引脚共面度的高精度三维检测与识别方法研究

发布时间：2020-04-09 05:14

【摘要】：在电路板表面贴装(SMT)生产工艺中,为保证贴装质量,对芯片引脚的共面度有着较高的精度要求。传统的接触式检测方式不仅存在着检测效率低的缺点,而且由于检测时需要接触芯片引脚,往往会导致芯片引脚的损坏,已经不能满足当前芯片检测高效、高精度、低成本的检测要求。本文开发了一套针对SOP封装的芯片引脚共面度非接触式三维检测系统,主要完成了以下内容:(1)通过分析检测需求,选择出合适的线激光传感器和二维位移平台搭建了一套高精度三维扫描系统用于采集芯片的三维点云数据。(2)对芯片点云数据进行坐标矫正、滤波、精简等点云预处理。其中,坐标矫正是指根据线激光传感器的光路结构,对采集到的点云的X坐标进行矫正;采用一种基于密度的方式对点云中的离群点进行滤除,并采用双边滤波算法对点云表面进行光顺滤波,消除点云表面的不规则点;研究了基于体素栅格下采样的点云精简和基于曲率特征的点云精简,最后根据所采集到的点云的实际情况,选用基于体素栅格下采样的方式对点云数据进行精简。(3)对芯片点云进行分割并对芯片引脚进行定位。采用随机采样一致性算法(RANSAC)进行平面分割,以实现将芯片引脚部分的点云单独提取出来;详细研究了 K均值聚类算法的优缺点,采用一种改进后的K均值聚类算法实现了芯片各个引脚的定位。(4)利用最小二乘法拟合出芯片各个引脚所在的平面,计算各引脚到拟合平面的距离,最终实现了对芯片引脚共面度的评价。实验结果表明,本文所采用的方法能够很好的实现芯片引脚共面度的检测,满足了非接触、高精度的检测要求。
【图文】：

精度的测量要求。逡逑２．２．２二维位移平台的选择逡逑设线激光传感器所测高度方向为Ｚ，线方向为Ｘ，如图２－４所示。使用线激逡逑光传感器，我们仅能够得到待测物体表面一条线上点的Ｘ坐标和Ｚ坐标，因此逡逑需要添加一个位移机构来实现Ｙ方向的移动以获取物体整个表面的点云数据。逡逑同时，考虑到所选用的线激光传感器在Ｘ方向上的测量范围为３２ｍｍ，为了扩展逡逑其在Ｘ方向上的测量范围，，本文所搭建的系统选用海德星高精度压电二维位移逡逑平台作为Ｙ轴方向的位移机构，当必要时也可进行Ｘ方向的移动以实现较大尺逡逑１２逡逑

逡逑寸物体表面三维点云的扫描，如图２－５所示。逡逑线激光传感器逡逑ｇＨ逡逑Ｔ？ｂｂ｜｜逡逑Ｚ／ｍｍ邋Ａ逦ｙｍｍｇ逡逑＂ｉ逡逑／ｉｉ邋ｎ＼＼逡逑ｔｎ邋ｉ＇逡逑／／／！＇、＇、、、逡逑／／／！＼＼＼逡逑／邋／邋；邋！邋＼邋＼邋＼逡逑／邋／邋／邋！邋＼邋＼邋＼逡逑／邋／邋＼邋＼邋＼逡逑／邋／邋／邋＼邋＼逡逑／邋／邋！、、、、、、、逡逑／邋／邋ｉ邋ｉ邋＼邋＼邋＼逡逑／邋／邋／逦Ｊ逦＼邋＼逡逑／邋？？逦Ｉ逦！逦＼逦＼邋＼逡逑Ｐ＇邋Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐａ邋Ｐｉ邋Ｐｉ，邋Ｐｉ邋Ｘ／ｍｍ逡逑＾邋Ｙ／ｍｍ逡逑图２－４基于线激光传感器的空间坐标的建立逡逑．Ｗ＇吻逡逑作N邋？逡逑图２－５海德星高精度压电二维位移平台逡逑该压电二维位移平台使用压电马达进行驱动，采用交叉滚柱直线导轨保证运逡逑动沿直线运行。同时，它利用全闭环光删反馈进行位置定位，最小运动步长为逡逑５０ｎｍ，重复定位精度小于０．５ｐｍ，和线激光传感器相互配合，满足高精度的检逡逑测要求。逡逑整个系统的硬件连接如图２－６所示。逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN41

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本文编号：2620338