专利名称：对电子元件的球和类似突起作三维视觉以及检查的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于以三维视觉检查对象的方法，包括检查电子 元件，其特征紋理需要详细到次像素级别的检查。也公开了一种实施 此方法的装置。
背景技术：
在制造大量高精密小对象的高精密制造环境(诸如元件的微电子 制作和封装)中，对于诸如微电子封装之类的每个成品对象来说，为 了质量控制目的经常需要接受检查。由于量大，此检查必须是自动化 的，并且由于检查包括细查封装的特定关键特征——诸如在球栅阵列
(BGA)设备中处于球形态的接触元件的共面性，需要三维视觉。
一些视觉系统将单轴的照相机与多个反射表面一起使用来获得对 象的不同视图以^皮整合到单个图像中，诸如在US-6，055，054 ( Beaty等 人)，WO01/04567以及US-2002/37098中所公开的视觉系统。通常， 以软件的形式的算法用来处理对象的不同反射视图以被整合到待检查 的单个图像中。
在真实的立体视觉中的三维视图仅可以通过具有至少两个照相机 而获得，诸如US-6，778，282 (ICOS Vision Systems) ，US誦6，064，756以 及US-6，064,757 (两者都由Beaty等人)所公开的照相机。这些视觉 系统通常利用第一照相机来捕捉对象的入射视图以及利用第二照相机 来从另 一角度直接或经由反射表面间接拍下第二视图。
用于检查对象的立体视觉的本方法利用德国慕尼黑MVTec软件 股份有限公司的HalconTM成像处理库(7.1版)的某些功能。从网址 http:〃www.mvtee.com/download/documentatiefit/dociimeiitation.html 可得到 一 些 HalCOiiTM 参考资料，包括在 http:〃www.mvtec.com/download/documentation/pdf-7.1/3DMachineVi sion.pdf可4寻至'J的才示题为《Machine Vision in World Coordinates》的 关于三维视觉系统的用户手册，该用户手册连同其他相关的HalconTM
6出版物一起通过引用纳入本说明书。
该立体照相机系统包括从不同位置瞄准在同一对象上的两个照相 机。以一对照相机，可以从对象上一点的投影捕捉一对图像点。该图 像点经常被称作"共轭点"或"对应点"。通过利用两个照相机的内部参 数以及在先前校准过程期间获得的第二照相机关于第一照相机的相对
姿态(relative pose )，可以确定所述对象点与立体照相4几的iE巨离。
可在图l(现有技术)中示出具有相同内部参数的两个平行瞄准 的单维照相机的简化布局。基线，即，连接两个照相机的两个光学中 心的直线，可以被假定为与第一照相机的x轴重合。然后，点P的投 影的图像平面坐标(xe， zc)可以如下表示成两个图像m和u2:
其中f为焦距且b为基线的长度。共轭点的两个图像位置之间的差被
称作差距d,其可以如下计算
给定照相机参数以及两个共轭点的图像坐标，那么相应的对象点
P的ze坐标，即，该对象点与立体照相机的距离，可以从下面等式计
算
力
应注意，两个照相机的内部照相机参数以及第二照相机关于第一 照相机的相对姿态是必需的以确定p与立体照相机系统的距离。
对于常规的立体视觉需要解决的两个基本操作是
步骤i——确定两个照相机的内部参数以及在初始组装期间它们
之间的相对姿态，以及
步骤2——为每个感兴趣的对象点确定一对共轭点以计算在检查 期间捕获的立体图像对中的所述对象点与立体照相机系统的距离。
第一操作包括对立体照相机系统的校准，由此校准盘被放置为使 得校准盘完全位于立体图像对的两个视野中。使用HalconTM成像处理 库，可以用被称为"双目校准"的算子同时对两个图像进行校准[见2005
7年7月出版的《Machine Vision in World Coordinates, Edition 2， HalconTM7J.0》第94页7.3节。在成功校准之后，将构建被称为校 正立体照相机系统的虚拟立体照相机系统，其中的校正坐标系是关于 第一照相机的。
因为三维图像表示的准确度受放置照相机的方式影响，所以重要 的是在校准过程期间或在校准过程之间，以及在校准立体照相机系统 的后续应用期间，两个照相机的内部照相机参数(例如焦距)和相对 姿态(例如两个照相机之间的距离和方位)都不改变。因此，最好将 两个照相机安装在一个稳定平台上。
第二操作包括被称为"立体匹配过程"的过程，其在HalconTM处理 中包括调用算子"双目差距"或"双目距离"[见前面引用的书第97页7.4 节],该算子处理必需的计算以从立体图像获取世界坐标。在HaIconTM 处理中，来自立体图像对的两个图像点被称为共轭点，该立体图像对 是从同一对象点捕捉的。根据立体视觉的原理，共轭点的图像位置之 间的差数可以用来计算对象点与校正立体照相机系统的距离，该差数 被称为"差距"。
Halccm 库提供单独的函数来计算立体图像对的整个重叠区域的 差距或距离。在可以计算该区域的差距或距离轮廓之前，这些函数必 须首先执行匹配操作以为立体图像对的重叠区域内的所有图像点建立 共辊点。必须首先根据从校准收集来的信息校正立体图像对以使它们 全部的Y图像坐标对准。因此，后续的匹配过程主要用来找出共轭点 在X图像坐标的差数。有3个不同的方法可供匹配函数，即，"对绝 对差求和"、"对平方差求和"以及"对互相关标准化"，并且所有3个方 法都是基于对小匹配窗内的灰度图案作比较。为了获得准确结果，对 象的表面必须有足够的紋理信息以供捕捉。
不幸地，当确定到具有变化的表面弯曲的小特征——诸如球栅阵 列半导体封装的接触焊球尖端——的距离(因变化的表面弯曲而为可 变的距离)时，该方法不可用。为了确定到每个球或象球似的突起的 弯曲表面的中心点的距离，使用HalconTM匹配方法是麻烦的且不准确 的，因为球表面没有紋理特征，因此不适于HalconTM匹配方法。
然而，HalconTM方法还提供函数来计算与共轭点的差距的距离或者直接计算与共轭点的距离，由此共轭点将由用户确定。应注意，可 以将共轭点看作原始图像坐标的校正坐标。
我们现已能够使用我们自己的方法检测球尖端的共辄点并且还能
够使用Halcon函数计算每个球尖端与校正立体照相机的距离。可以从 以下的公开内容中更容易理解我们的过程。
发明内容
本发明涉及一种三维视觉检查对象的方法，该对象包括微电子元 件，其具有作为待检查特征的突起，其中该突起具有非平面的表面和/ 或诸如针或球的尖端的弯曲。在一般的实施方案中，该方法包括以下 步骤
(a )提供具有相似内部参数的至少 一对图像捕捉装置，其以立体 视觉布局被布置；
(b) 校准每个所述图像捕捉装置以确定所述图像捕捉装置的内部 和外部参数；
(c) 由两个图像捕捉装置的参数形成校正的坐标系，该参数是在 前面就第二图像捕捉装置关于第一图像捕捉装置的相对姿态而确定 的；
(d) 使用每个所述图像捕捉装置捕捉待检查对象的图像，其中所 述对象具有多个共面的突起并且捕捉的所述图像具有每个所述突起的 至少一个表面弯曲；
(e) 校正每个图像的坐标以在所述校正的坐标系中产生一对校正
图像；
(f) 为在每个所捕捉该对图像上的每个突起的中心确定共轭点；
(g) 测量每个突起在校正的坐标系内与至少 一个图像捕捉装置的 距离以及突起的共面性。
在该方法的一优选实施方案中，上述步骤(g)——测量每个突起 与至少一个图像捕捉装置的距离以及计算突起的共面性——包括使用 建立的数学函数从校正的坐标确定每个突起与至少 一个图像捕捉装置 的距离。
该方法的另一优选实施方案中进一步包括步骤(h)，即，根据每个突起的距离计算突起的共面性以使用标准的最佳匹配(best-fit)平 面算法形成座落平面(seating plane )。优选地，该方法进一步还包括 步骤(.i),即，计算突起的高度，其中参考校正的坐标确定基平面； 以及将突起到基平面的垂直距离看作突起高度。
本发明的一方面，计算突起高度，通过(i)近似第二平面——除 了第一座落平面之外——其由具有良好共面性值的突起构建；(ii)将 所述第二平面移动标称突起高度的量以形成基平面；以及(iii)将突 起的高度看作所述突起到基平面的垂直距离。
在一优选实施方案中，相对于测量平面确定步骤(b)中的校准。 优选地，该测量平面以校准栅的形式提供。
在另一优选实施方案中，步骤(f)中确定每个突起的共轭点包括 (i)在每个校正的图像中定位对象的边以画出对象的边界；以及(ii) 进行标准的斑点分析以确定每个突起的大致位置。优选地，步骤(f) 进一步包括(iii)在每个突起上投影两个"边-检测，，窗以确定其顶边 和底边的位置达到次像素准确度；(iv)从突起的中心竖直位置投影 第三"边-检测"窗以在右图中检测突起的左边以及在左图中检测突起 的右边达到次像素准确度；以及(v)将共轭点分派为突起的右边和左 边。
在本发明的又一实施方案中，步骤(g)进一步包括(vi)将突起 的差距计算为所述右边和左边的位置之间的差；以及(vii)利用该差 距和在校准期间计算的相对姿态确定突起与立体照相机布局的距离。
优选地，在本方法中的待检查突起具有圆边或球尖端中的至少一 个，所述圆边或球尖端包括针栅阵列(PGA)封装的针、球栅阵列 (BGA)的球以及类似的微电子封装。
本发明的另一方面，提供一种用于三维视觉检查非平面对象的装 置，该非平面对象包括微电子元件，其中，为了校准和/或测量目的， 本装置包括
(a )具有相似内部参数的至少一对图像捕捉装置，该图像捕捉装
置以立体视觉布局^:布置；
(b)—对反射表面，用于反射待检查对象的图像以被每个所述图 像捕捉装置捕捉；以及
10(C )固定所述待检查对象以使得所述对象的图像能够被如此反射
和如此捕捉的装置；
其中所述对象在至少一个表面或基层上具有多个共面的突起。
优选地，待检查对象被放置在光源的环内，从而被照亮。更优选 地，光源包括多个发光二极管(LED)，该发光二极管的光束被定位 为朝向待检查对象约25。的倾角。优选地，可进一步提供背景光源。
作为一优选实施方案，图像捕捉装置包括照相机和帧捕获器 (frame grabber )，并且优选地，该帧捕获器经由包括IEEE-1394总 线(也称为"Firewire，，)的高速数据传输总线进一步连接到数据处理 装置。优选地，数据处理装置是计算机，其能够运行至少一个用于校 准、校正以及处理捕捉到的图像的程序。
在一替换的实施方案中，该装置可以进一步包括用于另一成像过 程的第三图像捕捉装置。优选地，第三图像捕捉装置被放置入该对前 面两个图像捕捉装置之间，并被构造为检查对象的另一类型特征，或 者另一类型对象。
在另 一替换的实施方案中，提供校准标线片，该校准标线片使其 图像为校准过程而被捕捉，该校准标线片被可移去地安装。
优选地，反射表面以与平行轴线约22.5。的倾角朝向待检查对象定 位，以使得所述对象的图像被平行地反射进入图像捕捉装置。
参考附图以及下文中的详细描述可更好地理解本发明的这些以及 其他优点。
现将参考以下附图详细描述本.发明，其中具体的实施方案被描述 为本发明的工作方式的非限制实施例或例子，其中
图1 (现有技术)示出了具有相同内部参数的两个平行瞄准的单 维照相机的简化布局，该简化布局用在诸如Halcon 的常规成像系统
中；
图2以主视图示出了装置的基本实施方案，该装置实现根据本发 明的方法；
图3以示意图示出了装置的实施方案，该装置为了校准目的包括背景光源；
图4示出了以正方形块的形式的校准栅以用在本发明的校准步
骤；
图5为了检查目的以示意图示出了装置的实施方案； 图6以示意图示出了装置的第二实施方案，该装置包括用于二维/ 三维引脚成像的第三照相机、光源以及镜子；
图7为了检查目的以示意图示出了装置的第三实施方案； 图8为了检查目的以示意图示出了装置的第四实施方案； 图9为了检查目的以示意图示出了装置的第五实施方案。
具体实施例方式
在一般实施方案中，可以通过设置或布置一对照相机(10， 12) 以及其他元件，诸如包括环形灯(16)的照明元件以及反射表面或镜 子(18)来实施本发明的方法，如在图2中以主视图所示的。
用于三维视觉检查的本新颖方法处理诸如微电子元件的对象，该 微电子元件具有待检测特征，该特征可以包括从封装突出的输入-输出 接触点，诸如微电子封装的针和球，该微电子封装包括针栅阵列(PGA) 封装、球栅阵列(BGA)以及类似封装。
本方法包括以下步骤
(a )提供具有相似内部参数的至少 一对图像捕捉装置，其以立体 视觉布局被布置；
(b )校准每个所述图像捕捉装置以确定所述图像捕捉装置的内部 和外部参数；
(c) 从两个图像捕捉装置的参数形成校正的坐标系，该参数是在 前面就第二图像捕捉装置关于第一图像捕捉装置的相对姿态而确定
的；
(d) 使用每个所述图像捕捉装置捕捉待检查对象的图像，其中所 述对象具有多个共面的突起并且捕捉的所述图像具有每个所述突起的
至少一个表面弯曲；
(e )校正每个图像的坐标以在所述校正的坐标系中产生一对校正
图像；(f) 为在捕捉的该对图像的每个上的每个突起的中心确定共辄
点；以及
(g) 测量每个突起在校正的坐标系内与至少 一个图像捕捉装置的 距离以及突起的共面性。
理论上，在双目校准之后，可以确定在立体照相机系统前面的所 有事物的距离。即使从双目校准得出的相对姿态在其中具有所谓的"测 量平面"(世界坐标z=0),它在三维测量中也是不重要的。实际上， 可以正确测量落入立体照相机系统的聚焦范围内的所有对象点的距 离。测量平面更适于二维测量，由此对象是平面的并且总是实质上位 于测量平面上。
在本说明书中使用的术语"图像捕捉装置"用来包括照相机和帧捕 获器。照相机可以包括照相机(still camera )或摄像机。术语"至少一 对，，包括两个或更多个照相机，其中至少两个照相机用于立体视觉，而 第三以及后续照相机是可选的并且可以或不必涉及检查来自待检查对 象的球形突起。"外部参数"包括限定第二照相机关于世界坐标中第一 照相机的空间布置的参数。
如图2所示，实施上面概括的校准和/或测量步骤的装置布局可以 包括
(a) 具有相似内部参数的至少 一对图像捕捉装置，该图像捕捉装 置以立体视觉布局的方式布置；
(b) —对反射表面，用于反射待检查对象的图像以被每个所述图 像捕捉装置捕捉；以及
(c) 固定所述待检查对象以使得所述对象的图像能够被如此反射 和如此捕捉的装置；
其中所述对象在至少一个表面或基层上具有多个共面的突起。 在本方法的一优选实施方案中，步骤(g)——测量每个突起与至 少 一个图像捕捉装置的距离以及计算突起的共面性——可以包括使用 建立的数学函数从校正的坐标确定每个突起与至少 一个图像捕捉装置 的距离。
优选地，该方法进一步包括根据每个突起的距离计算突起的共面 性以使用标准的最佳匹配平面算法形成座落平面的步骤。优选地，如上所述的用于三维视觉的本方法可以进一步包括通过
以下步骤计算突起高度
(i) 近似第二平面——除了第一座落平面之外——其由具有良好 共面性值的突起构建；
(ii) 移动所述第二平面标称突起高度的量以形成基平面；以及
(iii) 将突起的高度看作所述突起到基平面的垂直距离。 优选地，可以相对于测量平面确定上述校准步骤(b),该测量平
面可以优选地以校准栅的形式提供。
步骤(f)中的确定每个突起的共轭点包括(i)在每个校正的图像 中定位对象的边以画出对象的边界；以及(ii)进行标准的斑点分析以 确定每个突起的大致位置。优选地，步骤(f)进一步包括(iii)在每 个突起上投影两个"边-检测"窗以确定其顶边和底边的位置达到次4象 素准确度；(iv)从突起的中心竖直位置投影第三"边-检测，，窗以在右 图中检测突起的左边以及在左图中检测突起的右边达到次像素准确 度；以及步骤(f)可优选地进一步包括(v)将共轭点分派为突起的 右边和左边。
作为另一优选实施方案，步骤(g)可以进一步包括(vi)将突起 的差距计算为所述右边和左边的位置之间的差；以及(vii)利用该差 距和在校准期间计算的相对姿态确定突起与立体照相机布局的距离。
优选地，步骤(g)的测量每个突起的距离可以包括(i)将突起 的差距计算为共轭点的位置之间的差。(ii)利用该差距和在校准期间
计算的相对姿态确定突起与立体照相机系统的距离。
在此应解释，术语"相对姿态"用在本说明书中是指图像捕捉装置 的"外部参数，，或者三维照相机相对彼此的位置，以及三维照相机相对 待检查对象的位置。也可以认为"相对姿态"术语是指在HalconTM方法 中所用的"三维姿态"。在HalcoiTM中，三维姿态是指具有6个参数的 刚性变换表示法，即，3个旋转参数以及3个平移参数(Rotl， Rot2， Rot3， TransX， TransY, TransZ )。姿态的原理是，甚至绕任意轴线 的平移仍可以用绕坐标系的X、 Y以及Z轴的连续3个旋转表示。
如图2所示，待检查对象优选地被放置在光源的环内，并被其照 亮。光源环包括多个发光二极管(LED),该发光二极管的光束被定位为朝向待检查对象约25。的倾角。优选地，进一步辨供背景光源。
在一优选实施方案中，如图3所示，照相机经由包括IEEE-1394 总线(也称为"Firewire")的高速数据传输总线连接到数据处理装置。 以计算机的形式提供了数据处理装置，该计算机能够运行至少一个用 于校准、校正以及处理捕捉到的图像的程序。反射表面可以被设置为 朝向待检查对象与平行轴线约22.5。的倾角，以使得所述对象的图像被 平行反射入图像捕捉装置。
为了校准目的，在步骤(b)和/或(c)中，"校准栅"，也称为"校 准标线片"，可以被设置作为可移去地安装的块来使其图像为校准过程 被立体照相机系统所捕捉。该块优选为矩形板，该矩形板在矩形边界 内设有精密点阵列，如图4所示，可以被使用。作为示例性校准过程， 点的20个位置可以在每个照相机的视野内被捕捉。然后，这些位置中 至少10个可以被选择用于校准过程。
在校准过程期间，依次读取图像对以获得边界内的点位置。因为 点之间的精确空间关系为已知，HalconTM函数可以用来计算内部照相 机参数以及两个照相机之间的空间关系。4吏用这些信息，可以4艮据 HalconTM方法建立被称为"校正立体照相机系统"的虚拟立体照相机系 统，其中关于第一照相机确定该"校正立体照相机系统"。
可以根据待检测及待处理对象的特征来改变照相机以及照明装置 的空间布置。例如，如图3所示，其图像待捕捉的对象(14)可以被 放置在环形灯(16)内以给对象(14)提供周边照明。另外可以设置 后光以提供背景照明。
从对象(14)反射的图像不必直接由照相机(10， 12)捕捉。事 实上，因为对象大小可能是小的微型芯片——该微型芯片如今是微电 子封装的常见形状因素，所以难于平行安装照相机(10, 12)来直接 捕捉图像。更实用的是，使得图像间接——即，经由反射表面或镜子 (22， 24)被照相机(10, 12)捕捉，以使得照相机(10， 12)可以 被分开放置但仍相互平行。优选地，镜子(22， 24)被放置得与指向 对象的平行轴线约22.5°的倾角(或者与其上放置有待检查对象的平面 或视野67.5°的倾角)。
图5示出了替换的布置，其中待检查对象(14)仍#1放置在包括LED元件(17)的环形灯内。在该布置中，照相机被定位为在每侧与 对象(14)的入射轴约成45。。
图6示出了另一替换的实施方案，其中待检查对象是含引脚的微 电子封装(15),其中以从封装的侧面突出的引脚(15a)为特征。示 出了封装(15),其由真空棍拾起，该真空棍包括拾取头(30)以及拾 取臂(32)。可以设置反光或反射镜(34)，以使得可以从背景照亮封 装(15)。示出了杆形灯(36),其被设置来照亮封装(15)的侧面， 尤其是在引脚从封装体突出的外围部分。可以在与引脚的同一高度上 设置反射表面或镜子(38)以将图像反射到照相机(10, 12)。优选地， 通过光学元件(40)传递图像以增加图像的对比度，该光学元件包括 非线性光学元件、滤光器等等。
应注意，可选地，可以在两个照相机(IO, 12)中间或之间设置 第三照相机(ll)以使得整体上捕捉的、来自封装底面的图像能够与 封装(15)每侧的引脚的各个外围图像比较或校正。与该对照相机(IO, 12 )—样，该第三照相机(11 )可以经由诸如Firewire连接(或IEEE-1394 总线)的高速数据传输总线连接。可选地，可以设置以计算机(50) 的形式的数据处理装置，该计算机运行一用于校准、校正以及处理所 捕捉的图像的程序。
图7示出了图3的布置的变型，其中相似地设置第三照相机(11) 作为可选布局。不使用高速数据传输总线和静止照相机，摄像机可以 用于微电子封装或其他的待检查对象的快速彻底检查，其中帧捕获器 (42)(或其他外部设备)可以和每个摄像机串联使用，以使得视频图 像可以被数字化以供在计算机(50)中处理，如图8和9所示。
在Halcon 图像函数和算子中的、由多线程编程以及多核处理装 置实现的某些平行化过程或平行式图形处理可以用来加快处理时间。 包括帧捕获器接口的其他第三方图像处理算法也可以与HakonTM整 体用于加快本说明书中描述的新颖方法的某些过程。此种改型、扩展 或者适应不应认为脱离本发明的在下面权利要求中限定的范围。
1权利要求
1. 一种三维视觉检查对象的方法，该对象包括微电子元件，其具有作为待检查特征的突起，其中所述突起具有非平面的和/或弯曲的表面，所述方法包括以下步骤(a)提供具有相似内部参数的至少一对图像捕捉装置，其以立体视觉布局被布置；(b)校准每个所述图像捕捉装置以确定所述图像捕捉装置的内部和外部参数；(c)由两个图像捕捉装置的参数形成校正的坐标系，该参数是在前面就第二图像捕捉装置关于第一图像捕捉装置的相对姿态而确定的；(d)使用每个所述图像捕捉装置捕捉待检查对象的图像，其中所述对象具有多个共面的突起并且捕捉的所述图像具有每个所述突起的至少一个表面弯曲；(e)校正每个图像的坐标以在所述校正的坐标系中产生一对校正图像；(f)为在每个所捕捉该对图像上的每个突起的中心确定共轭点；以及(g)测量每个突起在校正的坐标系内与至少一个图像捕捉装置的距离以及突起的共面性。
2. 根据权利要求l的三维视觉的方法，其中，测量每个突起与至 少一个图像捕捉装置的距离以及计算突起的共面性的步骤(g)包括使用建立的数学函数从校正的坐标确定每个突起与至少一个图像 捕捉装置的距离。
3. 根据权利要求l的三维视觉的方法，还包括步骤(h) 根据每个突起的距离计算突起的共面性以使用标准的最佳匹 配平面算法形成座落平面。
4. 根据权利要求3的三维视觉的方法，还包括步骤(i) 计算突起的高度，其中—参考校正的坐标确定基平面；以及 一将突起到基平面的垂直距离看作突起高度。
5. 根据权利要求4的三维视觉的方法，其中突起高度计算如下(i) 近似第二平面，除了第一座落平面之外，其由具有良好共面 性值的突起构建；(ii) 将所述第二平面移动标称突起高度的量以形成基平面；以及(iii) 将突起的高度看作所述突起到基平面的垂直距离。
6. 根据权利要求1的三维视觉的方法，其中相对于测量平面确定 步骤(b)中的校准。
7. 根据权利要求6的方法，其中该测量平面以校准栅的形式提供。
8. 根据权利要求1的三维视觉的方法，其中步骤(f)中确定每个 突起的共轭点包括(i) 在每个校正的图像中定位对象的边以画出对象的边界；以及(ii) 进行标准的斑点分析以确定每个突起的大致位置。
9. 根据权利要求1的三维视觉的方法，其中步骤(f)还包括(iii) 在每个突起上投影两个"边-检测，，窗以确定其顶边和底边 的位置达到次像素准确度；(iv) 从突起的中心竖直位置投影笫三"边-检测，，窗以在右图中 检测突起的左边以及在左图中检测突起的右边达到次像素准确度；以 及(v) 将共轭点分派为突起的右边和左边。
10. 根据权利要求9的三维视觉的方法，其中步骤(g)还包括(vi) 将突起的差距计算为所述右边和左边的位置之间的差；以及(vii) 利用该差距和在校准期间计算的相对姿态确定突起与立体 照相机布局的距离。
11. 根据前述权利要求中任一项的三维视觉的方法，其中待检查 突起具有圆边或球尖端中的至少一个，所述圆边或球尖端包括针栅阵 列(PGA)封装的针、球栅阵列(BGA)的球以及类似的微电子封装。
12. —种用于三维视觉检查非平面对象的装置，该非平面对象包 括微电子元件，其中，为了校准和/或测量目的，所述装置包括(a )具有相似内部参数的至少一对图像捕捉装置，该图像捕捉装 置以立体视觉布局被布置；(b) —对反射表面，用于反射待检查对象的图像以被每个所述图像捕捉装置捕捉；以及(c) 固定所述待检查对象以使所述对象的图像能够被如此反射和 如此捕捉的装置；其中所述对象在至少一个表面或基层上具有多个共面的突起。
13. 根据权利要求12的用于三维视觉检查的装置，其中待检查对 象被放置在光源的环内，从而被照亮。
14. 根据权利要求13的用于三维视觉检查的装置，其中该光源包 括多个发光二极管(LED ),该发光二极管的光束被定位为朝向待检查 对象约25。的倾角。
15. 根据权利要求14的用于三维视觉检查的装置，其中还提供背 景光源。
16. 根据权利要求12的用于三维视觉检查的装置，其中该图像捕 捉装置包括照相机和帧捕获器。
17. 根据权利要求16的用于三维视觉检查的装置，其中所述帧捕 获器经由包括IEEE-1394总线(也称为"Firewire")的高速数据传输 总线连接到数据处理装置。
18. 根据权利要求17的用于三维视觉检查的装置，其中该数据处 理装置是计算机，其能够运行至少一个用于校准、校正以及处理所捕 捉图像的程序。
19. 根据权利要求12-18中任一项的用于三维视觉检查的装置，还 包括用于另 一成像过程的第三图像捕捉装置。
20. 根据权利要求19的用于三维视觉检查的装置，其中该第三图 像捕捉装置被放置入该对前两个图像捕捉装置之间，并被构造为检查 对象的另一类型特征，或者另一类型对象。
21. 根据权利要求12的用于三维视觉检查的装置，其中提供校准 标线片，该校准标线片使其图像为校准过程而被捕捉，该校准标线片 ,皮可移去地安装。
22. 根据权利要求12的用于三维视觉检查的装置，其中所述反射 表面以与平行轴线约22.5。的倾角朝向待检查对象定位，以使得所述对 象的图像被平行地反射进入图像捕捉装置。
23. —种对象，其已根据权利要求l-ll的方法中的任一项所检查， 或已使用根据权利要求12-22中任一项的装置所检查。
24. 根据权利要求23的对象，该对象是微电子针球阵列(PGA) 和球栅阵列(BGA)封装中的任一个。
25. —种设施，其中安装有根据权利要求12-22中任一项的装置。
全文摘要
公开了一种三维视觉检查对象诸如电子元件的方法，该电子元件具有作为待检查特征的突起，诸如输入/输出接触球。该方法包括以下步骤确定一对照相机的内部和外部参数；由两个照相机的参数形成校正的坐标系，该参数是在前面就第二图像捕捉装置关于第一图像捕捉装置的相对姿态而确定的。由照相机系统捕捉对象的一对图像，该对象在一表面上具有多个共面的突起，其中图像的图像坐标被变换成校正的坐标系的坐标。然后，为测量每个突起的共面性以及高度，确定每个突起的共轭点。也公开了用于捕捉图像和处理图像数据的装置的不同布局。
文档编号G01N21/00GK101506614SQ200780030439
公开日2009年8月12日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年6月21日
发明者张顺富, 潘荣裕, 陈学伟 申请人:精益视觉科技私人有限公司