[發明專利]一種分層并行計算的芯片管腳在線視覺檢測系統及其方法

有效

• 申請號: 201710995093.X
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107767372B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 張鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州茂特斯自動化設備有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T5/00
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 閔東

本發明公開了一種分層并行計算的芯片管腳在線視覺檢測系統及其方法，該系統分為底層處理平臺和上層處理平臺，底層處理平臺主要負責芯片圖像的讀入、預處理，對存在明顯缺陷的芯片進行剔除，上層處理平臺主要負責對芯片管腳圖像進行更復雜的缺陷計算。本發明的檢測方法是將芯片視覺信號的計算內容按先后順序及復雜程度分為不同計算層次，并分攤到對應的并行計算平臺，底層處理平臺則保證在較快速度下判斷是否有明顯缺陷，而對于需進一步計算判斷的，則通過上層處理平臺并行進行處理，最終保證了處理速度的實時響應。本發明實現了多管腳芯片的在線檢測，具有良好的擴展能力，適應了當前對處理速度及精度要求不斷提高的芯片制造業在線檢測需求。

技術領域

本發明芯片封裝檢測技術領域，具體涉及一種分層并行計算的芯片管腳在線視覺檢測系統及其方法。

背景技術

目前現有的芯片管腳尺寸的視覺檢測線，其裝置往往采用單一的計算平臺，完成從圖像預處理，到缺陷檢測，再到分選動作實現等的工作。但隨著集成電路制造的飛速發展，封裝式樣不斷增加，管腳數目也隨需要在提高，這導致一般的視覺檢測線難以應付當前及今后的發展需要。因此，如何解決當前芯片管腳尺寸檢測線所面臨的計算內容日益復雜、計算量不斷增加、實時性難以保證，計算精度也因此受到影響等問題，以及如何提高處理的在線能力及擴展性，成為急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的提供一種分層并行計算的芯片管腳在線視覺檢測系統及其方法，以實現多管腳芯片的在線檢測，具有良好的擴展能力，能夠適應當前對處理速度及精度要求不斷提高的芯片制造業在線檢測需求。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種分層并行計算的芯片管腳在線視覺檢測系統，根據所需要計算的內容分為底層處理平臺和上層處理平臺兩個部分（按需求還可以擴展）；

所述底層處理平臺由FPGA實現，其完全采用硬件并行計算，由于開發不像高級語言那么容易編程調試，因此只適合負責芯片圖像數據的讀入，芯片圖像的預處理，對存在明顯缺陷的芯片進行剔除，以及將定位好的芯片管腳圖像傳輸給所述上層處理平臺；

所述的芯片圖像的預處理的具體內容為：

首先對芯片圖像進行中值濾波，以平滑掉各種奇異突變，達到對圖像邊緣保持較好非線性的圖像增強的效果（與最小均方濾波、平均值濾波相比，中值濾波可以克服圖像濾波后細節模糊的缺陷，考慮到實際處理速度、處理速度和器件資源要求，采用3×3鄰域窗口的計算方式）；

然后利用邊緣沿檢測算法對芯片管腳邊緣進行提取（在此采用Sobel算法，該算法在FPGA硬件上容易實現，且能夠平滑一定的噪聲，邊沿檢測效果較好，畫面每秒傳輸幀數能達到500fps），在芯片管腳定位出來以后，如果發現不是均勻分布，則說明該芯片存在缺陷，需要剔除；如果發現是均勻分布的，則說明該芯片沒有存在明顯缺陷，可將定位好的芯片管腳圖像傳輸給所述上層處理平臺，進行更復雜的缺陷計算；

所述上層處理平臺由CPU+GPU的架構實現，其中，GPU采用GPU的并行計算體系，該計算體系完美支持opencv等計算平臺，同時其主頻、內存等可以更快更大，因此適合負責對提取的芯片管腳圖像進行更復雜的缺陷計算，而且還不影響處理速度；CPU負責芯片圖像及其數據的傳輸，芯片缺陷計算的控制以及芯片管腳檢測結果的存儲；

所述的缺陷計算的具體內容為：

為了保證檢測實用性，采用亞像素定位算法，首先測算芯片管腳邊緣中心點的位置，并根據這些中心點的位置計算出包括管腳寬度、管腳間距、管腳共面度、長度偏差在內的所需的計算結果，然后利用側視圖得到棧高，由此計算棧高分布狀態，表征共面度的特性。

所述的缺陷計算的計算過程包括如下幾方面：每個管腳連通域的搜索確定，基于一維灰度矩的亞像素邊緣定位，以及利用該精確定位值的封裝管腳參數計算；