专利名称：一种基于区域分割的qfp元件位置误差视觉检测方法
技术领域：
本发明属于电子元器件表面贴装工艺中的贴片机视觉系统使用的图像处理领域， 尤其是QFP(Quad Flat Package，四周扁平封装)元件的位置误差视觉检测。
背景技术：
现代电子技术的飞速发展，要求整机也朝着微型化、轻型化、高集成度和高可靠性 的方向发展，即要求产品达到轻、薄、短、小、好、省的目的。在此背景下，表面贴装技术应运 而生，成为当今电子产品更新换代的技术，不论是日用消费类电子产品，还是应用在航空航 天、通信工程等尖端科技电子产品，SMT(Surface Mount Technology，表面贴装技术)中图 像处理的精确性、快速性对贴片机性能起决定性的作用。每一种封装的检测方法都不一样， 尤其是一些大型的封装如QFP，BGA(Ball Grid Array,阵列锡球封装)等，而细间距封装 检测方法更是难点。传统的SMT中采用机械对中方法来校正QFP位置。机械对中方法速 度慢，严重影响了 SMT生产线的加工效率；另外机械对中的精度差，易对电子元器件造成损 坏。采用通用的视觉处理软件对QFP的位置进行检测时，由于受通用视觉处理软件本身的 限制，很难根据QFP元件的特点对其中的算法进行有针对性的改进从而使元件检测的效率 降低，系统复杂，灵活性较差，价格昂贵。
发明内容
本发明提出一种QFP元件位置误差的视觉检测方法，基于区域分割方法，针对QFP 元件的特点提出了相关的图象处理算法，能高速、精确、可靠地实现QFP元件的位置误差实 时检测。本发明采用的技术方案是对相机获得QFP元件图像进行去噪处理和阈值分割， 提取图像的边缘轮廓；确定QFP元件芯片引脚边缘图像中的四个极值特征点并划分为四个 引脚区域；获取各引脚区域边界点坐标，分别使用Hough变换检测得到过特征点的四条分 割直线，依据四条分割直线对引脚区域分割，引脚的方向分别和四条分割直线平行；沿着四 条分割直线对相应区域定向膨胀后腐蚀，修复断裂引脚，对修复的图像进行轮廓提取，采用 基于区域生长的连通区域标注算法标记各个引脚，提取边缘象素点集中具有相同标记的象 素点得到各个引脚的边界坐标点集，对各引脚边界坐标点集纵坐标和横坐标分别求算术平 均值得到各引脚形心坐标，检测每个引脚形心坐标，通过统计标注的引脚数量判别芯片是 否缺脚和是否有缺陷，若是，丢弃该元件进行下一个循环，若否，进入下一步。运用最小二 乘法对各引脚形心坐标点集拟合得到四条直线，对这四条直线两两联立求交点解得四个交 点，根据四个交点求出芯片的中心点坐标，通过四条直线斜率可求出芯片转角。本发明的有益效果是1、能提供对QFP元件位置误差的高速、精确、可靠的实时检测。2、为智能视觉贴片机的研制提供重要基础，具有重要意义。
图1为从相机获得的QFP元件图像。图2为图1经图像阈值分割后的QFP元件图像。 图3为图2经轮廓提取获得的QFP元件引脚断裂现象图。图4为图3中芯片引脚边缘图像中的特征点及区域划分图。图5为图4定向膨胀修复后芯片引脚边缘图像。图6为图5定向膨胀修复后的芯片引脚边缘轮廓图。图7为图6引脚中心点分布直线图。图8为QFP元件检测的流程图。
具体实施例方式如图1，从相机获得QFP元件图像，对该QFP元件图像进行去噪处理和阈值分割得 到如图2所示的图，再用内部点掏空方法进行图像的边缘轮廓提取得如图3所示的图像。在图3基础上，确定芯片引脚边缘图像中的四个极值特征点及进行四个引脚区域 划分。如图4，先检测图像的四个极值点，最上点W，最下点E，最左点S,最右点N，再根据QFP 芯片的特点，将芯片粗略划分为四个引脚区域对于nXm个像素的QFP芯片图像上侧引 脚区域，纵坐标y取值范围为[1，[η/4]]；下侧引脚区域，纵坐标y取值范围为[[3xn/4], η]；左侧引脚区域，横坐标χ取值范围为[1，[m/4]]；右侧引脚区域，横坐标χ取值范围为 [[3xm/4]，m]。其中，“ □”表示取整数。对图4进行隔行扫描获取各引脚边界点坐标，分别使用Hough变换对过特征点W、 N、E、S的四条直线进行检测，得到Lw、Ln、Le、Ls四条分割直线，然后依据得到的四条直线对 引脚区域精确分割，这四条直线将图像划分为东西南北四个区域。在四个区域内，引脚的方向分别和四条分割线平行，分别沿着区域边界的四条分 割直线Lw、Ln、Le, Ls对相应区域进行定向膨胀后腐蚀，修复断裂引脚，得到图像如图5所 示图像。对修复的图像进行轮廓提取得到图像如图6所示，然后对图像采用基于区域生 长的连通区域标注算法标记各个引脚，生长准则为某边缘象素点的八邻域内有未标记的 边缘象素；以未标记的边缘象素点作为初始种子点，采用递归算法遍历边缘象素，并按照 生长准则进行连通区域边缘象素的标注和引脚区域的生长扩展，一直到遍历到没有符合 生长条件的象素为止。提取边缘象素点集中具有相同标记的象素点，得到各个引脚的边 界坐标点集；对各引脚边界坐标点集纵坐标和横坐标分别求算术平均值得到各引脚形心 坐标，检测每个引脚形心坐标，通过统计标注的引脚数量判别芯片是否缺脚，是否有无缺 陷，若有缺陷，丢弃该元件进行下一个循环，若无缺陷，进入下一步。依据各引脚的零阶矩
Μ00(Μοο=ΣΣ/(χ^)' (χ,γ)为二值图像中某像素的取值(0或1)，当f(x，y) =0时该
ι y
像素为白色点，当f(x，y) = 1时该像素为黑色点)大小判断垂直方向是否有折弯，依据相 邻引脚形心之间的距离判别引脚水平方向是否倾斜。利用最小二乘法检测芯片角度和中心坐标。运用最小二乘法对各区域引脚形心点 集拟合得到如图7所示四条直线Lw’、Ls’、Le’、Ln'，然后对这四条直线两两联立求交点得 到A、B、C、D四个交点的坐标(Xi，yi) (i = 1，2，3，4)，根据四个交点求出芯片的中心点坐标ηη
0(xc, yc)，芯片的中心点坐标(xc，yc)为(i = l，2，3，4;n = 4)，通过
四条直线斜率可求出芯片转角θ。
权利要求
一种基于区域分割的QFP元件位置误差视觉检测方法，其特征是采用如下步骤1)对相机获得的QFP元件图像进行去噪处理和阈值分割，提取图像的边缘轮廓；2)确定QFP元件芯片引脚边缘图像中的四个极值特征点并划分为四个引脚区域；3)获取各引脚区域边界点坐标，分别使用Hough变换检测得到过特征点的四条分割直线，依据四条分割直线对引脚区域分割，引脚的方向分别和四条分割直线平行；4)沿着四条分割直线对相应区域定向膨胀后腐蚀，修复断裂引脚；5)对修复的图像进行轮廓提取，采用基于区域生长的连通区域标注算法标记各个引脚，提取边缘象素点集中具有相同标记的象素点得到各个引脚的边界坐标点集，对各引脚边界坐标点集纵坐标和横坐标分别求算术平均值得到各引脚形心坐标，检测每个引脚形心坐标，通过统计标注的引脚数量判别芯片是否缺脚和是否有缺陷，若是，丢弃该元件进行下一个循环，若否，进入下一步；6)运用最小二乘法对各引脚形心坐标点集拟合得到四条直线，对这四条直线两两联立求交点解得四个交点，根据四个交点求出芯片的中心点坐标，通过四条直线斜率可求出芯片转角。
2.根据权利要求1所述的一种基于区域分割的QFP元件位置误差视觉检测方法，其特 征是步骤5)中，依据各引脚的零阶矩大小判断垂直方向是否有折弯，依据相邻引脚形心 之间的距离判别弓I脚水平方向是否倾斜。
全文摘要
本发明公开了一种贴片机基于区域分割的QFP元件位置误差视觉检测方法，先确定QFP元件芯片引脚边缘图像中的四个极值特征点并划分为四个引脚区域；获取各引脚区域边界点坐标，分别使用Hough变换检测得到过特征点的四条分割直线，依据四条分割直线对引脚区域分割，沿着四条分割直线对相应区域定向膨胀后腐蚀，修复断裂引脚，再采用基于区域生长的连通区域标注算法标记各个引脚，得到各个引脚的边界坐标点集，对各引脚边界坐标点集纵坐标和横坐标分别求算术平均值得到各引脚形心坐标，最后运用最小二乘法对各引脚形心坐标点集拟合得到四条直线，求出芯片的中心点坐标和芯片转角；本发明能提供对QFP元件位置误差的高速、精确、可靠的实时检测。
文档编号G06T7/00GK101840572SQ20101014575
公开日2010年9月22日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者何钢, 关文文, 姜利, 朱灯林, 毛磊 申请人:河海大学常州校区