CN104020222A - 全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测*** - Google Patents

全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测***，该***根据形状与纹理特征提取出焊区区域；对焊区区域图像进行二值化处理；通过图像形态处理得到包括焊线与焊点在内的整个引线轮廓；针对引线轮廓与焊区边缘的相对位置关系进行分析对比，分析是否漏焊、是否断线、焊点丝头是否超过焊区边缘。一旦有检验不合格项，则发送给工控机一个不合格标志位，工控机查询到此标志位后控制标记手电机进行标记动作。如未发现上述问题，则发送给工控机一个检测合格标志位，控制后续工作继续进行。本发明克服了人工抽检可靠性低、耗时长、检测结论以点带面的弊端，极大的缩短了生产周期，提高了生产效率，实现了高可靠性、高速度的键合生产。

Description

全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测***
技术领域
本发明涉及一种用于全自动超声波铝丝压焊设备的焊接质量在线检测***。
背景技术
目前的铝丝压焊设备大多只完成引线的焊接，对于焊点质量的检测和判断往往通过人工抽查的方式或者另外采购昂贵的检测设备。人工抽查方式受外界面因素以及人工视觉的局限性和易疲劳性影响，这样的检测过程往往不可靠，耗时长；专业检测设备采购成本高、占用生产场地且由于检测过程往往带有破坏性因此也大多只能采用抽检的方式。随着大规模集成电路封装密度的进一步提高，检测过程全自动化将是大势所趋。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种能够实现产品的在线监测，可靠性好、耗时短的全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测***。
为了解决上述问题，本发明的全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测***包括：
存储模块：用于存储焊区图像模板，引线长度设定值Lm，焊区区域引线面积设定值S、丝尾长度设定值Lw、丝头超出允许值Lt；
CCD图像传感器接口模块：用于接收CCD相机采集的当前检测目标图像；
图像处理模块：将采集的当前检测目标图像进行滤波与二值化处理，引线长度设定值Lm作为确定搜索区域的约束条件；若二值化后所得整个视场内的引线长度大于长度设定值Lm，则将引线长度与引线丝头下方焊区模板高度之和作为搜索区域的高，将图像宽作为搜索区域的宽确定搜索区域；将图像送入焊区区域分离模块；若整个视场内的引线长度小于长度设定值Lm，则没有符合条件的搜索区域，输出不合格标志；
焊区区域分离模块：将搜索区域内的原始图像作为待匹配图像，与存储模块的焊区模板进行匹配，从而得到焊区区域；
焊区区域二值化处理模块；用于对焊区区域图像进行二值化处理；
漏焊检测模块：针对二值化处理后的焊区区域进行漏焊检测；通过图像形态处理得到焊区区域内整个引线轮廓；将引线与区域背景分离并计算焊区区域内的引线面积，若引线面积计算值小于等于引线面积设定值S，则确定漏焊，输出一个不合格标志位；若引线面积计算值大于焊线面积设定值S，则进入图像形态处理模块；
图像形态处理模块：对搜索区域进行图像形态处理得到完整引线路径，并进一步得到焊点、丝尾和丝头；将包括焊点、丝尾和丝头的引线路径覆盖区域作为潜在区域；
潜在区域分割模块：根据焊区区域的信息对潜在区域进行分割，得到以焊区区域的轮廓线为分割基准的各分割区域；
检测分析模块：对经过区域分割的潜在区域的图像边缘进行边缘平滑与提取，得到3个大的分块区域，即丝尾区域、焊点区域和丝头区域；然后将丝尾区域、焊点区域和丝头区域与预先设定的检测标准相比较，若丝尾区域长度小于设定值Lw、焊点区域超出焊区区域的轮廓线、或者丝头区域部分超出焊区区域并大于设定的允许值Lt则输出一个不合格标志位；否则输出一个合格标志位。
所述存储模块还存储有焊点区域中心位置偏差阈值σ；检测分析模块同时判断焊点区域中心位置与焊区区域中心位置偏差是否大于阈值σ，若是则输出一个不合格标志位。
本发明根据形状与纹理特征提取出焊区区域；对焊区区域图像进行二值化处理；通过开闭操作以及腐蚀与交、补、差运算等图像形态处理得到包括焊线与焊点在内的整个引线轮廓；针对引线轮廓与焊区边缘的相对位置关系进行分析对比，分析是否漏焊；分析是否断线；分析焊点丝头是否超过焊区边缘；分析键合中心位置是否超出允许范围。一旦有检验不合格项，则检测程序发送给工控机一个不合格标志位，工控机查询到此标志位后控制标记手电机进行标记动作。如经检测未发现上述问题，则检测程序发送给工控机一个检测合格标志位，工控机控制后续工作继续进行。本发明克服了人工抽检可靠性低、耗时长、检测结论以点带面的弊端，极大的缩短了生产周期，提高了生产效率，将生产与检验集成化，对所有产品进行质量监测，实现了高可靠性、高速度的键合生产。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测设备的结构示意图。
图2为本发明的全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测***结构框图。
图3为搜索区域二值化图像。
图4为经区域分割后的搜索区域二值化图像，也是一种焊接不合格情形的图像。
图5、图6分别为另外焊接不合格的二种情形图像。
图7为焊接合格图像。
具体实施方式
如图1所示，全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测设备包括CCD相机1，光纤传感器2，图像采集卡3，工控机4、标记手5；所述CCD相机1位于光纤传感器2的上方；光纤传感器2安装在输片轨道6上，其输出通过图像采集卡3连接到工控机4；标记手5固定在输片轨道6的一侧，其输出与工控机4连接。当检测目标(可以是芯片、器件或含有键合区域的元件等)随引线框架沿输片轨道被传输到光纤传感器2上方时，光纤传感器2被遮挡，其输出信号从高电平变成低电平，该低电平信号通过图像采集卡3传输到工控机4，即工控机4输入信号有1变成0。工控机4查询到低电平信号后，控制CCD相机1采集当前图像。采集到的图像传给工控机进行分析处理。若有焊接检验不合格项，则由工控机4控制标记手电机7使之带动标记手5在该检测目标上作出标记；若检测未发现有不合格项，则工控机4控制后续工作继续进行。
本发明的全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测***为工控机内软***，如图2所示，包括存储模块、CCD图像传感器接口模块、图像处理模块、焊区区域分离模块、焊区区域二值化处理模块、漏焊检测模块、图像形态处理模块、潜在区域分割模块、检测分析模块。各模块具体工作原理如下：
存储模块：存储有焊区图像模板，引线长度设定值Lm，焊区区域引线面积设定值S，丝尾长度设定值Lw，焊点区域中心位置偏差阈值σ，丝头超出允许值Lt，焊区图像模板为预先选定的一幅焊区图像，该焊区图像的边缘对应于印制导线边缘(例如电子标签芯片的四周印制导线)，此图像应清晰，边缘完整。
CCD图像传感器接口模块：用于接收CCD相机采集的当前检测目标图像。
图像处理模块：将采集的当前检测目标图像进行滤波与二值化处理；由于采用黑白相机，所以成像后焊区位置灰度高，焊线部分灰度值低；可以根据焊区与焊线的灰度特征提取出搜索区域11(如图3所示)；具体如下：将引线长度设定值Lm作为确定搜索区域11的约束条件；若二值化后所得整个视场内引线长度大于长度设定值Lm,则将引线长度与引线丝头下方焊区模板高度之和作为搜索区域11的高(即搜索区域11的高＝引线长度+焊区模板高度)，将图像宽作为搜索区域11的宽确定搜索区域11(之所以加模板高度值是为了将焊接区域更稳妥的包含进来，否则焊点在焊区偏下方时，搜索区域中没有完整的焊区信息)，以图像宽作为区域的宽确定搜索区域11。将图像送入焊区区域分离模块；若整个视场内引线长度小于长度设定值Lm，则没有符合条件的搜索区域11，认为漏焊或者焊点断裂，输出不合格标志。
焊区区域分离模块：将搜索区域11内的原始图像与焊区图像模板进行匹配；根据形状与纹理特征提取出焊区区域12。
焊区区域二值化处理模块：对焊区区域12图像进行二值化处理。
漏焊检测模块：针对二值化处理后的焊区区域12进行漏焊检测；通过开闭操作以及腐蚀与交、补、差运算等图像形态处理得到焊区区域12内整个引线轮廓(焊区区域12内的黑色区域)；然后将焊区区域12内的整个引线与区域背景分离并计算引线面积，若焊区区域12内的引线面积计算值小于等于引线面积设定值S，则确定漏焊，输出一个不合格标志位；若引线面积计算值大于焊线面积设定值S，则进入图像形态处理模块；
图像形态处理模块：对搜索区域11进行图像形态处理，得到引线轮廓，并进一步得到丝尾31、焊点32和丝头33；并将包括丝尾31、焊点32和丝头33在内的完整引线路径覆盖区域作为潜在区域13；
潜在区域分割模块：根据焊区区域12的信息对潜在区域13进行分割，进而实行Blob分析，对潜在区域13进行腐蚀与膨胀及交、差、补运算，得到以焊区区域12的轮廓线为分割基准的各分割区域21、22、23；
检测分析模块：对经过区域分割的潜在区域13的图像边缘进行平滑与边缘提取并删除干扰小区19，得到3个大的分块区域，即丝尾区域、焊点区域和丝头区域；然后将丝尾区域、焊点区域和丝头区域与预先设定的检测标准相比较，若丝尾区域长度小于设定值Lw、焊点区域超出焊区区域12的轮廓线(如图6所示)、焊点区域中心位置与焊区区域12中心位置偏差大于阈值σ(图5所示)、或者丝头区域部分超出焊区区域12并大于设定的允许值Lt(如图4所示)则输出一个不合格标志位；否则输出一个合格标志位(如图7所示为焊接合格图像)。
丝尾区域、焊点区域和丝头区域分别为经区域分割后再通过平滑与边缘提取的丝尾、焊点和丝头。

Claims (2)

1.一种全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测***，其特征在于包括： 
存储模块：用于存储焊区图像模板，引线长度设定值Lm，焊区区域引线面积设定值S、丝尾长度设定值Lw、丝头超出允许值Lt； 
CCD图像传感器接口模块：用于接收CCD相机采集的当前检测目标图像； 
图像处理模块：将采集的当前检测目标图像进行滤波与二值化处理，引线长度设定值Lm作为确定搜索区域(11)的约束条件；若二值化后所得整个视场内的引线长度大于长度设定值Lm，则将引线长度与引线丝头下方焊区模板高度之和作为搜索区域(11)的高，将图像宽作为搜索区域(11)的宽确定搜索区域(11)；将图像送入焊区区域分离模块；若整个视场内的引线长度小于长度设定值Lm，则没有符合条件的搜索区域(11)，输出不合格标志； 
焊区区域分离模块：将搜索区域(11)内的原始图像作为待匹配图像，与存储模块的焊区模板进行匹配，从而得到焊区区域(12)； 
焊区区域二值化处理模块；用于对焊区区域图像进行二值化处理； 
漏焊检测模块：针对二值化处理后的焊区区域(12)进行漏焊检测；通过图像形态处理得到焊区区域(12)内整个引线轮廓；将引线与区域背景分离并计算焊区区域(12)内的引线面积，若引线面积计算值小于等于引线面积设定值S，则确定漏焊，输出一个不合格标志位；若引线面积计算值大于焊线面积设定值S，则进入图像形态处理模块； 
图像形态处理模块：对搜索区域(11)进行图像形态处理得到完整引线路径，并进一步得到焊点、丝尾和丝头；将包括焊点、丝尾和丝头的引线路径覆盖区域作为潜在区域(13)； 
潜在区域分割模块：根据焊区区域(12)的信息对潜在区域(13)进行分割，得到以焊区区域(12)的轮廓线为分割基准的各分割区域； 
检测分析模块：对经过区域分割的潜在区域(13)的图像边缘进行边缘平 滑与提取，得到3个大的分块区域，即丝尾区域、焊点区域和丝头区域；然后将丝尾区域、焊点区域和丝头区域与预先设定的检测标准相比较，若丝尾区域长度小于设定值Lw、焊点区域超出焊区区域(12)的轮廓线、或者丝头区域部分超出焊区区域(12)并大于设定的允许值Lt则输出一个不合格标志位；否则输出一个合格标志位。 
2.根据权利要求1所述的全自动超声波铝丝压焊机焊接质量检测***，其特征在于所述存储模块还存储有焊点区域中心位置偏差阈值σ；检测分析模块同时判断焊点区域中心位置与焊区区域(12)中心位置偏差是否大于阈值σ，若是则输出一个不合格标志位。 
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