[发明专利]一种快速精确获得元件中心和偏转角度的检测及纠偏方法

说明书

一种快速精确获得元件中心和偏转角度的检测及纠偏方法，基于二值形态学和图像约化相结合的边缘区域自动提取方法，能够快速准确地找出感兴趣的边缘区域，尽量减少后续的边缘提取的图像范围；先粗定位获得像素级边缘，再在此基础上利用一维曲线拟合法快速提取亚像素边缘的方法，可以克服传统亚像素边缘提取算法基于二维图像、算法复杂的缺点，减少提取准确亚像素边缘的时间；基于直线海森范式的加权最小二乘矩形边缘拟合算法，可以检测出现在图像中任何位置的直线，而且能有效降低因边缘不平整等因素而产生的离群值对拟合精度的影响，一次性同时快速精确检测出多个元件的中心位置和偏转角度，提高视觉检测的效率。

技术领域

本发明涉及电子元器件表面贴装工艺中贴片机视觉系统使用的图像处理技术领域，本发明具体涉及一种快速精确获得元件中心和偏转角度的检测及纠偏方法。

背景技术

贴片机的多个吸嘴在吸取贴片元件时，由于元件运输、上料，吸嘴的机械定位、气动吸取等动作，可能会引起两个问题：一是吸取的元件中心与吸嘴的中心不重合；二是元件的吸取位置与目标贴装位置存在角度偏差。这些问题会对于元件的准确贴装产生严重影响，因此必须在贴装前进行位置偏差补偿和角度纠偏。本发明的目的是为了快速精确获得贴片元件的中心位置和偏转角度。

现有对元件的检测，需要检测多幅单个元件图像，图像处理算法上多是采用模板匹配法、最小外接矩形法、最小二乘直线拟合法等。模板匹配法原理简单，但是对于不同型号的元件需要建立不同的标准元件模板，而元件型号繁多，建模需要花费大量时间和存储空间，算法的通用性和灵活性较差。最小外接矩形法通过求取元件的最小外接矩形来获得元件中心位置和偏转角度，算法简单，易于实现，但由于最小外接矩形需要包含整个元件，对于元件边缘不平整、有异物、有污损、灰度不均等情况，计算出的矩形并非元件最理想的最小外接矩形，从而影响的检测精度。最小二乘直线拟合法通过对元件四条边或长边边缘直接进行最小二乘直线拟合，获得元件的偏转角度，这种方法简单高效，但直接拟合的方法没有考虑边缘离群值等粗大误差的影响，对于不平整、有异物、有污损、灰度不均等情况，拟合精度较差。

目前，表面贴片元件的封装形式有过百种，为每一种元件研究独立的检测算法是低效率和不现实的。根据常见元件的封装形式和引脚的空间排布，对贴片元件进行合理分类有利于提高检测算法的灵活性和通用性。将元件两端与PCB焊盘直接连接，没有专门伸出引脚的元件称为无引脚元件，如片状元件(Chip)、贴片LED、金属电极无端子面元件(MELF)；将元件底部以面阵列形式排列的焊球作为连接端的元件称为球形引脚元件，如球栅阵列元件(BGA)、芯片尺寸封装元件(CSP)、倒装芯片(Flip Chip)；将元件周围有向外伸出规则排列的引脚的元件称为伸出引脚元件，如四侧引脚扁平封装元件(QFP)、小外形晶体管(SOT)、小型封装元件(SOP)。本发明主要针对的是无引脚类元件，此类元件二维成像多为矩形或类矩形。而通过外形分析可知，球形引脚元件和伸出引脚元件的本体部分也多为矩形或类矩形，因此所发明的无引脚元件检测算法对其他类型元件的检测也具有一定的启发作用和指导意义。现有对无引脚类元件位置和角度的检测，主要有模板匹配法、最小外接矩形法、最小二乘直线拟合法等，其中与本发明创造最相近似的实现方案有最小外接矩形法和最小二乘直线拟合法。

最小外接矩形法通过求取元件的最小外接矩形来获得元件中心位置和偏转角度，算法简单，易于实现，但由于最小外接矩形需要包含整个元件，对于元件边缘不平整、有异物、有污损、灰度不均等情况，计算出的矩形并非元件最理想的最小外接矩形，从而影响的检测精度。