基于hough变换的高精度机器视觉对准系统的研究

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1、基于Hough变换的高精度机器视觉对准系统的研究麵陆向宁大学机电工程学院华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室随着集成电路特征尺寸的不断减小，T/0引脚数日益增加。对于高密度封装，尤其是2.5D/3D封装屮，电子元件和基底快速而准确的对准十分关键。利用高性能CCD搭建了一套精密的光学视觉对准系统，并采用Hough变换算法对芯片和基底进行对准试验。采集的图像经过去噪预处理后采用形态学边缘检测方法提取对齐标记，并通过Hough变换得到4组平行直线，然后计算基底的位移和旋转角度并完成对准。使用Matlab编程配

2、准，程序运行吋间约为4.2s,旋转参数的误差小于1.2°，x和y轴的平移误差均小于lpixel。试验结果表明基于llough变换算法的光学视觉对准系统可以快速而精确地实现芯片和基底对准，满足1C封装需求。关键词：对准系统;霍夫变换;机器视觉;倒装芯片;基金：国家自然科学基金(51305179)High-precisionalignmentsystemofmachinevisionbasedonHoughtransformWeiLiGuoYujingLuXiangningProvincialExperimenta

3、lTeachingdemonstrationCenterofMechanicalEngineering，TangshanCollege;SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，JiangsuNormalUniversity;Abstract：Astheintegratedcircuit(IC)characteristicsizecontinuestodecrease,thenumberofI/Opinsisincreasing.Forhigh-densitypackag

4、ing，especiallyin2.5D/3Dpackages,fastandaccuratealignmentofelectroniccomponentsandsubstratesiscritical.Apreciseopticalvisionalignmentsystemwassetupbyusingthehighprecisionchargecoupleddevice(CCD)，andtheHoughtransformalgorithmwasutilizedtocalibratethechipandthe

5、substrate.Theimagecapturedwaspreprocessedtoremovethenoise,andthealignmentmarkswereextractedbyusingmorphologicaledgedetectionmethod,and4setsofparallelstraightlineswereobtainedbyHoughtransform.Finally,thedisplacementandtherotationangleofthesubstratewerecalcula

6、tedandthealignmentwascompleted.TherunningtimeoftheMatlabprogramisabout4.2s,therotationparametererroris1essthan1.2°，xandyaxistranslationerrorsare1essthan1pixel.TheexperimentalresultsdemonstratethattheopticalvisualalignmentsystembasedontheHoughtransformalgorit

7、hmcanrealizechipandsubstratealignmentquicklyandaccuratelytomeettheICpackagingrequirements.Keyword：alignmentsystem;Houghtransform;machinevision;flip-chip;引言随着光电信息技术的发展，机器视觉在微电子制造领域应用广泛，如信息采集、自动检测和信号分类等领域，尤其是精度要求较高的微电子制造设备屮电子元器件的对准和定位。另外在集成电路后端检验和封装生产设备中，阁像处理技

8、术是完成模式识别和伺服控制的重要手段。自动封装设备结构十分复杂，而其中的视觉对准系统尤为重要UL视觉自动对准技术包括主动和被动两种对准方式。其中主动式对准系统要求待对准物体充分接近，并成像于同一个视场当中，该技术虽然能够计算出组装精度，但对准耗时过长。而被动式对准系统采用间接方式，不是直接将两个器件对准，而是让器件和棊底分别对准m。被动式对准方法因对准精度高、用时短而广泛应用。对准过程