专利名称：Led芯片视觉伺服二次定位系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体芯片的检测定位系统，特别是一种适合用于LED芯片检测技术领域的LED芯片视觉伺服二次定位系统，是检测机、分拣机、固晶机等设备的定位系统。
背景技术：
目前，在国际与国内LED芯片检测领域，视觉伺服定位技术是热点又是难点。尽管国外已研制出成型的LED芯片检测机、固晶机等设备，但其采用单相机定位，检测定位精度和准确性远没有达到5um以下，特别是固晶机定位精度，目前国内定位精度约为38um左右。理论上一个相机的一次定位存在固有的定位精度差，定位速度慢的固疾。因为一个相机没有粗精定位过程，本身定位不可能准确；且当视野变化时(这里指扫描定位和零点定位时视 野必须变化)，要调整相机焦距即运动平台的Z坐标，致使时间上延误且运动平台费用增加。因此，在以往的应用中均采用单相机定位，由于LED芯片定位不准确，无法可靠实现LED芯片脚正负极准确对位检测，因此常使正�？捎玫腖ED芯片被误检为费品，人为产生报费损失，一次直接损失就是I万多元。再加上定位速度慢，生产效率低等损失，年损失达几十万元。
发明内容为了解决现有技术中由于单相机定位精度低、定位速度慢，无法可靠实现LED芯片脚正负极准确对位检测，致使芯片的误检率增加，人为产生报费损失大的问题，本实用新型提供了一种LED芯片视觉伺服二次定位系统，它可提高LED芯片的定位速度和定位精度，降低LED芯片的误检率，提高生产效益。本实用新型技术方案是这样构成的一种LED芯片视觉伺服二次定位系统，其特征在于它包括底座、安装于底座上的用来放置LED芯片并能带动LED芯片做XY向移动的XY滑台、用来带动XY滑台移动的滑台驱动装置、安装于XY滑台上方相对底座位置固定处且每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台上的两个以上清晰LED芯片图像信号的粗定位相机、安装于XY滑台上方相对底座位置固定处且每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台上的一个清晰LED芯片图像信号的精定位相机以及连接于粗定位相机、精定位相机和滑台驱动装置之间的计算机控制装置；所述计算机控制装置包含以下�？棰倌０迤ヅ浯侄ㄎ荒？橛氪侄ㄎ幌嗷樱芙邮沾侄ㄎ幌嗷看闻纳愕耐枷裥藕牛⒏莞猛枷裥藕爬媚０迤ヅ渌惴ù致约扑愀鞲鯨ED芯片中心的粗略坐标位置Xe、Yc 模板匹配精定位�？橛刖ㄎ幌嗷樱芙邮站ㄎ幌嗷看闻纳愕耐枷裥藕牛⒏莞猛枷裥藕爬媚０迤ヅ渌惴ň芳扑愀鞲鯨ED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj以及各个LED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΛΧ、Λ Y ;③中央处理�？榱佑谀０迤ヅ浯侄ㄎ荒？�、模板匹配精定位�？榧盎ㄇ爸弥洌芟冉邮漳０迤ヅ浯侄ㄎ荒？榧扑慊竦玫母鞲鯨ED芯片中心的粗略坐标位置Xe、Yc并储存至存储�？椋幼鸥莞么致宰晡恢肵e、Yc通过滑台驱动控制装置控制XY滑台移动，使XY滑台依次带动各个LED芯片中心移动至精定位相机的拍摄中心,驱动精定位相机依次对各个LED芯片进行拍摄并通过模板匹配精定位�？榧扑愀鞲鯨ED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj以及精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΛΧ、Λ Y，根据各个LED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΛΧ、Λ Y通过滑台驱动控制装置控制XY滑台移动，使XY滑台带动各个LED芯片中心精确对位；④存储�？橛胫醒氪砟？榱樱艽娲⒏鞲鯨ED芯片的粗略坐标位置Xe、Yc、精确坐标位置Xj、Yj以及精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΛΧ、ΛΥ。本实用新型上述技术方案中，所述滑台驱动装置包括伺服电机、伺服驱动器、运动控制卡及光栅尺；伺服电机、伺服驱动器及运动控制卡依次连接于XY滑台和中央处理�？橹洳⒏葜醒氪砟？榈闹噶畲疿Y滑台移动；光栅尺安装于XY滑台上以检测XY滑台的位移情况；光栅尺与运动控制卡连接以将其检测到的XY滑台位移情况反馈给运动控制 卡。所述粗定位相机采用低放大倍率的镜头，精定位相机采用高放大倍率的镜头。较之现有技术而言，本实用新型的优点在于(I)本实用新型不仅可提高LED芯片的定位速度和定位精度，降低LED芯片的误检率，使检测定位的合格率百分百，提高生产效益，还能够对LED芯片进行旋转定位，两相机粗精检测减少了自动对焦程序提讥效率真。(2)本实用新型减少了 XY滑台的调焦z轴定位，降低了机器的生产成本。按每台节约成本I万元计算，年产各款检测机5000台，效益就是5000万，大大提高了生产效益。
图I是是单个LED芯片的图像，也是模板匹配粗定位模块和模板匹配精定位�？橹杏靡云ヅ涠ㄎ坏哪０�。图2是典型的粗定位相机的视野范围，图中包含9个LED芯片。图3是本实用新型LED芯片视觉伺服二次定位系统的原理框图。图4是本实用新型LED芯片视觉伺服二次定位系统的结构示意图。图5是模板匹配粗定位�？楹湍０迤ヅ渚ㄎ荒？橹心０迤ヅ渌惴ǖ囊恢殖绦蛄鞒掏肌Ｍ贾斜旰潘得�1、底座，2、XY滑台，3、粗定位相机，4、精定位相机，5、模板匹配粗定位模块，6、模板匹配精定位�？椋�7、中央处理模块，8、存储�？椋�9、伺服电机，10、伺服驱动器，11、运动控制卡，12、光栅尺，13、载有LED芯片的晶圆，14、粗定位相机的镜头，15、精定位相机的镜头。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本实用新型内容进行详细说明一具体实施方式
一如图3-图4所示为本实用新型提供的一种LED芯片视觉伺服二次定位系统，其特征在于它包括底座I、安装于底座I上的用来放置LED芯片并能带动LED芯片做XY向移动的XY滑台2、用来带动XY滑台2移动的滑台驱动装置、安装于XY滑台2上方相对底座I位置固定处且每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台2上的两个以上清晰LED芯片图像信号的粗定位相机3、安装于XY滑台2上方相对底座I位置固定处且每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台2上的一个清晰LED芯片图像信号的精定位相机4以及连接于粗定位相机3、精定位相机4和滑台驱动装置之间的计算机控制装置；所述计算机控制装置包含以下�？棰倌０迤ヅ浯侄ㄎ荒？�5 :与粗定位相机3连接，能接收粗定位相机3每次拍摄的图像信号，并根据该图像信号利用模板匹配算法粗略计算各个LED芯片中心的粗略坐标位置Xe、Yc 模板匹配精定位模块6 :与精定位相机4连接，能接收精定位相机4每次拍摄的图像信号，并根据该图像信号利用模板匹配算法精确计算各个LED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj以及各个LED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xc、Yc的偏差坐标ΛΧ、Λ Y ;③中央处理�？�7 :连接于模板匹配粗定位�？�5、模板匹配精定位模块6及滑台驱动装置之间，能先接收模板匹配粗定位�？�5 计算获得的各个LED芯片中心的粗略坐标位置Xe、Yc并储存至存储�？�8，接着根据该粗略坐标位置Xe、Yc通过滑台驱动控制装置控制XY滑台2移动，使XY滑台2依次带动各个LED芯片中心移动至精定位相机4的拍摄中心，驱动精定位相机4依次对各个LED芯片进行拍摄并通过模板匹配精定位�？�6计算各个LED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj以及精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΛΧ、Λ Y，根据各个LED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΔΧ、Δ Y通过滑台驱动控制装置控制XY滑台2移动，使XY滑台2带动各个LED芯片中心精确对位；④存储�？�8 :与中央处理�？�7连接，能存储各个LED芯片的粗略坐标位置Xc、Yc、精确坐标位置Xj、Yj以及精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΔΧ、ΔΥ。所述滑台驱动装置包括伺服电机9、伺服驱动器10、运动控制卡11及光栅尺12 ；伺服电机9、伺服驱动器10及运动控制卡11依次连接于XY滑台2和中央处理�？�7之间并根据中央处理�？�7的指令带动XY滑台2移动；光栅尺12安装于XY滑台2上以检测XY滑台2的位移情况；光栅尺12与运动控制卡11连接以将其检测到的XY滑台2位移情况反馈给运动控制卡11。所述粗定位相机3采用低放大倍率的镜头(如I倍放大倍率的镜头)，精定位相机4采用高放大倍率的镜头(如5倍放大倍率的镜头)。二具体实施方式
二 用具体实施方式
一所述的LED芯片视觉伺服二次定位系统进行LED芯片精确定位的定位方法，其特征在于它包括以下步骤I、初始化调整好粗定位相机3，使粗定位相机3的视野和焦距满足在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台2上的两个以上清晰LED芯片图像信号的的要求；同样调整好精定位相机4，使精定位相机4的视野和焦距满足在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台2上的一个清晰LED芯片图像信号的要求；2、一次识别定位①首先由粗定位相机3进行第一次拍摄，并将拍摄的第一组LED芯片的图像信号传输给计算机控制装置，计算机控制装置通过模板匹配粗定位�？�5对图像信号进行识另|J，并利用模板匹配算法粗略计算出第一组LED芯片中各个LED芯片中心的粗略坐标位置Xe、Yc ；每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台2上的两个以上清晰LED芯片图像信号的粗定位相机3②之后中央处理�？�7通过滑台驱动装置驱动XY滑台2移动，使XY滑台2带动第二组LED芯片移动至粗定位相机3拍摄区域，驱动粗定位相机3进行第二次拍摄，并将拍摄的第二组LED芯片的图像信号传输给计算机控制装置，计算机控制装置通过模板匹配粗定位�？�5对图像信号进行识别，并利用模板匹配算法粗略计算出第二组LED芯片中各个LED芯片中心的粗略坐标位置Xe、Yc ;③接着以此类推，按照一次识别定位中步骤②的方法，粗定位相机3、中央处理模 块7、模板匹配粗定位模块5、滑台驱动装置及XY滑台2相互配合依次拍摄并计算出其余各组LED芯片的各个LED芯片中心的粗略坐标位置Xe、Yc后，将计算获得的各个LED芯片中心的粗略坐标位置Xe、Yc存入存储�？�8中；一次识别定位时，载有LED芯片的晶圆13放置于XY滑台2上，按照粗定位相机3每次能在同一个视野范围内拍摄的LED芯片的数量将LED芯片分为多组，依次进行拍摄，每组LED芯片中包含的LED芯片的数量与粗定位相机3每次能在同一个视野范围内拍摄的LED芯片的数量一致，如图2中，每组LED芯片中包含9个LED芯片。3、二次识别定位①中央处理�？�7调取一次识别定位获得并存入存储�？�8的各个LED芯片中心的粗略坐标位置Xc、Yc，根据该粗略坐标位置Xc、Yc驱动XY滑台2，使第一组LED芯片的第一个LED芯片中心位置移到精定位相机4的拍摄中心，并以此为零点；之后中央处理�？�7触发精定位相机4进行第一次拍摄，并将拍摄的第一组LED芯片的第一个LED芯片的图像信号传输给计算机控制装置，计算机控制装置通过模板匹配精定位�？�6对图像信号进行识别，计算出第一组LED芯片的第一个LED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj，再与原粗略坐标位置Xe、Yc比较得到精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΔΧ、Δ Y,中央处理�？�7根据该偏差坐标Λ X、Λ Y通过滑台驱动装置驱动XY滑台2移动，使XY滑台2带动第一组LED芯片的第一个LED芯片中心精确对位；②接着中央处理�？�7驱动XY滑台2，使第一组LED芯片的第二个LED芯片中心位置移到精定位相机4的拍摄中心；之后中央处理�？�7触发精定位相机4进行第二次拍摄，并将拍摄的第一组LED芯片的第二个LED芯片的图像信号传输给计算机控制装置，由计算机控制装置通过模板匹配精定位�？�6对图像信号进行识别，计算出第一组LED芯片的第二个LED芯片中心的精确坐标位置Xj、Yj，再与原粗略坐标位置Xe、Yc比较得到精确坐标位置Xj、Yj与粗略坐标位置Xe、Yc的偏差坐标ΔΧ、Δ Y,中央处理�？�7根据该偏差坐标Λ X、ΔΥ通过滑台驱动装置驱动XY滑台2移动，使XY滑台2带动第一组LED芯片的第二个LED芯片中心精确对位；③之后以此类推，按照二次识别定位中步骤②的方法，中央处理�？�7、精定位相机4、模板匹配精定位�？�6、滑台驱动装置及XY滑台2相互配合依次完成第一组LED芯片的其余各个LED芯片中心以及其余各组LED芯片的各个LED芯片中心的精确对位。在模板匹配粗定位�？�5和模板匹配精定位�？�6中，采用以下小波点模板匹配算法作为模板匹配算法先利用dbl小波将拍摄的LED芯片图像进行多尺度分解，得到水平、垂直和对角线的小波系数；然后，对分解系数分别进行多尺度的分步移位相关，阈值化后得到水平、垂直和对角线边缘的二值位置图；最后，利用得到的水平、垂直和对角线图像构建完整的LED芯片角点图像，提取LED芯片图像的角点特征；对提取的LED芯片图像角点，采取局部匹配加全局匹配的两步匹配搜索策略，利用最小二乘法进行偏置参数的精确计算实现点模式匹配，利用VC编程实现LED芯片 定位标记的点模式匹配程序，从而实现高精度定位。模板匹配算法的程序流程图参见图5所示。在具体实施时，模板匹配粗定位�？�5和模板匹配精定位�？�6也可以采用现有的灰度模板匹配算法或几何模板匹配算法或其它各种模板匹配算法。
权利要求1.一种LED芯片视觉伺服二次定位系统，其特征在于它包括底座(I)、安装于底座Cl)上的用来放置LED芯片并能带动LED芯片做XY向移动的XY滑台(2)、用来带动XY滑台(2)移动的滑台驱动装置、安装于XY滑台(2)上方相对底座(I)位置固定处且每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台(2)上的两个以上清晰LED芯片图像信号的粗定位相机(3)、安装于XY滑台(2)上方相对底座(I)位置固定处且每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台(2)上的一个清晰LED芯片图像信号的精定位相机(4)以及连接于粗定位相机(3)、精定位相机(4)和滑台驱动装置之间的计算机控制装置。
2.根据权利要求I所述的LED芯片视觉伺服二次定位系统，其特征在于所述滑台驱动装置包括伺服电机(9)、伺服驱动器(10)、运动控制卡(11)及光栅尺(12);XY滑台(2)、伺服电机(9)、伺服驱动器(10)及运动控制卡(11)依次连接；光栅尺(12)安装于XY滑台(2)上以检测XY滑台(2)的位移情况；光栅尺(12)与运动控制卡(11)连接以将其检测到的XY滑台(2)位移情况反馈给运动控制卡(11)。
3.根据权利要求I所述的LED芯片视觉伺服二次定位系统，其特征在于所述粗定位相机(3)采用低放大倍率的镜头，精定位相机(4)采用高放大倍率的镜头。
专利摘要本实用新型涉及一种LED芯片视觉伺服二次定位系统，它可提高LED芯片的定位速度和定位精度，降低LED芯片的误检率，提高生产效益。LED芯片视觉伺服二次定位系统包括底座、安装于底座上的用来放置LED芯片并能带动LED芯片做XY向移动的XY滑台、用来带动XY滑台移动的滑台驱动装置、安装于XY滑台上方相对底座位置固定处且每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台上的两个以上清晰LED芯片图像信号的粗定位相机、安装于XY滑台上方相对底座位置固定处且每次能在同一个视野范围内拍摄位于XY滑台上的一个清晰LED芯片图像信号的精定位相机以及连接于粗定位相机、精定位相机和滑台驱动装置之间的计算机控制装置。
文档编号G01B11/00GK202600432SQ201220208320
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者吴晓 申请人:吴晓
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
