一种基于3D视觉检测方法及其设备与流程

一种基于3d视觉检测方法及其设备
技术领域
1.本发明涉及芯片检测领域，尤指一种基于3d视觉检测方法及其设备。


背景技术：

2.目前在芯片行业内在焊线后为了提高品质，需要对芯片的芯片板上的每根焊线外观进行人工检测，对出现重焊、球颈受损、塌线(焊线)、线弧被压、拔电极、二焊压偏、偏焊、线弧类型、线尾过长、漏焊、滑球、金属杂线、b点错位、翘线、断线、二焊位置、弧度变形、污点、少胶、溢胶、多胶、破损、划伤、沾污、晶圆翘起、立碑等缺陷成品剔除出来，随着芯片行业不断发展，品质需求量不断增大，这必然使芯片的加工工作需求加大，这就对外观检测效率提出了更高的要求。
3.目前采用复眼检测设备成像大速度快，但完全看不到焊线，成像效果如图5，采用光谱共照设备成像大，但速度慢且看不到完整的焊线与焊点，成像效果如图6，采用光源检测设备，速度快，线型成像不好，焊点与晶圆高度无法正常成像，成像效果如图7，因此本发明提出一种不同高度拍摄浅景深照片进行层叠获得3d视觉图片的检测方法，成像速度快300毫秒左右，能完整看到线与晶圆。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种基于焊线的3d视觉检测方法。
5.为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是一种基于焊线的3d视觉检测方法，所述方法包括：
6.s1设定检测物的最低点和最高点，将高度分成多个高度相等的层；
7.s2通过高帧频相机在每层取各一张图片；
8.其中，通过高帧频相机获取检测物在第一位置的图像，并对所述图像进行预处理，以获得第一层照片；调整摄像设备高度，在不同于第一位置的高度下获取所述检测物的图像，并对所述图像进行预处理，以获得第二层照片，重复调整摄像设备高度，在不同的位置获得一组不同层照片；
9.s3提取出每层图形最清晰轮廓，对每张图片进行二次模糊的清晰度计算，求出每张图片理论上最清晰的区域，去除模糊的区域，再将每张图清晰的位置转化成一张深度数值的深度图；
10.s4对深度图分成多次进行均值化，使数据更贴近真实情况，下一步通过中值滤波，去除噪点，通过深度值过小过滤，过滤不合理的深度；
11.s5提取每一层图片相应的像素，合成一张全聚焦的2d图像或3d。
12.优选地，所述对所述图像进行预处理具体包括，对获取的图像提取roi图像；
13.对所述roi图像进行二值化处理；
14.对所述roi图像区域进行边缘检测，提取目标区域图像的轮廓；其中，所述目标区域图像包括焊线与晶圆；
15.对轮廓图像进行形态学处理，使得所述晶圆的边缘以及焊线更加突出；
16.对所述焊线的轮廓进行提取。
17.一种用于实现基于焊线的3d视觉检测方法的焊线3d检测相机，其包括，摄像设备；
18.摄像高度调整机构，与所述摄像设备连接，以调整所述摄像设备的拍摄高度；
19.图像处理部，与所述摄像设备连接，对接收的图像进行提取roi图像处理，对所述roi图像进行边缘检测，提取目标区域图像的轮廓，对轮廓图像进行形态学处理；
20.图像分析部，与所述图像处理部连接，对经过图像处理部处理之后的图像进行缺陷状态的检测，以及对不同拍摄高度下的图像，在经过图像处理部处理之后，进行缺陷状态的匹配状况检测，得出检测结果；
21.输出部，与所述缺陷状态检测部连接，对图像分析部得出的ng图像通过显示器显示，并输出全景深2d图与3d深度图与点云图。
22.优选地，所述摄像设备包括高帧频相机和与所述高帧频相机连接的大视野浅景深镜头。
23.优选地，所述目标区域图像包括焊线与晶圆。
24.本发明的有益效果在于：本发明对贴片型ic元件焊线后的缺陷检测，如重焊、球颈受损、塌线(焊线)、线弧被压、拔电极、二焊压偏、偏焊、线弧类型、线尾过长、漏焊、滑球、金属杂线、b点错位、翘线、断线、二焊位置、弧度变形、污点、少胶、溢胶、多胶、破损、划伤、沾污、晶圆翘起、立碑等缺陷等等的检测，并依照设备设定的分选规则，对ic元件进行ok，ng的判别参数输出，并且可以同时输出全景深2d图，与3d与2d全融合3d图片，3d深度图与点云图等3d格式文件。
附图说明
25.图1是本发明检测方法流程图。
26.图2是本发明检测方法所需要的焊线3d检测相机结构图。
27.图3是本发明检测所输出的2d效果图。
28.图4是本发明检测所输出的3d效果图。
29.图5是采用复眼检测设备成像的效果图(看不到焊线)。
30.图6是采用光谱共照设备成像的效果图(看不到完整的焊线与焊点)。
31.图7是采用光源检测设备成像的效果图(线型成像不好，焊点与晶圆高度无法正常成像)。
32.标注说明：11、高帧频相机；12、大视野浅景深镜头；21、伺服升降电机；22、滑轨；23、z轴移动平台；24、镜头安装架。
具体实施方式
33.请参阅图1-4所示，本发明关于一种基于焊线的3d视觉检测方法，所述方法包括：
34.设定检测物的最低点和最高点，检测物为带有焊线的芯片，将检测物高度分成多个高度相等的层，通过摄像设备获取检测物在第一位置的图像，并对所述图像进行预处理，以获得第一层照片；
35.调整摄像设备高度，在不同于第一位置的高度下获取所述检测物的图像，并对所
述图像进行预处理，以获得第二层照片，重复调整摄像设备高度，在不同的位置获得一组不同层照片，即通过高帧频相机11在每层取各一张图片；
36.对拍摄得到的照片进行层叠，提取出每层图形最清晰轮廓，具体为对每张图片进行二次模糊的清晰度计算，求出每张图片理论上最清晰的区域，去除模糊的区域；
37.将每层图像按高度排列得出初步的层云图,即再将每张图清晰的位置转化成一张深度数值的深度图；
38.对深度图分成多次进行均值化，使数据更贴近真实情况；
39.通过中值滤波，去除噪点；
40.通过深度值过小过滤，过滤不合理的深度；
41.最后提取每一层图片相应的像素，根据深度数据，合成一张全聚焦的2d图像或3d图像。
42.该图像比一般拍摄的图像，更能还原物体中不同高度的细节，成像更加清晰，色彩也更加丰富，相对单镜头固定拍摄成像相比更能将缺陷展现出来更适合缺陷检测。
43.优选地，所述对所述图像进行预处理具体包括，对获取的图像提取roi图像；
44.对所述roi图像进行二值化处理；
45.对所述roi图像区域进行边缘检测，提取目标区域图像的轮廓；其中，所述目标区域图像包括焊线与晶圆；
46.对轮廓图像进行形态学处理，使得所述晶圆的边缘以及焊线更加突出；
47.对所述焊线的轮廓进行提取。
48.一种用于实现基于焊线的3d视觉检测方法的焊线3d检测相机，其包括，
49.摄像设备；摄像设备为高帧频相机11配备大视野浅景深镜头12，高速拍摄并传送图像，高帧频相机11帧率要200帧/秒，因为每毫米需要拍照100张图片，如果低于该帧率，拍摄会非常耗时，目前该装置只用1秒，大视野浅景深镜头12包括放大镜头和超浅景深镜头，高帧频相机、放大镜头、超浅景深镜头由上至下依次连接，检测物为位于超浅景深镜头下方，孔径越大景深越小同样放大倍率越大，利用高放大倍率大孔径实现超浅景深，提供浅景深同时大视野，视野可以达到7.5mmx7.5mm,视野小看到范围小。
50.摄像高度调整机构，与所述摄像设备连接，以调整所述摄像设备的拍摄高度；本实施例中摄像高度调整机构采用伺服升降模组驱动z轴移动平台，用于摄像设备上下高速并准确移动，z轴平台移动速度影响成像，成像会失真变形；
51.摄像高度调整机构包括伺服升降模组21、滑轨22、z轴移动平台23和镜头安装架24，摄像设备安装在镜头安装架24上，所述的镜头安装架24设于z轴移动平台23，z轴移动平台23滑设于滑轨22上，所述的伺服升降模组21驱动z轴移动平台23沿着滑轨22移动，从而调整摄像设备高度。
52.图像处理部，与所述摄像设备连接，对接收的图像进行提取roi图像处理，对所述roi图像进行边缘检测，提取目标区域图像的轮廓，对轮廓图像进行形态学处理；
53.图像分析部，与所述图像处理部连接，对经过图像处理部处理之后的图像进行缺陷状态的检测，以及对不同拍摄高度下的图像，在经过图像处理部处理之后，进行缺陷状态的匹配状况检测，得出检测结果；
54.输出部，与所述缺陷状态检测部连接，对图像分析部得出的ng图像通过显示器显
示，并输出全景深2d图与3d深度图与点云图。
55.优选地，所述目标区域图像包括焊线与晶圆。
56.以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。