[實用新型]一種機器視覺飛行系統

有效

• 申請號: 201620520936.1
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN206271668U
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 高健;梁航;陳云;賀云波;張昱;湯暉;陳新
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/68
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本實用新型涉及倒裝芯片貼裝技術領域，具體涉及一種機器視覺飛行系統。

背景技術

機器視覺是指利用機器模仿人眼來做測量和判斷，以實現生產柔性化和自動化的技術手段。倒裝設備中的機器視覺系統是通過圖像攝取裝置(CMOS或CCD)獲取生產線上芯片或基板的圖像，并將其轉換成電信號，傳送給專門的圖像處理系統，以得到被攝物的形態信息，然后根據得到的像素分布、亮度和顏色等信息，轉變成數字信號，再通過圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取拍攝目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。

倒裝設備中要準確清晰地獲取工件和安裝工位的圖像，視覺系統中的CCD相機與被拍攝物之間要建立起良好的光學對中方式，即在拾取機構吸取工件到貼裝的過程中，CCD相機能夠通過設計的光路捕捉到工件的圖像，而且圖像要足夠清晰便于分析處理；同理，拾取機構移動到安裝工位后利用所設計的光路，CCD相機能夠攝取到安裝工位的圖像。為滿足倒裝設備高精度、高質量、高效率的需求，達到高效快速成像的目的，設計一種簡單、有效的光學對中方式至關重要。

目前大部分的倒裝設備的光學對中系統采用兩臺CCD相機，一臺豎直向上安裝于拾取位與貼裝位之間的固定位置，這樣在拾取頭吸取芯片向基板運動的過程中，經過攝像機上方，便可以獲取到元件的圖像；另一臺固定安裝在拾取機構上，當拾取模塊到達貼裝工位時，便可攝取到安裝工位的圖像。這種光學對中系統較簡單，成像質量較好且利于控制，但缺點是元件成像過程中需要將拾取機構移動到靜止的仰視CCD上方并作短暫停留，降低了貼裝的工作效率，且拾取機構在運動的過程中需要增加額外的啟停，在一定程度上增加了拾取頭的振動，影響貼片質量。另一種方案是只使用一套CCD相機系統獲取元件和基板位置的方案，當拾取機構吸取芯片運動到安裝工位上方，此時將一套光路系統置于芯片和安裝位之間，依靠光路設計同時采集芯片和基板的圖像，以實現芯片和安裝工位的光學對。該方案的對準精度較高，但芯片鍵合時需要將光路系統移開，降低了貼裝的工作效率。

實用新型內容

鑒于以上所述，為了解決至少其中一個技術問題，本實用新型有必要提供一種機器視覺飛行系統。

本實用新型采用的技術方案為：一種機器視覺飛行系統，包括基座、用于拾取芯片的拾取頭、CCD相機、反射鏡、半透半反射鏡、基板以及導軌，基板相對基座固定設置，基座可沿導軌進行左右移動，CCD相機固定設置在基座的上部，基座上還固定設置有第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪與第二齒輪之間通過皮帶傳動連接或者相互嚙合，拾取頭的側部固定設置與第一齒輪和/或第二齒輪嚙合的直齒條，第一齒輪和/或第二齒輪轉動可帶動直齒條上下移動從而帶動拾取頭上下移動，反射鏡被第一齒輪驅動并與基座的底邊呈斜向運動，半透半反射鏡傾斜的固定在基座的一個底角，反射鏡在第一齒輪驅動作用下斜向下運動，同時拾取頭拾取芯片并向上運動，在拾取頭達到預定位置之后，芯片在反射鏡的成像可通過半透半反射鏡被CCD相機捕獲。

進一步地，半透半反射鏡的反射面在上部而透射面在下部，半透半反射鏡與基座上靠近半透半反射鏡的透射面所在一側的底角呈45°夾角設置；

反射鏡與相對半透半反射鏡所在一側的底角呈135°角設置。

進一步地，拾取頭包括上、下兩個極限位置；

拾取頭在下極限位置時，拾取芯片，反射鏡完全避開拾取頭；

拾取頭在上極限位置時，已完成拾取芯片的動作，反射鏡斜向下運動，使得芯片在反射鏡的成像可通過半透半反射鏡被CCD相機捕獲。

進一步地，拾取頭還包括運動控制機構，運動控制機構用于控制并且選擇性地調整拾取頭和/或基板的徑向以及軸向運動。

進一步的，機器視覺飛行系統還包括分析處理模塊，分析處理模塊與運動控制機構信號連接，分析處理模塊用于獲取CCD相機捕獲的圖像并進行處理計算得到控制信號，分析處理模塊將控制信號發送到運動控制機構進而控制拾取頭進行運動。

進一步地，機器視覺飛行系統還包括第一燈源以及第二燈源，第一燈源位于半透半反射鏡的反射面的一側，而第二燈源位于半透半反射鏡的透射面的一側。

進一步地，拾取頭完成拾取芯片并處于上極限位置后，拾取頭沿導軌向基板的方向運動直至CCD相機的鏡頭對準基板，此時保持第二燈源關閉，打開第一燈源，從而觸發CCD相機進行拍照并發送至分析處理模塊進行處理，分析處理模塊計算并發送控制信號至運動控制機構，從而控制拾取頭對芯片進行位置和角度校準。