CN112419224B - 一种球形引脚芯片定位方法及*** - Google Patents

一种球形引脚芯片定位方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球形引脚芯片定位方法及***，首先构建球形引脚芯片模板图像，采用球形引脚芯片二值化图片进行相关性匹配，定位到球形引脚芯片的粗略位置。然后根据与球形引脚芯片二值化图片相关性最大的图片获得最小外接矩形直线方程，计算连通区域到所述最小外接矩形直线方程的距离值，同时根据距离值确定连通区域图像的连通区域最小外接矩形，最后根据连通区域最小外接矩形完成所述球形引脚芯片定位。本发明通过对球形引脚芯片二值化图片进行相关性匹配定位到球形引脚芯片的粗略位置，然后根据所述距离值来再次对球形引脚芯片进行定位，提高了在芯片检测对球形引脚芯片定位的鲁棒性，具有抗干扰能力强，准确性高和速度快的特点。

Description

一种球形引脚芯片定位方法及***
技术领域
本发明涉及贴片机视觉检测技术领域，特别是涉及一种球形引脚芯片定位 方法及***。
背景技术
在表面贴装设备中，常常使用视觉检测技术对芯片进行定位。由于芯片种 类繁多，在贴片机应用过程中发现，球形引脚芯片的视觉识别定位方法存在抗 干扰性差，精度差，速度慢等缺点，而且传统的球形芯片定位算法只有单次定 位的过程，导致定位精度差，在面对复杂的球形引脚芯片易出现废料率高等问 题。
发明内容
本发明的目的是提供一种球形引脚芯片定位方法及***，以解决传统的球 形芯片定位精度差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种球形引脚芯片定位方法，包括：
获取球形引脚芯片的参数信息；所述参数信息包括球形引脚芯片在x方向 上的焊球数目、球形引脚芯片在x方向上的引脚间距、球形引脚芯片在y方向 上的焊球数目和球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
根据所述参数信息建立球形引脚芯片模板图像；
将所述球形引脚芯片模板图像按照不同的旋转角度旋转，得到多个球形引 脚芯片模板旋转图像；
获取球形引脚芯片二值化图片；
将所述球形引脚芯片二值化图片与多个所述球形引脚芯片模板旋转图像 一一匹配，得到与所述球形引脚芯片二值化图片相关性最大的第一球形引脚芯 片模板旋转图像；
根据所述第一球形引脚芯片模板旋转图像，得到所述第一球形引脚芯片模 板旋转图像上的焊球的最小外接矩形；
根据所述最小外接矩形得到最小外接矩形直线方程；所述最小外接矩形直 线方程所表示的直线为所述最小外接矩形的边；
将所述第一球形引脚芯片模板旋转图像与所述球形引脚芯片二值化图片 重合，确定重合后的球形引脚芯片图像；
对所述重合后的球形引脚芯片图像中的球形引脚芯片二值化图片进行8 连通域标记，得到带有标号的连通区域图像；
计算所述带有标号的连通区域图像中的各个连通区域到所述最小外接矩 形的边的距离值；
根据所述距离值确定所述带有标号的连通区域图像的连通区域最小外接 矩形；所述连通区域最小外接矩形的位置为所述球形引脚芯片的位置。
可选的，所述根据所述参数信息建立球形引脚芯片模板图像，具体包括：
采用公式
Figure BDA0002588902520000021
确定所述球形引脚芯片模板图像的长和宽；其 中Tx为所述球形引脚芯片模板图像的长度，Ty为球形引脚芯片模板图像的宽 度，Bx为焊球在x方向上的边缘长度，Bx＝(Nx-1)Px，其中Nx表示球形引脚芯 片在x方向上的焊球数目，Px表示球形引脚芯片在x方向上的引脚间距，By为焊球在y方向上的边缘长度，By＝(Ny-1)Py，其中Ny表示球形引脚芯片在y 方向上的焊球数目，Py表示球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
根据公式
Figure BDA0002588902520000022
确定每个焊球中心在所述球形引脚芯片模 板图像中的位置；其中，Cn,x表示第n个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中 在x方向上的位置，Cm,y表示第m个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中在y 方向上的位置，n表示焊球在x方向上的序号，m表示焊球在y方向上的序号；
根据每个焊球中心在所述球形引脚芯片模板图像中的位置和所述球形引 脚芯片模板图像的长和宽建立所述球形引脚芯片模板图像。
可选的，所述将所述球形引脚芯片模板图像按照不同的旋转角度旋转，得 到多个球形引脚芯片模板旋转图像，具体包括：
获取所述球形引脚芯片模板图像的像素位置坐标(x1,y1)；
根据公式
Figure BDA0002588902520000031
确定所述球形引脚芯片模板旋转图像的 像素位置坐标(x0,y0)；其中，x0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置 的横坐标，y0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的纵坐标，x1为所 述球形引脚芯片模板图像的像素位置的横坐标，y1为所述球形引脚芯片模板图 像的像素位置的横坐标，α为旋转角度；
按照不同的旋转角度确定多个不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的 像素位置坐标，并根据多个不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置 坐标确定多个球形引脚芯片模板旋转图像。
可选的，所述获取球形引脚芯片二值化图片，之前还包括：
使用单通道黑白相机获取球形引脚芯片的灰度图片，对所述灰度图片采用 大津算法OTSU进行二值化处理，生成球形引脚芯片二值化图片。
可选的，所述将所述球形引脚芯片二值化图片与多个所述球形引脚芯片模 板旋转图像一一匹配，得到与所述球形引脚芯片二值化图片相关性最大的第一 球形引脚芯片模板旋转图像，具体包括：
采用公式
Figure BDA0002588902520000032
计算多个所述球形引脚芯片模 板旋转图像与所述球形引脚芯片二值化图片的相关性，其中Cα(x,y)为球形引 脚芯片二值化图片中在(x，y)位置处与球形引脚芯片模板旋转图像的相关性 的值，M(x′，y′)为球形引脚芯片模板旋转图像在(x′，y′)位置处的像素 值，I为球形引脚芯片二值化图片，x为球形引脚芯片二值化图片像素的横坐 标，y为球形引脚芯片二值化图片像素的纵坐标，x′为球形引脚芯片模板旋转 图像像素的横坐标，y′为球形引脚芯片模板旋转图像像素的纵坐标；
确定所述相关性最大的值所对应的球形引脚芯片模板旋转图像为所述第 一球形引脚芯片模板旋转图像。
可选的，所述根据所述第一球形引脚芯片模板旋转图像，得到所述第一球 形引脚芯片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形，具体包括：
获取所述第一球形引脚芯片模板旋转图像中的所有白色像素点构成的白 色像素集合；
将所述白色像素集合所对应的最小外接矩形，作为所述第一球形引脚芯片 模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形。
可选的，所述根据所述距离值确定所述带有标号的连通区域图像的连通区 域最小外接矩形，具体包括：
将所有小于焊球直径的所述距离值所对应的连通区域作为边界焊球位置；
获取所有所述边界焊球位置的中心所构成的中心位置集合；
根据所述中心位置集合，确定连通区域最小外接矩形。
一种球形引脚芯片定位***，包括：
芯片参数信息获取模块，用于获取球形引脚芯片的参数信息；所述参数信 息包括球形引脚芯片在x方向上的焊球数目、球形引脚芯片在x方向上的引脚 间距、球形引脚芯片在y方向上的焊球数目和球形引脚芯片在y方向上的引脚 间距；
球形引脚芯片模板图像建立模块，用于根据所述参数信息建立球形引脚芯 片模板图像；
球形引脚芯片模板旋转图像确定模块，用于将所述球形引脚芯片模板图像 按照不同的旋转角度旋转，得到多个球形引脚芯片模板旋转图像；
芯片二值化图片获取模块，用于获取球形引脚芯片二值化图片；
芯片二值化图片相关性匹配模块，用于将所述球形引脚芯片二值化图片与 多个所述球形引脚芯片模板旋转图像一一匹配，得到与所述球形引脚芯片二值 化图片相关性最大的第一球形引脚芯片模板旋转图像；
最小外接矩形确定模块，用于根据所述第一球形引脚芯片模板旋转图像， 得到所述第一球形引脚芯片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形；
最小外接矩形直线方程确定模块，用于根据所述最小外接矩形得到最小外 接矩形直线方程；所述最小外接矩形直线方程所表示的直线为所述最小外接矩 形的边；
球形引脚芯片图像重合模块，用于将所述第一球形引脚芯片模板旋转图像 与所述球形引脚芯片二值化图片重合，确定重合后的球形引脚芯片图像；
连通区域图像确定模块，用于对所述重合后的球形引脚芯片图像中的球形 引脚芯片二值化图片进行8连通域标记，得到带有标号的连通区域图像；
距离值确定模块，用于计算所述带有标号的连通区域图像中的各个连通区 域到所述最小外接矩形的边的距离值；
连通区域最小外接矩形确定模块，用于根据所述距离值确定所述带有标号 的连通区域图像的连通区域最小外接矩形；所述连通区域最小外接矩形的位置 为所述球形引脚芯片的位置。
可选的，所述球形引脚芯片模板图像建立模块，具体包括：
球形引脚芯片模板图像建立单元，采用公式
Figure BDA0002588902520000051
确定所述球 形引脚芯片模板图像的长和宽；其中Tx为所述球形引脚芯片模板图像的长度， Ty为球形引脚芯片模板图像的宽度，Bx为焊球在x方向上的边缘长度， Bx＝(Nx-1)Px，其中Nx表示球形引脚芯片在x方向上的焊球数目，Px表示球形 引脚芯片在x方向上的引脚间距，By为焊球在y方向上的边缘长度， By＝(Ny-1)Py，其中Ny表示球形引脚芯片在y方向上的焊球数目，Py表示球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
根据公式
Figure BDA0002588902520000052
确定每个焊球中心在所述球形引脚芯片模 板图像中的位置；其中，Cn,x表示第n个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中 在x方向上的位置，Cm,y表示第m个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中在y 方向上的位置，n表示焊球在x方向上的序号，m表示焊球在y方向上的序号；
根据每个焊球中心在所述球形引脚芯片模板图像中的位置和所述球形引 脚芯片模板图像的长和宽建立所述球形引脚芯片模板图像。
可选的，所述球形引脚芯片模板旋转图像确定模块，具体包括：
模板图像像素位置获取单元，用于获取所述球形引脚芯片模板图像的像素 位置坐标(x1,y1)；
球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002588902520000061
确定所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标 (x0,y0)；其中，x0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的横坐标，y0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的纵坐标，x1为所述球形引脚芯 片模板图像的像素位置的横坐标，y1为所述球形引脚芯片模板图像的像素位置 的横坐标，α为旋转角度；
球形引脚芯片模板旋转图像确定单元，用于按照不同的旋转角度确定多个 不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标，并根据多个不同的所 述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标确定多个球形引脚芯片模板旋 转图像。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种球形引脚芯片定位方法及***，首先使用球形引脚芯片 的参数信息构建球形引脚芯片模板图像，采用球形引脚芯片二值化图片进行相 关性匹配，定位到球形引脚芯片的粗略位置。然后根据与球形引脚芯片二值化 图片相关性最大的图片获得最小外接矩形直线方程，计算连通区域到所述最小 外接矩形直线方程的距离值，同时根据距离值确定连通区域图像的连通区域最 小外接矩形，最后根据连通区域最小外接矩形完成所述球形引脚芯片定位。本 发明通过对球形引脚芯片二值化图片进行相关性匹配定位到球形引脚芯片的 粗略位置，然后根据所述距离值来再次对球形引脚芯片进行定位，提高了在芯 片检测对球形引脚芯片定位的鲁棒性，具有抗干扰能力强，准确性高和速度快的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的球形引脚芯片定位方法流程图；
图2为本发明提供的球形引脚芯片定位方法原理图；
图3为本发明提供的典型的球形引脚芯片示意图；
图4为本发明提供的球形引脚芯片模板图像示意图；
图5为本发明提供的球形引脚芯片模板图像示意图；
图6为本发明提供的球形引脚芯片二值化图；
图7为本发明提供的缩小8倍的球形引脚芯片二值化图；
图8为本发明提供的连通区域最小外接矩形示意图；
图9为本发明提供的球形引脚芯片中边界焊球示意图；
图10为本发明提供的球形引脚芯片芯片测试定位示意图；
图11为本发明提供的球形引脚芯片定位***示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种球形引脚芯片定位方法及***，以解决传统的球 形芯片定位精度差的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的一种球形引脚芯片定位方法流程图；图2为本发明提 供的球形引脚芯片定位方法原理图。如图1、2所示，一种球形引脚芯片定位 方法，包括：
步骤101：获取球形引脚芯片的参数信息；所述参数信息包括球形引脚芯 片在x方向上的焊球数目、球形引脚芯片在x方向上的引脚间距、球形引脚芯 片在y方向上的焊球数目和球形引脚芯片在y方向上的引脚间距。
步骤102：根据所述参数信息建立球形引脚芯片模板图像；
图3为典型的球形引脚芯片示意图；图4为球形引脚芯片模板图像示意图。 参考图3、4所示，所述根据所述参数信息建立球形引脚芯片模板图像，具体 包括：
采用公式
Figure BDA0002588902520000081
确定所述球形引脚芯片模板图像的长和宽；其 中Tx为所述球形引脚芯片模板图像的长度，Ty为球形引脚芯片模板图像的宽 度，Bx为焊球在x方向上的边缘长度，Bx＝(Nx-1)Px，其中Nx表示球形引脚芯 片在x方向上的焊球数目，Px表示球形引脚芯片在x方向上的引脚间距，By为焊球在y方向上的边缘长度，By＝(Ny-1)Py，其中Ny表示球形引脚芯片在y 方向上的焊球数目，Py表示球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
根据公式
Figure BDA0002588902520000082
确定每个焊球中心在所述球形引脚芯片模 板图像中的位置；其中，Cn,x表示第n个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中 在x方向上的位置，Cm,y表示第m个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中在y 方向上的位置，n表示焊球在x方向上的序号，m表示焊球在y方向上的序号；
根据每个焊球中心在所述球形引脚芯片模板图像中的位置和所述球形引 脚芯片模板图像的长和宽建立所述球形引脚芯片模板图像；
在实际应用中，根据球形引脚芯片参数信息构建与球形引脚芯片同等大小 的芯片模板，然后采用金字塔缩放将模板图像进行缩小。根据球形芯片引脚个 数，间距和相机刻度等信息绘制出芯片模板图像，然后采用金字塔缩放将模板 图像缩小到正常大小的1/8，即为缩小8倍后的球形引脚芯片模板图像，具体 的，根据芯片参数信息我们已知芯片x方向上焊球数目和引脚间距分别为Nx和 Px，芯片y方向上焊球数目和引脚间距分别为Ny和Py，首先计算出焊球x和y 方向上边缘长度分别Bx＝(Nx-1)Px和By＝(Ny-1)Py，模板图像的长和宽设定为相 同等于焊球对角线的长度。
即：
Figure BDA0002588902520000083
根据示教信息获得的焊球分布规律，求得每个焊球中心在模板图像中位置 (Cn, xCm,y)，其中n和m分别代表焊球在x和y方向上序号，则有：
Figure BDA0002588902520000091
在(Cn,xCm,y)处绘制直径为焊球直径r的实心圆，绘制完成所有的焊球后， 完成模板的绘制过程。
步骤103：将所述球形引脚芯片模板图像按照不同的旋转角度旋转，得到 多个球形引脚芯片模板旋转图像；
图5为球形引脚芯片模板图像示意图。参考图5，所述将所述球形引脚芯 片模板图像按照不同的旋转角度旋转，得到多个球形引脚芯片模板旋转图像， 具体包括：
获取所述球形引脚芯片模板图像的像素位置坐标(x1,y1)；
根据公式
Figure BDA0002588902520000092
确定所述球形引脚芯片模板旋转图像的 像素位置坐标(x0,y0)；其中，x0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置 的横坐标，y0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的纵坐标，x1为所 述球形引脚芯片模板图像的像素位置的横坐标，y1为所述球形引脚芯片模板图 像的像素位置的横坐标，α为旋转角度；
按照不同的旋转角度确定多个不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的 像素位置坐标，并根据多个不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置 坐标确定多个球形引脚芯片模板旋转图像；
在实际应用中，根据球形引脚芯片模板图像得到的缩小8倍的球形引脚芯 片模板图像，并将缩小8倍的球形引脚芯片模板图像按角度变化进行旋转，从 -30度开始，间隔1度进行旋转，旋转到30度位置，共得到61个模板图像， 记为Mα(x,y),其中α＝-30,-29,...0...29,30，模板旋转角度是α，模板中的像素位置 是(x1,y1),旋转后的模板像素位置是(x0,y0),且芯片模板之间旋转变换满足以下 关系：
Figure BDA0002588902520000101
步骤104：获取球形引脚芯片二值化图片；图6为球形引脚芯片二值化图 片；如图6所示。使用单通道黑白相机获取球形引脚芯片的灰度图片，对所述 灰度图片采用OTSU算法进行二值化，得到二值化图片。
步骤105：将所述球形引脚芯片二值化图片与多个所述球形引脚芯片模板 旋转图像一一匹配，得到与所述球形引脚芯片二值化图片相关性最大的第一球 形引脚芯片模板旋转图像；所述将所述球形引脚芯片二值化图片与多个所述球 形引脚芯片模板旋转图像一一匹配，得到与所述球形引脚芯片二值化图片相关 性最大的第一球形引脚芯片模板旋转图像，具体包括：
采用公式
Figure BDA0002588902520000102
计算多个所述球形引脚芯片模板旋转图像与所述球形引脚芯片二值化图片的相关性，其中Cα(x,y)为球形引 脚芯片二值化图片中在(x，y)位置处与球形引脚芯片模板旋转图像的相关性 的值，M(x′，y′)为球形引脚芯片模板旋转图像在(x′，y′)位置处的像素 值，I为球形引脚芯片二值化图片，x为球形引脚芯片二值化图片像素的横坐 标，y为球形引脚芯片二值化图片像素的纵坐标，x′为球形引脚芯片模板旋转 图像像素的横坐标，y′为球形引脚芯片模板旋转图像像素的纵坐标；
确定所述相关性最大的值所对应的球形引脚芯片模板旋转图像为所述第 一球形引脚芯片模板旋转图像。
在实际应用中，先将球形引脚芯片二值化图片缩放到原来的1/8,记为缩小8 倍的球形引脚芯片二值化图片，如图7所示。使用多个缩小8倍的球形引脚芯 片模板旋转图像分别去匹配缩小8倍的球形引脚芯片二值化图片，得到61幅 相关性图像Cα(x,y)，计算每一幅图像中对应最小点的像素值，得到61个最小 值集合。然后计算61个最小值集合中的最小值，该值对应的模板图像记为 Mr(x,y),模板旋转角度r即为芯片粗略旋转角度。具体的，使用多个缩小8倍 的球形引脚芯片模板旋转图像分别去匹配缩小8倍的球形引脚芯片二值化图 片，具体匹配方式是滑动窗口法。使用滑动窗口对缩小8倍的球形引脚芯片二 值化图片进行遍历，滑动窗口的移动步长是1，然后计算多个所述缩小8倍的 球形引脚芯片模板旋转图像与窗口图像的相关性，并保存到相关性图像 Cα(x,y)中对应位置，当遍历完成芯片图片后，可以获得最大相关性图像。
模板与窗口图像相关性的计算公式如下：
Figure BDA0002588902520000111
步骤106：根据所述第一球形引脚芯片模板旋转图像，得到所述第一球形 引脚芯片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形。
所述根据所述第一球形引脚芯片模板旋转图像，得到所述第一球形引脚芯 片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形，具体包括：
获取所述第一球形引脚芯片模板旋转图像中的所有白色像素点构成的白 色像素集合；
将所述白色像素集合所对应的最小外接矩形，作为所述第一球形引脚芯片 模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形。
步骤107：根据所述最小外接矩形得到最小外接矩形直线方程；所述最小 外接矩形直线方程所表示的直线为所述最小外接矩形的边。
在实际应用中，将缩小8倍的第一球形引脚芯片模板旋转图像Mr(x,y)进 行放大8倍，得到正常大小的模板图像，并求取模板图像中焊球的最小外接矩 形，得到与最小外接矩形相切的焊球位置，根据最小外接矩形的推导得到矩形 四个边的直线方程。具体的，首先采用插值法将第一球形引脚芯片模板旋转图 像Mα(x,y)放8倍到与球形引脚芯片二值化图片正常大小得到模板图像 M′α(x,y)。此时模板图像中的焊球均是白色像素，提取出所有的白色像素点构 成白色像素集合，求取所有白色像素点最小外接矩形作为模板图像的最小外接 矩形。最小外接矩形顶点分别是A(xa,ya),B(xb,yb),C(xc,yc),D(xd,yd)。
根据最小外接矩形四个顶点的位置通过两点法构建直线边缘方程，已知两 点(x1,y1),(x2,y2)，则两点构成的直线方程是(x1-x2)(y-y2)＝(y1-y2)(x1-x2)
取最小外接矩形相邻的两个顶点位置AB,BC,CD,DA，构成四组边缘直线方 程lAB,lBC,lCD,lDA。
步骤108：将所述第一球形引脚芯片模板旋转图像与所述球形引脚芯片二 值化图片重合，确定重合后的球形引脚芯片图像。
在实际应用中，找到正常大小的第一球形引脚芯片模板旋转图像Mr(x,y) 对应的相关性图像Cr(x,y)，找到图像中相关性值最小像素点的位置，记为 (x0,y0),然后对正常大小的第一球形引脚芯片模板旋转图像进行缩小和平移， 首先缩小到与缩小8倍的球形引脚芯片二值化图片相同大小，然后将缩小后的 第一球形引脚芯片模板旋转图像分为沿着x轴平移x0,沿着y轴平移y0,使缩小 后的第一球形引脚芯片模板旋转图像与缩小8倍的球形引脚芯片二值化图片 近似重合。
步骤109：对所述重合后的球形引脚芯片图像中的球形引脚芯片二值化图 片进行8连通域标记，得到带有标号的连通区域图像。
步骤110：计算所述带有标号的连通区域图像中的各个连通区域到所述最 小外接矩形的边的距离值。
图8为连通区域最小外接矩形示意图。参考图8所示。根据所述距离值确 定所述带有标号的连通区域图像的连通区域最小外接矩形；所述根据所述距离 值确定所述带有标号的连通区域图像的连通区域最小外接矩形，具体包括：
将所有小于焊球直径的所述距离值所对应的连通区域作为边界焊球位置；
获取所有所述边界焊球位置的中心所构成的中心位置集合；
根据所述中心位置集合，确定连通区域最小外接矩形。
图9为球形引脚芯片中边界焊球示意图。参考图9，在实际应用中，遍历 计算所述带有标号的连通区域图像中的各个连通区域中心到最小外接矩形四 条直线lAB,lBC,lCD,lDA的直线距离，如果其中距离最小值小于焊球直径，则将其 归于边界焊球，并存储其中心坐标到边缘点集合。根据边缘点集合确定确定连 通区域最小外接矩形。
图10为球形引脚芯片芯片测试定位示意图。参考图10，所述连通区域最 小外接矩形的位置为所述球形引脚芯片的位置。在实际应用时，该连通区域最 小外接矩形的中心位置即是球形引脚芯片中心位置，该连通区域最小外接矩形 的旋转角度即是球形引脚芯片的旋转角度。
图11为本发明提供的球形引脚芯片定位***示意图。如图11所示，一种 球形引脚芯片定位***，包括：
芯片参数信息获取模块1201，用于获取球形引脚芯片的参数信息；所述 参数信息包括球形引脚芯片在x方向上的焊球数目、球形引脚芯片在x方向上 的引脚间距、球形引脚芯片在y方向上的焊球数目和球形引脚芯片在y方向上 的引脚间距；
球形引脚芯片模板图像建立模块1202，用于根据所述参数信息建立球形 引脚芯片模板图像；
球形引脚芯片模板旋转图像确定模块1203，用于将所述球形引脚芯片模 板图像按照不同的旋转角度旋转，得到多个球形引脚芯片模板旋转图像；
芯片二值化图片获取模块1204，用于获取球形引脚芯片二值化图片；
芯片二值化图片相关性匹配模块1205，用于将所述球形引脚芯片二值化 图片与多个所述球形引脚芯片模板旋转图像一一匹配，得到与所述球形引脚芯 片二值化图片相关性最大的第一球形引脚芯片模板旋转图像；
最小外接矩形确定模块1206，用于根据所述第一球形引脚芯片模板旋转 图像，得到所述第一球形引脚芯片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形；
最小外接矩形直线方程确定模块1207，用于根据所述最小外接矩形得到 最小外接矩形直线方程；所述最小外接矩形直线方程所表示的直线为所述最小 外接矩形的边；
球形引脚芯片图像重合模块1208，用于将所述第一球形引脚芯片模板旋 转图像与所述球形引脚芯片二值化图片重合，确定重合后的球形引脚芯片图 像；
连通区域图像确定模块1209，用于对所述重合后的球形引脚芯片图像中 的球形引脚芯片二值化图片进行8连通域标记，得到带有标号的连通区域图 像；
距离值确定模块1210，用于计算所述带有标号的连通区域图像中的各个 连通区域到所述最小外接矩形的边的距离值；
连通区域最小外接矩形确定模块1211，用于根据所述距离值确定所述带 有标号的连通区域图像的连通区域最小外接矩形；所述连通区域最小外接矩形 的位置为所述球形引脚芯片的位置。
所述球形引脚芯片模板图像建立模块1202，具体包括：
球形引脚芯片模板图像建立单元，采用公式
Figure BDA0002588902520000141
确定所述球 形引脚芯片模板图像的长和宽；其中Tx为所述球形引脚芯片模板图像的长度， Ty为球形引脚芯片模板图像的宽度，Bx为焊球在x方向上的边缘长度， Bx＝(Nx-1)Px，其中Nx表示球形引脚芯片在x方向上的焊球数目，Px表示球形 引脚芯片在x方向上的引脚间距，By为焊球在y方向上的边缘长度， By＝(Ny-1)Py，其中Ny表示球形引脚芯片在y方向上的焊球数目，Py表示球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
根据公式
Figure BDA0002588902520000142
确定每个焊球中心在所述球形引脚芯片模 板图像中的位置；其中，Cn,x表示第n个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中 在x方向上的位置，Cm,y表示第m个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中在y 方向上的位置，n表示焊球在x方向上的序号，m表示焊球在y方向上的序号；
根据每个焊球中心在所述球形引脚芯片模板图像中的位置和所述球形引 脚芯片模板图像的长和宽建立所述球形引脚芯片模板图像。
所述球形引脚芯片模板旋转图像确定模块1203，具体包括：
模板图像像素位置获取单元，用于获取所述球形引脚芯片模板图像的像素 位置坐标(x1,y1)；
球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002588902520000151
确定所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标 (x0,y0)；其中，x0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的横坐标，y0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的纵坐标，x1为所述球形引脚芯 片模板图像的像素位置的横坐标，y1为所述球形引脚芯片模板图像的像素位置 的横坐标，α为旋转角度；
球形引脚芯片模板旋转图像确定单元，用于按照不同的旋转角度确定多个 不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标，并根据多个不同的所 述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标确定多个球形引脚芯片模板旋 转图像。
本发明首先使用球形引脚芯片的芯片信息构建球形引脚芯片模板，然后对 球形引脚芯片模板缩小8倍。对球形引脚芯片的灰度图进行二值化处理，再对 图片缩小8倍，得到缩小8倍的球形引脚芯片二值化图片。然后将上述2张缩 小图片进行模板匹配，定位到芯片的粗略位置。使用最小外接矩形获得相关性 最大模板的边界直线方程，再比较芯片焊球到边界直线的距离，若该距离最小 值小于焊球直径，则将其归为边界焊球，最后拟合边界焊球的最小外接矩形， 以最小外接矩形的位置作为芯片的精确位置，本发明通过对球形引脚芯片二值 化图片进行相关性匹配定位到球形引脚芯片的粗略位置，然后根据所述距离值 来再次对球形引脚芯片进行再次定位，提高了在芯片检测对球形引脚芯片定位 的鲁棒性，具有抗干扰能力强，准确性高和速度快的特点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是 与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于 实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较 简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变 之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种球形引脚芯片定位方法，其特征在于，包括：
获取球形引脚芯片的参数信息；所述参数信息包括球形引脚芯片在x方向上的焊球数目、球形引脚芯片在x方向上的引脚间距、球形引脚芯片在y方向上的焊球数目和球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
根据所述参数信息建立球形引脚芯片模板图像，具体包括：
采用公式
Figure FDA0003137976330000011
确定所述球形引脚芯片模板图像的长和宽；其中Tx为所述球形引脚芯片模板图像的长度，Ty为球形引脚芯片模板图像的宽度，Bx为焊球在x方向上的边缘长度，Bx＝(Nx-1)Px，其中Nx表示球形引脚芯片在x方向上的焊球数目，Px表示球形引脚芯片在x方向上的引脚间距，By为焊球在y方向上的边缘长度，By＝(Ny-1)Py，其中Ny表示球形引脚芯片在y方向上的焊球数目，Py表示球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
根据公式
Figure FDA0003137976330000012
确定每个焊球中心在所述球形引脚芯片模板图像中的位置；其中，Cn,x表示第n个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中在x方向上的位置，Cm,y表示第m个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中在y方向上的位置，n表示焊球在x方向上的序号，m表示焊球在y方向上的序号；
根据每个焊球中心在所述球形引脚芯片模板图像中的位置和所述球形引脚芯片模板图像的长和宽建立所述球形引脚芯片模板图像；
将所述球形引脚芯片模板图像按照不同的旋转角度旋转，得到多个球形引脚芯片模板旋转图像；
获取球形引脚芯片二值化图片；
将所述球形引脚芯片二值化图片与多个所述球形引脚芯片模板旋转图像一一匹配，得到与所述球形引脚芯片二值化图片相关性最大的第一球形引脚芯片模板旋转图像；
根据所述第一球形引脚芯片模板旋转图像，得到所述第一球形引脚芯片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形；
根据所述最小外接矩形得到最小外接矩形直线方程；所述最小外接矩形直线方程所表示的直线为所述最小外接矩形的边；
将所述第一球形引脚芯片模板旋转图像与所述球形引脚芯片二值化图片重合，确定重合后的球形引脚芯片图像；
对所述重合后的球形引脚芯片图像中的球形引脚芯片二值化图片进行8连通域标记，得到带有标号的连通区域图像；
计算所述带有标号的连通区域图像中的各个连通区域到所述最小外接矩形的边的距离值；
根据所述距离值确定所述带有标号的连通区域图像的连通区域最小外接矩形；所述连通区域最小外接矩形的位置为所述球形引脚芯片的位置。
2.根据权利要求1所述的球形引脚芯片定位方法，其特征在于，所述将所述球形引脚芯片模板图像按照不同的旋转角度旋转，得到多个球形引脚芯片模板旋转图像，具体包括：
获取所述球形引脚芯片模板图像的像素位置坐标(x1,y1)；
根据公式
Figure FDA0003137976330000021
确定所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标(x0,y0)；其中，x0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的横坐标，y0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的纵坐标，x1为所述球形引脚芯片模板图像的像素位置的横坐标，y1为所述球形引脚芯片模板图像的像素位置的横坐标，α为旋转角度；
按照不同的旋转角度确定多个不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标，并根据多个不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标确定多个球形引脚芯片模板旋转图像。
3.根据权利要求1所述的球形引脚芯片定位方法，其特征在于，所述获取球形引脚芯片二值化图片，之前还包括：
使用单通道黑白相机获取球形引脚芯片的灰度图片，对所述灰度图片采用大津算法OTSU进行二值化处理，生成球形引脚芯片二值化图片。
4.根据权利要求1所述的球形引脚芯片定位方法，其特征在于，所述将所述球形引脚芯片二值化图片与多个所述球形引脚芯片模板旋转图像一一匹配，得到与所述球形引脚芯片二值化图片相关性最大的第一球形引脚芯片模板旋转图像，具体包括：
采用公式
Figure FDA0003137976330000031
计算多个所述球形引脚芯片模板旋转图像与所述球形引脚芯片二值化图片的相关性，其中Cα(x,y)为球形引脚芯片二值化图片中在(x，y)位置处与球形引脚芯片模板旋转图像的相关性的值，M(x′，y′)为球形引脚芯片模板旋转图像在(x′，y′)位置处的像素值，I为球形引脚芯片二值化图片，x为球形引脚芯片二值化图片像素的横坐标，y为球形引脚芯片二值化图片像素的纵坐标，x′为球形引脚芯片模板旋转图像像素的横坐标，y′为球形引脚芯片模板旋转图像像素的纵坐标；
确定所述相关性最大的值所对应的球形引脚芯片模板旋转图像为所述第一球形引脚芯片模板旋转图像。
5.根据权利要求1所述的球形引脚芯片定位方法，其特征在于，所述根据所述第一球形引脚芯片模板旋转图像，得到所述第一球形引脚芯片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形，具体包括：
获取所述第一球形引脚芯片模板旋转图像中的所有白色像素点构成的白色像素集合；
将所述白色像素集合所对应的最小外接矩形，作为所述第一球形引脚芯片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形。
6.根据权利要求1所述的球形引脚芯片定位方法，其特征在于，所述根据所述距离值确定所述带有标号的连通区域图像的连通区域最小外接矩形，具体包括：
将所有小于焊球直径的所述距离值所对应的连通区域作为边界焊球位置；
获取所有所述边界焊球位置的中心所构成的中心位置集合；
根据所述中心位置集合，确定连通区域最小外接矩形。
7.一种球形引脚芯片定位***，其特征在于，包括：
芯片参数信息获取模块，用于获取球形引脚芯片的参数信息；所述参数信息包括球形引脚芯片在x方向上的焊球数目、球形引脚芯片在x方向上的引脚间距、球形引脚芯片在y方向上的焊球数目和球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
球形引脚芯片模板图像建立模块，用于根据所述参数信息建立球形引脚芯片模板图像，具体包括：
球形引脚芯片模板图像建立单元，采用公式
Figure FDA0003137976330000041
确定所述球形引脚芯片模板图像的长和宽；其中Tx为所述球形引脚芯片模板图像的长度，Ty为球形引脚芯片模板图像的宽度，Bx为焊球在x方向上的边缘长度，Bx＝(Nx-1)Px，其中Nx表示球形引脚芯片在x方向上的焊球数目，Px表示球形引脚芯片在x方向上的引脚间距，By为焊球在y方向上的边缘长度，By＝(Ny-1)Py，其中Ny表示球形引脚芯片在y方向上的焊球数目，Py表示球形引脚芯片在y方向上的引脚间距；
根据公式
Figure FDA0003137976330000051
确定每个焊球中心在所述球形引脚芯片模板图像中的位置；其中，Cn,x表示第n个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中在x方向上的位置，Cm,y表示第m个焊球在所述球形引脚芯片模板图像中在y方向上的位置，n表示焊球在x方向上的序号，m表示焊球在y方向上的序号；
根据每个焊球中心在所述球形引脚芯片模板图像中的位置和所述球形引脚芯片模板图像的长和宽建立所述球形引脚芯片模板图像；
球形引脚芯片模板旋转图像确定模块，用于将所述球形引脚芯片模板图像按照不同的旋转角度旋转，得到多个球形引脚芯片模板旋转图像；
芯片二值化图片获取模块，用于获取球形引脚芯片二值化图片；
芯片二值化图片相关性匹配模块，用于将所述球形引脚芯片二值化图片与多个所述球形引脚芯片模板旋转图像一一匹配，得到与所述球形引脚芯片二值化图片相关性最大的第一球形引脚芯片模板旋转图像；
最小外接矩形确定模块，用于根据所述第一球形引脚芯片模板旋转图像，得到所述第一球形引脚芯片模板旋转图像上的焊球的最小外接矩形；
最小外接矩形直线方程确定模块，用于根据所述最小外接矩形得到最小外接矩形直线方程；所述最小外接矩形直线方程所表示的直线为所述最小外接矩形的边；
球形引脚芯片图像重合模块，用于将所述第一球形引脚芯片模板旋转图像与所述球形引脚芯片二值化图片重合，确定重合后的球形引脚芯片图像；
连通区域图像确定模块，用于对所述重合后的球形引脚芯片图像中的球形引脚芯片二值化图片进行8连通域标记，得到带有标号的连通区域图像；
距离值确定模块，用于计算所述带有标号的连通区域图像中的各个连通区域到所述最小外接矩形的边的距离值；
连通区域最小外接矩形确定模块，用于根据所述距离值确定所述带有标号的连通区域图像的连通区域最小外接矩形；所述连通区域最小外接矩形的位置为所述球形引脚芯片的位置。
8.根据权利要求7所述的球形引脚芯片定位***，其特征在于，所述球形引脚芯片模板旋转图像确定模块，具体包括：
模板图像像素位置获取单元，用于获取所述球形引脚芯片模板图像的像素位置坐标(x1,y1)；
球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置确定单元，用于根据公式
Figure FDA0003137976330000061
确定所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标(x0,y0)；其中，x0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的横坐标，y0为所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置的纵坐标，x1为所述球形引脚芯片模板图像的像素位置的横坐标，y1为所述球形引脚芯片模板图像的像素位置的横坐标，α为旋转角度；
球形引脚芯片模板旋转图像确定单元，用于按照不同的旋转角度确定多个不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标，并根据多个不同的所述球形引脚芯片模板旋转图像的像素位置坐标确定多个球形引脚芯片模板旋转图像。
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