[发明专利]基于深度图像处理的BGA锡球三维检测方法

权利要求书

1.基于深度图像处理的BGA锡球三维检测方法，其特征在于，包括：

S1：获取BGA芯片点云数据；

S2：对采集到的芯片点云进行深度图转换；

S3：提取深度图像中的芯片底座区域并利用对其进行平面拟合；

S4：提取深度图像中的芯片锡球区域；

S5：根据各锡球区域中心横纵坐标的最大与最小值，将各锡球依次排序；利用锡球顶部三维坐标点计算点到底座平面的距离，即得到锡球的高度；求取各锡球高度的平均值，利用作差法可得各锡球的位置偏差，求得共面度。

2.根据权利要求1所述的基于深度图像处理的BGA锡球三维检测方法，其特征在于，S1包括：根据具体检测环境情况，调节双目线扫相机的光强、曝光时间，获取到完整的3D点云数据。

3.根据权利要求1所述的基于深度图像处理的BGA锡球三维检测方法，其特征在于，S2：包括：根据点云的各点间距，预先设置好投影图像的大小和像素间距，使用沿Z方向投影并在XY方向归一化的方法将3D点云数据转换为深度图像；即深度图像中的各像素都一一对应点云中的各三维点，深度图的位深度为16位，各像素的灰度值代表距离大小。

4.根据权利要求1所述的基于深度图像处理的BGA锡球三维检测方法，其特征在于，S3：包括：针对深度图像，通过预设的BGA芯片点云底座的相对高度、面积、形状特征信息，首先提取BGA的底座位置和包络的3D点数据，利用最小二乘法或Ransac采样一致性算法对芯片底座平面进行拟合并得到平面方程。

5.根据权利要求1所述的基于深度图像处理的BGA锡球三维检测方法，其特征在于，S4：包括：通过预设的锡球区域相对于底座的高度、面积、形状特征信息，利用Blob分析算法，提取并标记各锡球的位置和包络的3D点数据，求取各区域的二维中心坐标，即其中x_c、y_c为各锡球区域的二维中心坐标，x_i、y_i为各锡球区域内所有的像素点坐标，N为像素总数。

6.根据权利要求5所述的基于深度图像处理的BGA锡球三维检测方法，其特征在于，所述Blob分析算法包括：

1)区域二值化：

针对深度图像，通过设定锡球区域相对于底座Z方向的高度定值作为阈值T来进行二值化操作；输入16位图像g(x,y)，得到8位的二值图像g_b(x,y)：

2)形态学处理：

首先运用圆形结构元素M₁对二值化后的图像G进行闭运算操作获得图像G₁，定义如下

然后对图像G₁用圆形结构M₂进行开运算操作，去除孤立的噪声点得到图像G₁，以保证各锡球区域的完整性，定义如下

其中·为闭运算操作；为开运算操作；为膨胀操作；为腐蚀操作；

3)Blob分析：

通过二值化与形态学处理将图像分成了背景与目标区域，对于二值图，Blob分析采用4或8邻域的方法对像素值相同或相似的像素进行聚类，可得到各类中所有像素的坐标值以及像素总数；计算出各锡球区域在图像中的二维中心点及其8邻域像素坐标后，提取该9点对应的三维坐标点共同求平均，赋值给锡球顶部三维点，以减小因中心点选取不精确带来的误差，提高算法的鲁棒性。

7.根据权利要求1所述的基于深度图像处理的BGA锡球三维检测方法，其特征在于，S5包括：设各锡球顶部坐标点为p(x_i,y_i,z_i),i∈{1,2,…m},则各锡球的高度及共面度计算如下

其中，h_i为各锡球高度；C_i为各锡球共面度；m为锡球总数；A、B、C、D为底座平面拟合的方程系数。