集成电路切筋系统的视觉检测控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种视觉检测装置的控制系统及方法，特别是一种用于集成电路切筋系统的视觉检测控制系统及方法。

背景技术

集成电路的切筋工序是集成电路的生产过程中的其中一道工序，如图1所示的一种集成电路封装后未切筋之前的集成电路料片结构示意图，在没有进行切筋之前，集成电路的引脚之间还连有筋，必须把筋去掉后才能恢复每个引脚的独立性，所以集成电路的生产过程中就设有切筋这一道工序。切筋就是将把集成电路的引脚连在一起的金属切掉。目前，切筋工序都是由集成电路切筋机器来完成。

由于在集成电路切筋工序之前已经进行了好几道工序，所以到了切筋过程中难免会出现产品中混有其他型号的产品以及产品放置方向错误等问题。而集成电路的切筋过程使用的是自动切筋机器，切筋速度快、效率高、产能大，但是，一但出现集成电路料片被放错方向或被混入其它不同型号的集成料片时将会造成切筋失败，从而破坏集成电路或损坏切筋机器，所以必须要保证进入切筋装置的集成电路料片放置的方向正确以及符合预先规定的规格，以免造成严重的经济损失和误时误工。为解决这一问题目前的做法大多都是采用人工检查的方法，不仅如此，在集成电路的切筋过程中还要分配人手定时地对切筋后的产品进行抽检，检查切筋是否合格，如果出现问题必须及时更换切筋装置或对切筋机器进行相应的检修，否则会造成大规模的返工甚至产品报废。但是由人力进行抽检，速度慢，不能及时反映集成电路切筋后的情况，而且增加了企业的人力及财务成本。

发明内容

本发明的任务是：提供一种用于集成电路切筋系统的视觉检测控制系统及方法，对待切筋料片进行检测，确保待切筋料片进入集成电路切筋系统的切筋装置的待切筋料片的方向和型号都是正确的，对切筋后的料片进行检测，减少切筋不良的料片的出现。

本发明的技术方案如下：

一种集成电路切筋系统的视觉检测控制系统，其特征是：所述集成电路切筋系统的视觉检测控制系统包括可以在垂直方向上和水平方向上作直线运动的进料机械手、设置在进料机械手的抓手上的进料检测数字相机、用于判断待切筋料片到达进料检测数字相机的摄像位置的第一传感器、集成电路切筋系统的切筋装置出口处的切筋检测数字相机、用于判切筋后的料片到达切筋检测数字相机的摄像位置的第二传感器、和控制器，

控制器内设有图像处理模块、待切筋料片的标准图像信息和切筋后料片的标准图像信息，控制器控制进料机械手把待切筋料片送到集成电路切筋系统进料轨道的正上方，即进料检测数字相机的摄像位置，第一传感器感应到待切筋料片所处位置后把信号发送给控制器，控制器控制进料检测数字相机对待切筋料片进行摄像，控制器把进料检测数字相机获取的图像信息与控制器内的待切筋料片的标准图像信息进行对比分析，判断该待切筋 料片的方向和型号是否正确，如果该待切筋料片的方向和型号都正确，则控制器控制进料机械手把该待切筋料片送到集成电路切筋系统的进料轨道上，如果该待切筋料片的方向或型号不正确，则控制器控制进料机械手把该待切筋料片送入与本发明配合使用的错料盒中并控制进料机械手重新抓取新的待切筋料片，第二传感器感应到切筋后料片到达切筋检测数字相机的检测位置时，控制器控制切筋检测数字相机对该切筋后的料片进行摄像并把切筋检测数字相机获取的图像信息与切筋后料片的标准图像信息进行对比分析，判断该切筋后的料片是否符合要求，如果该切筋后的料片符合要求，则控制与本发明配合使用的收料装置把该切筋后的料片送入与本发明配合使用的收料盒中，如果完成切筋的料片不符合要求，则控制与本发明配合使用的整个集成电路切筋系统停止工作并发出报警信号。

所述进料检测数字相机只对待切筋料片的一个单元进行摄像，控制器根据进料相机获取的待切筋料片的部分图像信息判断料片的方向和型号是否正确。因为只须判断料片的其中一个单元是否与标准料片相符合就可以断定整个料片的方向和型号是否正确，所以仅取料片的特定位置来判断就行了，这样还可以缩短分析处理的时间，避免影响切筋系统的速度。

所述控制器通过分析待切筋料片上所设的椭圆孔的位置与标准料片上所设的椭圆孔的位置是否一致来确定待切筋料片的方向是否正确，通过分析待切筋料片上集成电路引脚的数量与标准料片上集成电路引脚的数量是否一致来确定待切筋料片的型号是否正确。只要料片的方向一旦放置错误，椭圆孔的位置就会发生变化，所以通过椭圆孔的位置来判断料片方向不仅准确且简单。不同型号的料片有可能用同一种料片架，所以还要判断料片中集成电路引脚的数量，如果引脚数一致，则可以判断为同一种料片。

所述控制器包括工业计算机和PLC，所述图像处理模块、待切筋料片的标准图像信息和切筋后料片的标准图像信息设置在工业计算机内，工业计算机通过取像卡或USB接口与进料检测数字相机和切筋检测数字相机连接，工业计算机通过工业控制I/O卡与PLC连接，第一传感器和第二传感器分别与PLC的输入端连接，PLC还设有分别与进料机械手和外配收料装置连接的控制输出端口。工业计算机可以适应苛刻的工业环境，如防震，防潮，可以长时间稳定工作。工业控制I/O卡安装在工业计算机的主板插槽上，取像卡安装在工业计算机的PCI插槽上。PLC是现在比较成熟的工业控制器件，具有较好的可靠性和稳定性。用工业计算机处理分析待切筋料片的方向和型号是否正确和切筋完成后的料片是否符合要求，性能稳定而且处理速度快，用PLC控制整个系统的运行，增强了整个系统可靠性和稳定性。

所述进料检测数字相机和切筋检测数字相机是工业CCD灰度相机。工业CCD灰度相机的分辨率从800×600到1600×1200，提供256级的灰度颜，曝光时间一般为0.01秒。

该视觉检测控制系统设有由直流LED阵列而成视觉检测光源，视觉光源包括进料检测视觉光源和切筋检测视觉光源，进料检测视觉光源设置在进料检测相机的摄像位置处并位于被检测料片的下方，采用背光源的照射方式，切筋检测视觉光源设置在切筋检测数字相机的摄像位置处并位于被检测料片的下方，采用背光源的照射方式。采用直流LED阵列作为光源，为进料检测数字相机和切筋检测数字相机提供稳定均匀的无闪烁光源。视照射的不同物件，按不同的光谱，可以选择不同颜的光源，如红光源，蓝光源，白光 源。按照射方式的不同，可以分为背光源及正光源。背光源就是被检测的产品位于光源的上方，而正光源则是光源位于被检测产品的上方。在本发明中，采用背光源的照射方式的效果比正光源好。

一种集成电路切筋系统的视觉检测控制方法，其特征是包括以下步骤：

(a)用机械手抓取待切筋料片；

(b)用进料检测数字相机对该待切筋的料片进行摄像；

(c)用图像处理模块把进料检测数字相机获取的图像信息与待切筋料片的标准图像信息进行比较分析，判断该待切筋料片的型号和方向是否正确；

(d)如果该待切筋料片的型号和方向都是正确的，则通过机械手把该待切筋料片放到进料轨道上；如果该待切筋料片的型号或方向是不正确的，则通过机械手把该待切筋料片放到错料盒中，并通过机械手抓取新的待切筋料片。

该方法还包括以下步骤：

(e)用切筋检测数字相机对切筋后的料片进行摄像；

(f)并用图像处理模块把切筋检测数字相机获取的图像信息与切筋后料片的标准图像信息进行比较分析，判断该切筋后料片是否符合切筋后的要求；

(g)如果该切筋后料片符合切筋后的要求，则把该切筋后料片放到收料盒中，如果该切筋后料片不符合切筋后的要求，则停止工作并检查导致该切筋后料片不符合切筋后要求的原因。

该方法对待切筋料片进行摄像时仅对待切筋料片的一个单元进行摄像或者仅取待切筋料片的一个单元与待切筋料片的标准图像信息进行比较分析；对切筋后料片进行摄像时仅对切筋后料片的一个单元进行摄像或者仅取切筋后料片的一个单元与切筋后料片的标准图像信息进行比较分析。

该方法通过分析被测待切筋料片上所设的椭圆孔的位置与标准料片上所设的椭圆孔的位置是否一致来确定待切筋料片的方向是否正确，通过分析被测待切筋料片上集成电路引脚的数量与标准料片上集成电路引脚的数量是否一致来确定待切筋料片的型号是否正确。

本发明的优点是：

1)在料片进入切筋装置进行切筋之前先把方向放置错误和不是同一型号的料片自动识别出来并自动把它送入错料盒中，避免把方向放置错误以及不同型号的料片送入切筋装置进行切筋时造成切筋模具的损坏，减少了切筋系统不必要的停机的次数。完成切筋后再对切筋后的料片进行检测，及时反映切筋结果的好坏，一旦发现不良产品立刻停机检查，有效的防止了大量不良产品的出现。提高工作效率，节省大量人力资源，提高了切筋系统的整体性能。

2)进料检测数字相机和切筋检测数字相机获取的图像信息采用工业计算机来处理，整个分析处理过程的全部时间不超过0.2秒，完全不影响集成电路切筋系统的运行速度。

3)判断切筋料片的方向和型号是否正确的准确率为99.97％以上，而判断切筋后的料片是否符合要求的准确率为99.99％以上。

4)用自动化的检测和处理，大大提高了工作效率，而且节省大量的人力资源。

附图说明

图1是集成电路生产中的一种集成电路料片切筋前的结构示意图；

图2是本发明控制系统应用于集成电路切筋系统上的结构示意图；

图3是本发明控制系统的结构原理方框图；

图4是本发明方法的流程图。

具体实施方式

一种集成电路切筋系统的视觉检测控制系统，如图2、3所示，包括可以在垂直方向上和水平方向上作直线运动的进料机械手3、设置在进料机械手3的抓手上的进料检测数字相机1、用于判断待切筋料片到达进料检测数字相机1的摄像位置的第一传感器、集成电路切筋系统的切筋装置6出口处的切筋检测数字相机7、用于判切筋后的料片到达切筋检测数字相机的摄像位置的第二传感器、和控制器，

控制器内设有图像处理模块、待切筋料片的标准图像信息和切筋后料片的标准图像信息，控制器控制进料机械手3把待切筋料片送到集成电路切筋系统进料轨道4的正上方，即进料检测数字相机1的摄像位置，第一传感器感应到待切筋料片所处位置后把信号发送给控制器，控制器控制进料检测数字相机对待切筋料片进行摄像，控制器把进料检测数字相机1获取的图像信息与控制器内的待切筋料片的标准图像信息进行对比分析，判断该待切筋料片的方向和型号是否正确，如果该待切筋料片的方向和型号都正确，则控制器控制进料机械手3把该待切筋料片送到集成电路切筋系统的进料轨道4上，如果该待切筋料片的方向或型号不正确，则控制器控制进料机械手3把该待切筋料片送入与本发明配合使用的错料盒5中并控制进料机械手3重新抓取新的待切筋料片，第二传感器感应到切筋后料片到达切筋检测数字相机7的检测位置时，控制器控制切筋检测数字相机7对该切筋后的料片进行摄像并把切筋检测数字相8机获取的图像信息与切筋后料片的标准图像信息进行对比分析，判断该切筋后的料片是否符合要求，如果该切筋后的料片符合要求，则控制与本发明配合使用的收料装置把该切筋后的料片送入与本发明配合使用的收料盒中9，如果完成切筋的料片不符合要求，则控制与本发明配合使用的整个集成电路切筋系统停止工作并发出报警信号。

进料检测数字相机1只对待切筋料片的一个单元进行摄像，控制器根据进料相机1获取的待切筋料片的部分图像信息判断料片的方向和型号是否正确。因为只须判断料片的其中一个单元是否与标准料片相符合就可以断定整个料片的方向和型号是否正确，所以仅取料片的特定位置来判断就行了，这样还可以缩短分析处理的时间，避免影响切筋系统的速度。

控制器通过分析待切筋料片上所设的椭圆孔的位置与标准料片上所设的椭圆孔的位置是否一致来确定待切筋料片的方向是否正确，通过分析待切筋料片上集成电路引脚的数量与标准料片上集成电路引脚的数量是否一致来确定待切筋料片的型号是否正确。只要料片的方向一旦放置错误，椭圆孔的位置就会发生变化，所以通过椭圆孔的位置来判断料片方向不仅准确且简单。不同型号的料片有可能用同一种料片架，所以还要判断料片中集成电路引脚的数量，如果引脚数一致，则可以判断为同一种料片。

控制器包括工业计算机和PLC，所述图像处理模块、待切筋料片的标准图像信息和切筋后料片的标准图像信息设置在工业计算机内，工业计算机通过取像卡或USB接口与进料检测数字相机1和切筋检测数字相机7连接，工业计算机通过工业控制I/O卡与PLC连接，第一传感器和第二传感器分别与PLC的输入端连接，PLC还设有分别与进料机械手3和外配收料装置连接的控制输出端口。工业计算机可以适应苛刻的工业环境，如防震，防潮，可以长时间稳定工作。工业控制I/O卡安装在工业计算机的主板插槽上，取像卡安装在工业计算机的PCI插槽上。建议工业计算机至少具有以下配置：Pentium4 3.0G的CPU，内存256MB，硬盘40G，2个PCI插口，2个USB接口。其中硬盘分配表建议选用NTFS格式。PLC是现在比较成熟的工业控制器件，具有较好的可靠性和稳定性。用工业计算机处理分析待切筋料片的方向和型号是否正确和切筋完成后的料片是否符合要求，性能稳定而且处理速度快，用PLC控制整个系统的运行，增强了整个系统可靠性和稳定性。

进料检测数字相机和切筋检测数字相机是工业CCD灰度相机。工业CCD灰度相机的分辨率从800×600到1600×1200，提供256级的灰度颜，曝光时间一般为0.01秒。

该视觉检测控制系统设有由直流LED阵列而成视觉检测光源，视觉光源包括进料检测视觉光源和切筋检测视觉光源，进料检测视觉光源设置在进料检测相机1的摄像位置处并位于被检测料片的下方，采用背光源的照射方式，切筋检测视觉光源设置在切筋检测数字相机7的摄像位置处并位于被检测料片的下方，采用背光源的照射方式。采用直流LED阵列作为光源，为进料检测数字相机1和切筋检测数字相机7提供稳定均匀的无闪烁光源。视照射的不同物件，按不同的光谱，可以选择不同颜的光源，如红光源，蓝光源，白光源。按照射方式的不同，可以分为背光源及正光源。背光源就是被检测的产品位于光源的上方，而正光源则是光源位于被检测产品的上方。在本发明中，采用背光源的照射方式的效果比正光源好。

PLC控制进料机械手3左移到送料盒2的正上方，下移，抓起待切筋料片，上移，右移，第一传感器感应到待切筋料片到达集成电路切筋系统的进料轨道4的正上方时，即到达进料检测数字相机的摄像位置时，PLC向工业计算机发送命令进料检测数字相机1进行摄像的信号，工业计算机控制进料检测数字相机1进行摄像，工业计算机根据进料检测数字相机1获取的图像信息判断料片的方向和型号是否正确并把判断结果发送给PLC，如果方向型号都正确，PLC控制进料机械手3下移把料片放到进料轨道4上，如果方向或型号不正确则控制进料机械手3继续右移到错料盒5的正上方，下移，把料片放进错料盒5，并让集成电路切筋系统发出提示信息，进料机械手3重新到送料盒2中抓取新的待切筋料片。

第二传感器感应到切筋后料片到达切筋检测数字相机7的摄像位置，即切筋装置的出口处，PLC向工业计算机发送命令切筋检测数字相机7摄像的信号，工业计算机控制切筋检测数字相机7进行摄像，工业计算机根据切筋检测数字相机7获取的图像信息判断切筋后料片是否符合要求并把判断结果输给PLC，如果符合要求则被定为良品，PLC控制收料装置把该料片送入收料盒8，如果不符合要求则被定为不良品，PLC控制整个集成电路切筋系统停止工作并发出报警声响引起操作员的注意，这时说明切筋过程中出现了问题，由技术操作员进行检修看是切筋装置6的切筋模具出现磨损还是其它原因引起的故障，等处理完故障后便可继续投入正常的生产工作。

一种集成电路切筋系统的视觉检测控制方法，包括以下步骤：

(a)用机械手抓取待切筋料片；

(b)用进料检测数字相机对该待切筋的料片进行摄像；

(c)用图像处理模块把进料检测数字相机获取的图像信息与待切筋料片的标准图像信息进行比较分析，判断该待切筋料片的型号和方向是否正确；

(d)如果该待切筋料片的型号和方向都是正确的，则通过机械手把该待切筋料片放到进料轨道上；如果该待切筋料片的型号或方向是不正确的，则通过机械手把该待切筋料片放到错料盒中，并通过机械手抓取新的待切筋料片。

该方法还包括以下步骤：

(e)用切筋检测数字相机对切筋后的料片进行摄像；

(f)并用图像处理模块把切筋检测数字相机获取的图像信息与切筋后料片的标准图像信息进行比较分析，判断该切筋后料片是否符合切筋后的要求；

(g)如果该切筋后料片符合切筋后的要求，则把该切筋后料片放到收料盒中，如果该切筋后料片不符合切筋后的要求，则停止工作并检查导致该切筋后料片不符合切筋后要求的原因。

该方法对待切筋料片进行摄像时仅对待切筋料片的一个单元进行摄像或者仅取待切筋料片的一个单元与待切筋料片的标准图像信息进行比较分析；对切筋后料片进行摄像时仅对切筋后料片的一个单元进行摄像或者仅取切筋后料片的一个单元与切筋后料片的标准图像信息进行比较分析。

该方法通过分析被测待切筋料片上所设的椭圆孔的位置与标准料片上所设的椭圆孔的位置是否一致来确定待切筋料片的方向是否正确，通过分析被测待切筋料片上集成电路引脚的数量与标准料片上集成电路引脚的数量是否一致来确定待切筋料片的型号是否正确。