專利名稱：Led芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體芯片的檢測定位系統(tǒng)，特別是一種適合用于LED芯片檢測技術(shù)領(lǐng)域的LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)，是檢測機(jī)、分揀機(jī)、固晶機(jī)等設(shè)備的定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在國際與國內(nèi)LED芯片檢測領(lǐng)域，視覺伺服定位技術(shù)是熱點(diǎn)又是難點(diǎn)。盡管國外已研制出成型的LED芯片檢測機(jī)、固晶機(jī)等設(shè)備，但其采用單相機(jī)定位，檢測定位精度和準(zhǔn)確性遠(yuǎn)沒有達(dá)到5um以下，特別是固晶機(jī)定位精度，目前國內(nèi)定位精度約為38um左右。理論上一個相機(jī)的一次定位存在固有的定位精度差，定位速度慢的固疾。因?yàn)橐粋€相機(jī)沒有粗精定位過程，本身定位不可能準(zhǔn)確；且當(dāng)視野變化時(這里指掃描定位和零點(diǎn)定位時視 野必須變化)，要調(diào)整相機(jī)焦距即運(yùn)動平臺的Z坐標(biāo)，致使時間上延誤且運(yùn)動平臺費(fèi)用增加。因此，在以往的應(yīng)用中均采用單相機(jī)定位，由于LED芯片定位不準(zhǔn)確，無法可靠實(shí)現(xiàn)LED芯片腳正負(fù)極準(zhǔn)確對位檢測，因此常使正?？捎玫腖ED芯片被誤檢為費(fèi)品，人為產(chǎn)生報費(fèi)損失，一次直接損失就是I萬多元。再加上定位速度慢，生產(chǎn)效率低等損失，年損失達(dá)幾十萬元。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中由于單相機(jī)定位精度低、定位速度慢，無法可靠實(shí)現(xiàn)LED芯片腳正負(fù)極準(zhǔn)確對位檢測，致使芯片的誤檢率增加，人為產(chǎn)生報費(fèi)損失大的問題，本實(shí)用新型提供了一種LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)，它可提高LED芯片的定位速度和定位精度，降低LED芯片的誤檢率，提高生產(chǎn)效益。本實(shí)用新型技術(shù)方案是這樣構(gòu)成的一種LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)，其特征在于它包括底座、安裝于底座上的用來放置LED芯片并能帶動LED芯片做XY向移動的XY滑臺、用來帶動XY滑臺移動的滑臺驅(qū)動裝置、安裝于XY滑臺上方相對底座位置固定處且每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺上的兩個以上清晰LED芯片圖像信號的粗定位相機(jī)、安裝于XY滑臺上方相對底座位置固定處且每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺上的一個清晰LED芯片圖像信號的精定位相機(jī)以及連接于粗定位相機(jī)、精定位相機(jī)和滑臺驅(qū)動裝置之間的計(jì)算機(jī)控制裝置；所述計(jì)算機(jī)控制裝置包含以下模塊①模板匹配粗定位模塊與粗定位相機(jī)連接，能接收粗定位相機(jī)每次拍攝的圖像信號，并根據(jù)該圖像信號利用模板匹配算法粗略計(jì)算各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc 模板匹配精定位模塊與精定位相機(jī)連接，能接收精定位相機(jī)每次拍攝的圖像信號，并根據(jù)該圖像信號利用模板匹配算法精確計(jì)算各個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj以及各個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΛΧ、Λ Y ;③中央處理模塊連接于模板匹配粗定位模塊、模板匹配精定位模塊及滑臺驅(qū)動裝置之間，能先接收模板匹配粗定位模塊計(jì)算獲得的各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc并儲存至存儲模塊，接著根據(jù)該粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc通過滑臺驅(qū)動控制裝置控制XY滑臺移動，使XY滑臺依次帶動各個LED芯片中心移動至精定位相機(jī)的拍攝中心,驅(qū)動精定位相機(jī)依次對各個LED芯片進(jìn)行拍攝并通過模板匹配精定位模塊計(jì)算各個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj以及精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΛΧ、Λ Y，根據(jù)各個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΛΧ、Λ Y通過滑臺驅(qū)動控制裝置控制XY滑臺移動，使XY滑臺帶動各個LED芯片中心精確對位；④存儲模塊與中央處理模塊連接，能存儲各個LED芯片的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc、精確坐標(biāo)位置Xj、Yj以及精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΛΧ、ΛΥ。本實(shí)用新型上述技術(shù)方案中，所述滑臺驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器、運(yùn)動控制卡及光柵尺；伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器及運(yùn)動控制卡依次連接于XY滑臺和中央處理模塊之間并根據(jù)中央處理模塊的指令帶動XY滑臺移動；光柵尺安裝于XY滑臺上以檢測XY滑臺的位移情況；光柵尺與運(yùn)動控制卡連接以將其檢測到的XY滑臺位移情況反饋給運(yùn)動控制 卡。所述粗定位相機(jī)采用低放大倍率的鏡頭，精定位相機(jī)采用高放大倍率的鏡頭。較之現(xiàn)有技術(shù)而言，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本實(shí)用新型不僅可提高LED芯片的定位速度和定位精度，降低LED芯片的誤檢率，使檢測定位的合格率百分百，提高生產(chǎn)效益，還能夠?qū)ED芯片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)定位，兩相機(jī)粗精檢測減少了自動對焦程序提譏效率真。(2)本實(shí)用新型減少了 XY滑臺的調(diào)焦z軸定位，降低了機(jī)器的生產(chǎn)成本。按每臺節(jié)約成本I萬元計(jì)算，年產(chǎn)各款檢測機(jī)5000臺，效益就是5000萬，大大提高了生產(chǎn)效益。

圖I是是單個LED芯片的圖像，也是模板匹配粗定位模塊和模板匹配精定位模塊中用以匹配定位的模板。圖2是典型的粗定位相機(jī)的視野范圍，圖中包含9個LED芯片。圖3是本實(shí)用新型LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)的原理框圖。圖4是本實(shí)用新型LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是模板匹配粗定位模塊和模板匹配精定位模塊中模板匹配算法的一種程序流程圖。圖中標(biāo)號說明1、底座，2、XY滑臺，3、粗定位相機(jī)，4、精定位相機(jī)，5、模板匹配粗定位模塊，6、模板匹配精定位模塊，7、中央處理模塊，8、存儲模塊，9、伺服電機(jī)，10、伺服驅(qū)動器，11、運(yùn)動控制卡，12、光柵尺，13、載有LED芯片的晶圓，14、粗定位相機(jī)的鏡頭，15、精定位相機(jī)的鏡頭。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明一具體實(shí)施方式
一如圖3-圖4所示為本實(shí)用新型提供的一種LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)，其特征在于它包括底座I、安裝于底座I上的用來放置LED芯片并能帶動LED芯片做XY向移動的XY滑臺2、用來帶動XY滑臺2移動的滑臺驅(qū)動裝置、安裝于XY滑臺2上方相對底座I位置固定處且每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺2上的兩個以上清晰LED芯片圖像信號的粗定位相機(jī)3、安裝于XY滑臺2上方相對底座I位置固定處且每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺2上的一個清晰LED芯片圖像信號的精定位相機(jī)4以及連接于粗定位相機(jī)3、精定位相機(jī)4和滑臺驅(qū)動裝置之間的計(jì)算機(jī)控制裝置；所述計(jì)算機(jī)控制裝置包含以下模塊①模板匹配粗定位模塊5 :與粗定位相機(jī)3連接，能接收粗定位相機(jī)3每次拍攝的圖像信號，并根據(jù)該圖像信號利用模板匹配算法粗略計(jì)算各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc 模板匹配精定位模塊6 :與精定位相機(jī)4連接，能接收精定位相機(jī)4每次拍攝的圖像信號，并根據(jù)該圖像信號利用模板匹配算法精確計(jì)算各個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj以及各個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xc、Yc的偏差坐標(biāo)ΛΧ、Λ Y ;③中央處理模塊7 :連接于模板匹配粗定位模塊5、模板匹配精定位模塊6及滑臺驅(qū)動裝置之間，能先接收模板匹配粗定位模塊5 計(jì)算獲得的各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc并儲存至存儲模塊8，接著根據(jù)該粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc通過滑臺驅(qū)動控制裝置控制XY滑臺2移動，使XY滑臺2依次帶動各個LED芯片中心移動至精定位相機(jī)4的拍攝中心，驅(qū)動精定位相機(jī)4依次對各個LED芯片進(jìn)行拍攝并通過模板匹配精定位模塊6計(jì)算各個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj以及精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΛΧ、Λ Y，根據(jù)各個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΔΧ、Δ Y通過滑臺驅(qū)動控制裝置控制XY滑臺2移動，使XY滑臺2帶動各個LED芯片中心精確對位；④存儲模塊8 :與中央處理模塊7連接，能存儲各個LED芯片的粗略坐標(biāo)位置Xc、Yc、精確坐標(biāo)位置Xj、Yj以及精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΔΧ、ΔΥ。所述滑臺驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)9、伺服驅(qū)動器10、運(yùn)動控制卡11及光柵尺12 ；伺服電機(jī)9、伺服驅(qū)動器10及運(yùn)動控制卡11依次連接于XY滑臺2和中央處理模塊7之間并根據(jù)中央處理模塊7的指令帶動XY滑臺2移動；光柵尺12安裝于XY滑臺2上以檢測XY滑臺2的位移情況；光柵尺12與運(yùn)動控制卡11連接以將其檢測到的XY滑臺2位移情況反饋給運(yùn)動控制卡11。所述粗定位相機(jī)3采用低放大倍率的鏡頭(如I倍放大倍率的鏡頭)，精定位相機(jī)4采用高放大倍率的鏡頭(如5倍放大倍率的鏡頭)。二具體實(shí)施方式
二 用具體實(shí)施方式
一所述的LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)進(jìn)行LED芯片精確定位的定位方法，其特征在于它包括以下步驟I、初始化調(diào)整好粗定位相機(jī)3，使粗定位相機(jī)3的視野和焦距滿足在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺2上的兩個以上清晰LED芯片圖像信號的的要求；同樣調(diào)整好精定位相機(jī)4，使精定位相機(jī)4的視野和焦距滿足在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺2上的一個清晰LED芯片圖像信號的要求；2、一次識別定位①首先由粗定位相機(jī)3進(jìn)行第一次拍攝，并將拍攝的第一組LED芯片的圖像信號傳輸給計(jì)算機(jī)控制裝置，計(jì)算機(jī)控制裝置通過模板匹配粗定位模塊5對圖像信號進(jìn)行識另|J，并利用模板匹配算法粗略計(jì)算出第一組LED芯片中各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc ；每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺2上的兩個以上清晰LED芯片圖像信號的粗定位相機(jī)3②之后中央處理模塊7通過滑臺驅(qū)動裝置驅(qū)動XY滑臺2移動，使XY滑臺2帶動第二組LED芯片移動至粗定位相機(jī)3拍攝區(qū)域，驅(qū)動粗定位相機(jī)3進(jìn)行第二次拍攝，并將拍攝的第二組LED芯片的圖像信號傳輸給計(jì)算機(jī)控制裝置，計(jì)算機(jī)控制裝置通過模板匹配粗定位模塊5對圖像信號進(jìn)行識別，并利用模板匹配算法粗略計(jì)算出第二組LED芯片中各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc ;③接著以此類推，按照一次識別定位中步驟②的方法，粗定位相機(jī)3、中央處理模 塊7、模板匹配粗定位模塊5、滑臺驅(qū)動裝置及XY滑臺2相互配合依次拍攝并計(jì)算出其余各組LED芯片的各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc后，將計(jì)算獲得的各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc存入存儲模塊8中；一次識別定位時，載有LED芯片的晶圓13放置于XY滑臺2上，按照粗定位相機(jī)3每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝的LED芯片的數(shù)量將LED芯片分為多組，依次進(jìn)行拍攝，每組LED芯片中包含的LED芯片的數(shù)量與粗定位相機(jī)3每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝的LED芯片的數(shù)量一致，如圖2中，每組LED芯片中包含9個LED芯片。3、二次識別定位①中央處理模塊7調(diào)取一次識別定位獲得并存入存儲模塊8的各個LED芯片中心的粗略坐標(biāo)位置Xc、Yc，根據(jù)該粗略坐標(biāo)位置Xc、Yc驅(qū)動XY滑臺2，使第一組LED芯片的第一個LED芯片中心位置移到精定位相機(jī)4的拍攝中心，并以此為零點(diǎn)；之后中央處理模塊7觸發(fā)精定位相機(jī)4進(jìn)行第一次拍攝，并將拍攝的第一組LED芯片的第一個LED芯片的圖像信號傳輸給計(jì)算機(jī)控制裝置，計(jì)算機(jī)控制裝置通過模板匹配精定位模塊6對圖像信號進(jìn)行識別，計(jì)算出第一組LED芯片的第一個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj，再與原粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc比較得到精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΔΧ、Δ Y,中央處理模塊7根據(jù)該偏差坐標(biāo)Λ X、Λ Y通過滑臺驅(qū)動裝置驅(qū)動XY滑臺2移動，使XY滑臺2帶動第一組LED芯片的第一個LED芯片中心精確對位；②接著中央處理模塊7驅(qū)動XY滑臺2，使第一組LED芯片的第二個LED芯片中心位置移到精定位相機(jī)4的拍攝中心；之后中央處理模塊7觸發(fā)精定位相機(jī)4進(jìn)行第二次拍攝，并將拍攝的第一組LED芯片的第二個LED芯片的圖像信號傳輸給計(jì)算機(jī)控制裝置，由計(jì)算機(jī)控制裝置通過模板匹配精定位模塊6對圖像信號進(jìn)行識別，計(jì)算出第一組LED芯片的第二個LED芯片中心的精確坐標(biāo)位置Xj、Yj，再與原粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc比較得到精確坐標(biāo)位置Xj、Yj與粗略坐標(biāo)位置Xe、Yc的偏差坐標(biāo)ΔΧ、Δ Y,中央處理模塊7根據(jù)該偏差坐標(biāo)Λ X、ΔΥ通過滑臺驅(qū)動裝置驅(qū)動XY滑臺2移動，使XY滑臺2帶動第一組LED芯片的第二個LED芯片中心精確對位；③之后以此類推，按照二次識別定位中步驟②的方法，中央處理模塊7、精定位相機(jī)4、模板匹配精定位模塊6、滑臺驅(qū)動裝置及XY滑臺2相互配合依次完成第一組LED芯片的其余各個LED芯片中心以及其余各組LED芯片的各個LED芯片中心的精確對位。在模板匹配粗定位模塊5和模板匹配精定位模塊6中，采用以下小波點(diǎn)模板匹配算法作為模板匹配算法先利用dbl小波將拍攝的LED芯片圖像進(jìn)行多尺度分解，得到水平、垂直和對角線的小波系數(shù)；然后，對分解系數(shù)分別進(jìn)行多尺度的分步移位相關(guān)，閾值化后得到水平、垂直和對角線邊緣的二值位置圖；最后，利用得到的水平、垂直和對角線圖像構(gòu)建完整的LED芯片角點(diǎn)圖像，提取LED芯片圖像的角點(diǎn)特征；對提取的LED芯片圖像角點(diǎn)，采取局部匹配加全局匹配的兩步匹配搜索策略，利用最小二乘法進(jìn)行偏置參數(shù)的精確計(jì)算實(shí)現(xiàn)點(diǎn)模式匹配，利用VC編程實(shí)現(xiàn)LED芯片 定位標(biāo)記的點(diǎn)模式匹配程序，從而實(shí)現(xiàn)高精度定位。模板匹配算法的程序流程圖參見圖5所示。在具體實(shí)施時，模板匹配粗定位模塊5和模板匹配精定位模塊6也可以采用現(xiàn)有的灰度模板匹配算法或幾何模板匹配算法或其它各種模板匹配算法。
權(quán)利要求1.一種LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)，其特征在于它包括底座(I)、安裝于底座Cl)上的用來放置LED芯片并能帶動LED芯片做XY向移動的XY滑臺(2)、用來帶動XY滑臺(2)移動的滑臺驅(qū)動裝置、安裝于XY滑臺(2)上方相對底座(I)位置固定處且每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺(2)上的兩個以上清晰LED芯片圖像信號的粗定位相機(jī)(3)、安裝于XY滑臺(2)上方相對底座(I)位置固定處且每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺(2)上的一個清晰LED芯片圖像信號的精定位相機(jī)(4)以及連接于粗定位相機(jī)(3)、精定位相機(jī)(4)和滑臺驅(qū)動裝置之間的計(jì)算機(jī)控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)，其特征在于所述滑臺驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)(9)、伺服驅(qū)動器(10)、運(yùn)動控制卡(11)及光柵尺(12);XY滑臺(2)、伺服電機(jī)(9)、伺服驅(qū)動器(10)及運(yùn)動控制卡(11)依次連接；光柵尺(12)安裝于XY滑臺(2)上以檢測XY滑臺(2)的位移情況；光柵尺(12)與運(yùn)動控制卡(11)連接以將其檢測到的XY滑臺(2)位移情況反饋給運(yùn)動控制卡(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)，其特征在于所述粗定位相機(jī)(3)采用低放大倍率的鏡頭，精定位相機(jī)(4)采用高放大倍率的鏡頭。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)，它可提高LED芯片的定位速度和定位精度，降低LED芯片的誤檢率，提高生產(chǎn)效益。LED芯片視覺伺服二次定位系統(tǒng)包括底座、安裝于底座上的用來放置LED芯片并能帶動LED芯片做XY向移動的XY滑臺、用來帶動XY滑臺移動的滑臺驅(qū)動裝置、安裝于XY滑臺上方相對底座位置固定處且每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺上的兩個以上清晰LED芯片圖像信號的粗定位相機(jī)、安裝于XY滑臺上方相對底座位置固定處且每次能在同一個視野范圍內(nèi)拍攝位于XY滑臺上的一個清晰LED芯片圖像信號的精定位相機(jī)以及連接于粗定位相機(jī)、精定位相機(jī)和滑臺驅(qū)動裝置之間的計(jì)算機(jī)控制裝置。
文檔編號G01B11/00GK202600432SQ201220208320
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者吳曉 申請人:吳曉