文档介绍：分类号学号 M200970336
学校代码 10487 密级
硕士学位论文
基于机器视觉的 QFP 芯片三维外观检测
学位申请人: 罗明成
学科专业: 机械电子工程
指导老师: 尹周平教授
王瑜辉高工
答辩日期: 2012 年 1 月
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
Three-dimensional Appearance Inspection of QFP Chips
Based on Machine Vision
Candidate : Luo Mingcheng
Major : Mechatronics Engineering
Supervisor : Professor Yin Zhouping
Senior Engineer Wang Yuhui
Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
January, 2012
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日期: 年月日
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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
IC(Integrated Circuit)芯片广泛应用于国防、航空航天、能源和医疗等领域,其生产
技术被认为是影响 21 世纪发展的高新技术之一。IC 芯片三维外观检测是其生产流程中
的重要环节。QFP(Plastic Quad Flat Package)芯片作为 IC 芯片的一种重要芯片,对其进
行三维外观检测具有重大意义。本文针对 QFP 芯片尺寸小、引脚多、批量大等技术特
点,研究了基于机器视觉的 QFP 芯片三维外观检测,主要研究工作如下:
针对 QFP 芯片三维外观检测系统进行了需求分析,确定了检测系统的主要技术指
标,包括能够检测芯片的尺寸范围、检测项目、检测精度和速度等,并讨论了目前机器
视觉检测系统的应用方案,进行了 QFP 芯片三维外观检测系统设计,包括:视觉图像
采集、基于 mil 软件包的检测软件开发、多线程设计、数据库管理和串口通讯等。
设计了满足小尺寸、多管脚 QFP 芯片三维外观检测的图像采集硬件与检测软件系
统。进行了光路设计,根据光路要求选择视觉硬件,并进行了机械结构设计;针对芯片
三维检测问题,采用单个相机加四个平面反射镜方案,既降低了标定和软件计算三维指
标难度,又降低了硬件成本;针对芯片外形尺寸范围跨度大导致的成像困难问题,采用
平行光路设计;针对芯片成像质量问题,采用背光照明方式以增加图像对比度,采用大
景深镜头以解决光程差带来的成像模糊问题;以 Visual C++ 为开发平台,采用面向
对象设计方法和多线程技术,开发了基于 Mil 软件包的图像处理算法模块,缩短了研发
周期、降低了检测软件系统开发难度。
完成了 QFP 芯片三维外观视觉检测系统装配调试,并考虑工业现场随机误差的影
响,在实验室现有环境下进行检测速度、稳定性、重复性和精度实验,并对 QFP 芯片
检测结果进行了统计、分析和打印报表处理。实验结果表明:在实验室环境下,检测系
统主要技术指标(检测精度为±15μm,检测速度为 187ms)基本达到了工业检测要求。
关键词:QFP 芯片;机器视觉;三维外观检测;光路设计;图像处理
I
华中科技大学硕