全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)形狀與紋理特征提取出焊區(qū)區(qū)域；對焊區(qū)區(qū)域圖像進(jìn)行二值化處理；通過圖像形態(tài)處理得到包括焊線與焊點(diǎn)在內(nèi)的整個(gè)引線輪廓；針對引線輪廓與焊區(qū)邊緣的相對位置關(guān)系進(jìn)行分析對比，分析是否漏焊、是否斷線、焊點(diǎn)絲頭是否超過焊區(qū)邊緣。一旦有檢驗(yàn)不合格項(xiàng)，則發(fā)送給工控機(jī)一個(gè)不合格標(biāo)志位，工控機(jī)查詢到此標(biāo)志位后控制標(biāo)記手電機(jī)進(jìn)行標(biāo)記動作。如未發(fā)現(xiàn)上述問題，則發(fā)送給工控機(jī)一個(gè)檢測合格標(biāo)志位，控制后續(xù)工作繼續(xù)進(jìn)行。本發(fā)明克服了人工抽檢可靠性低、耗時(shí)長、檢測結(jié)論以點(diǎn)帶面的弊端，極大的縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了高可靠性、高速度的鍵合生產(chǎn)。
【專利說明】全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于全自動超聲波鋁絲壓焊設(shè)備的焊接質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的鋁絲壓焊設(shè)備大多只完成引線的焊接，對于焊點(diǎn)質(zhì)量的檢測和判斷往往通過人工抽查的方式或者另外采購昂貴的檢測設(shè)備。人工抽查方式受外界面因素以及人工視覺的局限性和易疲勞性影響，這樣的檢測過程往往不可靠，耗時(shí)長；專業(yè)檢測設(shè)備采購成本高、占用生產(chǎn)場地且由于檢測過程往往帶有破壞性因此也大多只能采用抽檢的方式。隨著大規(guī)模集成電路封裝密度的進(jìn)一步提高，檢測過程全自動化將是大勢所趨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的在線監(jiān)測，可靠性好、耗時(shí)短的全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明的全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)包括:
[0005]存儲模塊:用于存儲焊區(qū)圖像模板，引線長度設(shè)定值Lm，焊區(qū)區(qū)域引線面積設(shè)定值
S、絲尾長度設(shè)定值Lw、絲頭超出允許值Lt ；
[0006]CXD圖像傳感器接口模塊:用于接收CXD相機(jī)采集的當(dāng)前檢測目標(biāo)圖像；
[0007]圖像處理模塊:將采集的當(dāng)前檢測目標(biāo)圖像進(jìn)行濾波與二值化處理，引線長度設(shè)定值Lm作為確定搜索區(qū)域的約束條件；若二值化后所得整個(gè)視場內(nèi)的引線長度大于長度設(shè)定值Lm，則將引線長度與引線絲頭下方焊區(qū)模板高度之和作為搜索區(qū)域的高，將圖像寬作為搜索區(qū)域的寬確定搜索區(qū)域；將圖像送入焊區(qū)區(qū)域分離模塊；若整個(gè)視場內(nèi)的引線長度小于長度設(shè)定值Lm，則沒有符合條件的搜索區(qū)域，輸出不合格標(biāo)志；
[0008]焊區(qū)區(qū)域分離模塊:將搜索區(qū)域內(nèi)的原始圖像作為待匹配圖像，與存儲模塊的焊區(qū)模板進(jìn)行匹配，從而得到焊區(qū)區(qū)域；
[0009]焊區(qū)區(qū)域二值化處理模塊；用于對焊區(qū)區(qū)域圖像進(jìn)行二值化處理；
[0010]漏焊檢測模塊:針對二值化處理后的焊區(qū)區(qū)域進(jìn)行漏焊檢測；通過圖像形態(tài)處理得到焊區(qū)區(qū)域內(nèi)整個(gè)引線輪廓；將引線與區(qū)域背景分離并計(jì)算焊區(qū)區(qū)域內(nèi)的引線面積，若引線面積計(jì)算值小于等于引線面積設(shè)定值S，則確定漏焊，輸出一個(gè)不合格標(biāo)志位；若引線面積計(jì)算值大于焊線面積設(shè)定值S，則進(jìn)入圖像形態(tài)處理模塊；
[0011]圖像形態(tài)處理模塊:對搜索區(qū)域進(jìn)行圖像形態(tài)處理得到完整引線路徑，并進(jìn)一步得到焊點(diǎn)、絲尾和絲頭；將包括焊點(diǎn)、絲尾和絲頭的引線路徑覆蓋區(qū)域作為潛在區(qū)域；
[0012]潛在區(qū)域分割模塊:根據(jù)焊區(qū)區(qū)域的信息對潛在區(qū)域進(jìn)行分割，得到以焊區(qū)區(qū)域的輪廓線為分割基準(zhǔn)的各分割區(qū)域；
[0013]檢測分析模塊:對經(jīng)過區(qū)域分割的潛在區(qū)域的圖像邊緣進(jìn)行邊緣平滑與提取，得到3個(gè)大的分塊區(qū)域，即絲尾區(qū)域、焊點(diǎn)區(qū)域和絲頭區(qū)域；然后將絲尾區(qū)域、焊點(diǎn)區(qū)域和絲頭區(qū)域與預(yù)先設(shè)定的檢測標(biāo)準(zhǔn)相比較，若絲尾區(qū)域長度小于設(shè)定值Lw、焊點(diǎn)區(qū)域超出焊區(qū)區(qū)域的輪廓線、或者絲頭區(qū)域部分超出焊區(qū)區(qū)域并大于設(shè)定的允許值Lt則輸出一個(gè)不合格標(biāo)志位；否則輸出一個(gè)合格標(biāo)志位。
[0014]所述存儲模塊還存儲有焊點(diǎn)區(qū)域中心位置偏差閾值σ ;檢測分析模塊同時(shí)判斷焊點(diǎn)區(qū)域中心位置與焊區(qū)區(qū)域中心位置偏差是否大于閾值σ，若是則輸出一個(gè)不合格標(biāo)志位。
[0015]本發(fā)明根據(jù)形狀與紋理特征提取出焊區(qū)區(qū)域；對焊區(qū)區(qū)域圖像進(jìn)行二值化處理；通過開閉操作以及腐蝕與交、補(bǔ)、差運(yùn)算等圖像形態(tài)處理得到包括焊線與焊點(diǎn)在內(nèi)的整個(gè)引線輪廓；針對引線輪廓與焊區(qū)邊緣的相對位置關(guān)系進(jìn)行分析對比，分析是否漏焊；分析是否斷線；分析焊點(diǎn)絲頭是否超過焊區(qū)邊緣；分析鍵合中心位置是否超出允許范圍。一旦有檢驗(yàn)不合格項(xiàng)，則檢測程序發(fā)送給工控機(jī)一個(gè)不合格標(biāo)志位，工控機(jī)查詢到此標(biāo)志位后控制標(biāo)記手電機(jī)進(jìn)行標(biāo)記動作。如經(jīng)檢測未發(fā)現(xiàn)上述問題，則檢測程序發(fā)送給工控機(jī)一個(gè)檢測合格標(biāo)志位，工控機(jī)控制后續(xù)工作繼續(xù)進(jìn)行。本發(fā)明克服了人工抽檢可靠性低、耗時(shí)長、檢測結(jié)論以點(diǎn)帶面的弊端，極大的縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，將生產(chǎn)與檢驗(yàn)集成化，對所有產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了高可靠性、高速度的鍵合生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]圖1為全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖3為搜索區(qū)域二值化圖像。
[0020]圖4為經(jīng)區(qū)域分割后的搜索區(qū)域二值化圖像，也是一種焊接不合格情形的圖像。
[0021]圖5、圖6分別為另外焊接不合格的二種情形圖像。
[0022]圖7為焊接合格圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測設(shè)備包括CCD相機(jī)1，光纖傳感器2,圖像米集卡3,工控機(jī)4、標(biāo)記手5 ;所述(XD相機(jī)I位于光纖傳感器2的上方；光纖傳感器2安裝在輸片軌道6上，其輸出通過圖像采集卡3連接到工控機(jī)4 ;標(biāo)記手5固定在輸片軌道6的一側(cè)，其輸出與工控機(jī)4連接。當(dāng)檢測目標(biāo)(可以是芯片、器件或含有鍵合區(qū)域的元件等)隨引線框架沿輸片軌道被傳輸?shù)焦饫w傳感器2上方時(shí)，光纖傳感器2被遮擋，其輸出信號從高電平變成低電平，該低電平信號通過圖像采集卡3傳輸?shù)焦た貦C(jī)4，即工控機(jī)4輸入信號有I變成O。工控機(jī)4查詢到低電平信號后，控制CXD相機(jī)I采集當(dāng)前圖像。采集到的圖像傳給工控機(jī)進(jìn)行分析處理。若有焊接檢驗(yàn)不合格項(xiàng)，則由工控機(jī)4控制標(biāo)記手電機(jī)7使之帶動標(biāo)記手5在該檢測目標(biāo)上作出標(biāo)記；若檢測未發(fā)現(xiàn)有不合格項(xiàng)，則工控機(jī)4控制后續(xù)工作繼續(xù)進(jìn)行。
[0024]本發(fā)明的全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)為工控機(jī)內(nèi)軟系統(tǒng)，如圖2所示，包括存儲模塊、CCD圖像傳感器接口模塊、圖像處理模塊、焊區(qū)區(qū)域分離模塊、焊區(qū)區(qū)域二值化處理模塊、漏焊檢測模塊、圖像形態(tài)處理模塊、潛在區(qū)域分割模塊、檢測分析模塊。各模塊具體工作原理如下:[0025]存儲模塊:存儲有焊區(qū)圖像模板，引線長度設(shè)定值Lm，焊區(qū)區(qū)域引線面積設(shè)定值S，絲尾長度設(shè)定值Lw，焊點(diǎn)區(qū)域中心位置偏差閾值σ，絲頭超出允許值Lt，焊區(qū)圖像模板為預(yù)先選定的一幅焊區(qū)圖像，該焊區(qū)圖像的邊緣對應(yīng)于印制導(dǎo)線邊緣(例如電子標(biāo)簽芯片的四周印制導(dǎo)線)，此圖像應(yīng)清晰，邊緣完整。
[0026]CXD圖像傳感器接口模塊:用于接收CXD相機(jī)采集的當(dāng)前檢測目標(biāo)圖像。
[0027]圖像處理模塊:將采集的當(dāng)前檢測目標(biāo)圖像進(jìn)行濾波與二值化處理；由于采用黑白相機(jī)，所以成像后焊區(qū)位置灰度高，焊線部分灰度值低；可以根據(jù)焊區(qū)與焊線的灰度特征提取出搜索區(qū)域11 (如圖3所示)；具體如下:將引線長度設(shè)定值Lm作為確定搜索區(qū)域11的約束條件；若二值化后所得整個(gè)視場內(nèi)引線長度大于長度設(shè)定值Lm，則將引線長度與引線絲頭下方焊區(qū)模板高度之和作為搜索區(qū)域11的高(即搜索區(qū)域11的高=引線長度+焊區(qū)模板高度)，將圖像寬作為搜索區(qū)域11的寬確定搜索區(qū)域11 (之所以加模板高度值是為了將焊接區(qū)域更穩(wěn)妥的包含進(jìn)來，否則焊點(diǎn)在焊區(qū)偏下方時(shí)，搜索區(qū)域中沒有完整的焊區(qū)信息)，以圖像寬作為區(qū)域的寬確定搜索區(qū)域11。將圖像送入焊區(qū)區(qū)域分離模塊；若整個(gè)視場內(nèi)引線長度小于長度設(shè)定值Lm，則沒有符合條件的搜索區(qū)域11，認(rèn)為漏焊或者焊點(diǎn)斷裂，輸出不合格標(biāo)志。
[0028]焊區(qū)區(qū)域分離模塊:將搜索區(qū)域11內(nèi)的原始圖像與焊區(qū)圖像模板進(jìn)行匹配；根據(jù)形狀與紋理特征提取出焊區(qū)區(qū)域12。
[0029]焊區(qū)區(qū)域二值化處理模塊:對焊區(qū)區(qū)域12圖像進(jìn)行二值化處理。
[0030]漏焊檢測模塊:針對二值化處理后的焊區(qū)區(qū)域12進(jìn)行漏焊檢測；通過開閉操作以及腐蝕與交、補(bǔ)、差運(yùn)算等圖像形態(tài)處理得到焊區(qū)區(qū)域12內(nèi)整個(gè)引線輪廓(焊區(qū)區(qū)域12內(nèi)的黑色區(qū)域)；然后將焊區(qū)區(qū)域12內(nèi)的整個(gè)引線與區(qū)域背景分離并計(jì)算引線面積，若焊區(qū)區(qū)域12內(nèi)的引線面積計(jì)算值小于等于引線面積設(shè)定值S，則確定漏焊，輸出一個(gè)不合格標(biāo)志位；若引線面積計(jì)算值大于焊線面積設(shè)定值S，則進(jìn)入圖像形態(tài)處理模塊；
[0031]圖像形態(tài)處理模塊:對搜索區(qū)域11進(jìn)行圖像形態(tài)處理，得到引線輪廓，并進(jìn)一步得到絲尾31、焊點(diǎn)32和絲頭33 ;并將包括絲尾31、焊點(diǎn)32和絲頭33在內(nèi)的完整引線路徑覆蓋區(qū)域作為潛在區(qū)域13 ；
[0032]潛在區(qū)域分割模塊:根據(jù)焊區(qū)區(qū)域12的信息對潛在區(qū)域13進(jìn)行分割，進(jìn)而實(shí)行Blob分析，對潛在區(qū)域13進(jìn)行腐蝕與膨脹及交、差、補(bǔ)運(yùn)算，得到以焊區(qū)區(qū)域12的輪廓線為分割基準(zhǔn)的各分割區(qū)域21、22、23 ；
[0033]檢測分析模塊:對經(jīng)過區(qū)域分割的潛在區(qū)域13的圖像邊緣進(jìn)行平滑與邊緣提取并刪除干擾小區(qū)19，得到3個(gè)大的分塊區(qū)域，即絲尾區(qū)域、焊點(diǎn)區(qū)域和絲頭區(qū)域；然后將絲尾區(qū)域、焊點(diǎn)區(qū)域和絲頭區(qū)域與預(yù)先設(shè)定的檢測標(biāo)準(zhǔn)相比較，若絲尾區(qū)域長度小于設(shè)定值Lw、焊點(diǎn)區(qū)域超出焊區(qū)區(qū)域12的輪廓線(如圖6所示)、焊點(diǎn)區(qū)域中心位置與焊區(qū)區(qū)域12中心位置偏差大于閾值σ (圖5所示)、或者絲頭區(qū)域部分超出焊區(qū)區(qū)域12并大于設(shè)定的允許值Lt(如圖4所示)則輸出一個(gè)不合格標(biāo)志位；否則輸出一個(gè)合格標(biāo)志位(如圖7所示為焊接合格圖像)。
[0034]絲尾區(qū)域、焊點(diǎn)區(qū)域和絲頭區(qū)域分別為經(jīng)區(qū)域分割后再通過平滑與邊緣提取的絲尾、焊點(diǎn)和絲頭。
【權(quán)利要求】
1.一種全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)，其特征在于包括: 存儲模塊:用于存儲焊區(qū)圖像模板，引線長度設(shè)定值Lm，焊區(qū)區(qū)域引線面積設(shè)定值S、絲尾長度設(shè)定值Lw、絲頭超出允許值Lt ； CCD圖像傳感器接口模塊:用于接收CCD相機(jī)采集的當(dāng)前檢測目標(biāo)圖像； 圖像處理模塊:將采集的當(dāng)前檢測目標(biāo)圖像進(jìn)行濾波與二值化處理，引線長度設(shè)定值Lm作為確定搜索區(qū)域(11)的約束條件；若二值化后所得整個(gè)視場內(nèi)的引線長度大于長度設(shè)定值Lm，則將引線長度與引線絲頭下方焊區(qū)模板高度之和作為搜索區(qū)域(11)的高，將圖像寬作為搜索區(qū)域(11)的寬確定搜索區(qū)域(11);將圖像送入焊區(qū)區(qū)域分離模塊；若整個(gè)視場內(nèi)的引線長度小于長度設(shè)定值Lm，則沒有符合條件的搜索區(qū)域(11)，輸出不合格標(biāo)志；焊區(qū)區(qū)域分離模塊:將搜索區(qū)域(11)內(nèi)的原始圖像作為待匹配圖像，與存儲模塊的焊區(qū)模板進(jìn)行匹配，從而得到焊區(qū)區(qū)域(12)； 焊區(qū)區(qū)域二值化處理模塊；用于對焊區(qū)區(qū)域圖像進(jìn)行二值化處理； 漏焊檢測模塊:針對二值化處理后的焊區(qū)區(qū)域(12)進(jìn)行漏焊檢測；通過圖像形態(tài)處理得到焊區(qū)區(qū)域(12)內(nèi)整個(gè)引線輪廓；將引線與區(qū)域背景分離并計(jì)算焊區(qū)區(qū)域(12)內(nèi)的引線面積，若引線面積計(jì)算值小于等于引線面積設(shè)定值S，則確定漏焊，輸出一個(gè)不合格標(biāo)志位；若引線面積計(jì)算值大于焊線面積設(shè)定值S，則進(jìn)入圖像形態(tài)處理模塊； 圖像形態(tài)處理模塊:對搜索區(qū)域(11)進(jìn)行圖像形態(tài)處理得到完整引線路徑，并進(jìn)一步得到焊點(diǎn)、絲尾和絲頭；將包括焊點(diǎn)、絲尾和絲頭的引線路徑覆蓋區(qū)域作為潛在區(qū)域(13)；潛在區(qū)域分割模塊:根據(jù)焊區(qū)區(qū)域(12)的信息對潛在區(qū)域(13)進(jìn)行分割，得到以焊區(qū)區(qū)域(12)的輪廓線為分割基準(zhǔn)的各分割區(qū)域； 檢測分析模塊:對經(jīng)過區(qū)域分割的潛在區(qū)域(13)的圖像邊緣進(jìn)行邊緣平滑與提取，得到3個(gè)大的分塊區(qū)域，即絲尾區(qū)域、焊點(diǎn)區(qū)域和絲頭區(qū)域；然后將絲尾區(qū)域、焊點(diǎn)區(qū)域和絲頭區(qū)域與預(yù)先設(shè)定的檢測標(biāo)準(zhǔn)相比較，若絲尾區(qū)域長度小于設(shè)定值Lw、焊點(diǎn)區(qū)域超出焊區(qū)區(qū)域(12)的輪廓線、或者絲頭區(qū)域部分超出焊區(qū)區(qū)域(12)并大于設(shè)定的允許值Lt則輸出一個(gè)不合格標(biāo)志位；否則輸出 一個(gè)合格標(biāo)志位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動超聲波鋁絲壓焊機(jī)焊接質(zhì)量檢測系統(tǒng)，其特征在于所述存儲模塊還存儲有焊點(diǎn)區(qū)域中心位置偏差閾值σ ;檢測分析模塊同時(shí)判斷焊點(diǎn)區(qū)域中心位置與焊區(qū)區(qū)域(12)中心位置偏差是否大于閾值σ，若是則輸出一個(gè)不合格標(biāo)志位。
【文檔編號】G01N29/44GK104020222SQ201410273674
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】洪喜, 李維, 盧佳, 錢雨松, 白虹, 孫海波 申請人:長春光華微電子設(shè)備工程中心有限公司