRLr & CSR-5060-DRLr

晶片的檢測，因為產品大小不一，大的有16mm以上的產品，小的有1mm以下的產品，因此需要一款較大一點的光源產品；經過實驗，發現使用CSR-7060-DRLr光源比使用CSR-7090-DRLr更理想。這樣可以提供更加集中的亮度，可以使工作距離更短，縮小機台的空間。

Mark點的檢測，因為目標本身比較小，1~2mm的大小，我們使用直徑為42mm的環形光源來照明，即可滿足要求。

光源控製器 CSR-24T2-SPV

光guang源yuan需xu要yao相xiang應ying的de供gong電dian設she備bei，一yi般ban工gong業ye使shi用yong模mo擬ni控kong製zhi器qi或huo數shu字zi控kong製zhi器qi就jiu足zu夠gou了le，這zhe裏li我wo們men使shi用yong凱kai瑞rui斯si的de頻pin閃shan控kong製zhi器qi進jin行xing供gong電dian。頻pin閃shan控kong製zhi器qi可ke以yi在zai10μs~999μsneishiguangyuanfachuyuangaoyuzhengchangliangdujibeideliangdu，zheyangkeyishixiangjizaidiyupinshandepuguangshijianneipuguangzhengchang，congertuxiangmingliang，wutuoying，duiceliangjingdudeyingxiangfeichangxiao。erruguoxiangjidepuguangshijiantaichang，ermubiaoyundongtaikuai，jiangyanzhongdetuoying，huiyanzhongyingxiangceliangjingdu。womendejitaiyundongsuduzai100mm/s，即100μm/ms。如果曝光時間為1ms，則在這曝光的1ms內，物體要走100μm的距離，這對於我們測量要求的40μm的測量誤差是完全不可以實現的。所以我們需要將曝光時間調整到μs級這個級別上，如果是100μs（0.1ms），則物體走過10μm，那樣物體運動所引起的測量誤差才會降低到係統所能接受的範圍。

工業相機 Guppy F-033B & HV-1351UM

晶片視覺定位

F-033B是一款30萬像素的進口工業CCD相機，使用1394A接口，在一台計算機上同時使用多台相機采集；它的速度為58FPS,可以實現高速測試測量。此款相機的分辨率為656*494，我們拍攝的視場是24*18mm，則我們係統的像素分辨率為24mm/656pixel=0.0366mm/pixel，經過我們實驗，同一產品在視場中的不同位置出現如左右、前後、上下傾斜，或在視場中不同位置平移，隻有不到1個像素的變化，即同一產品的重複測量精度為在0.0366mm內容，在我們要求的0.04mm範圍內。因此基本在我們的要求範圍內，通常我們建議相機的分辨率精度比我們要求的精度要高一倍，即我們推薦使用130萬像素的工業CCD相機。推薦型號，使用Guppy F-146B(工業140萬像素CCD進口相機)。如果覺得CCD工業相機成本過高，而對於測量精度沒有那麼高的要求，可以使用CMOS相機代替，我們推薦使用Guppy F-036B（進口30萬像素CMOS相機），或者是使用HV-1351UM（國產130萬像素CMOS相機）。

Mark點視覺定位

HV-1351UM是一款國產的USB接口130萬像素CMOS工業相機，速度為15FPS，輸出端帶螺絲鎖定功能，適合於安裝固定在運動機構上而不會使接口鬆動。對於定位MARK點這樣精度要求不是十分高的測試測量場合，非常適合。當然，對於晶片定位，如果要求不太高，也可以使用此款相機。

工業鏡頭 VST-2514 & CSR-2X110

晶片視覺定位

VST-2514Hshiyikuandaguangquandedingjiaobaiwanxiangsujingtou，duiyuceliangchicunchengxiangfeichanghao，jiaodidebianyuanzhenxinghuotongxingjibian，erqietashibaiwanxiangsudejingtou，yuxiangjiwanquanpipei。fangbiandeduijiaotiaojie，duijitaideyaoqiubuhuitaikeke。shiyongzhekuanjingtou，keyijianggongzuojulikongzhizai130mm左右，對於整個機台的空間，要求比較小。由於晶片定位時，相機、鏡頭、光源都是在機台下麵固定位置，不會來回的運動，因此，可以調整光源、對焦位置將會更方便。

Mark點視覺定位

Mark點的定位，相機、光源、鏡頭通常是安裝在運動平台上，經常需要運動來拍照，因此當運動機構高速運動時，如果鏡頭、相機上有太多的螺絲接合部分時，將會有鬆動的可能。因此我們選擇相機時，使用帶鎖定的相機比較理想，而鏡頭，我們則使用CSR-2X110遠心放大鏡頭。這是一款2X的遠心鏡頭，可以得到較小的視野，而且上麵沒有光圈、對焦調節圈，安裝好後，無光學變化的擔憂。

測試結果畫麵

同一產品不同位置測試結果：