半导体晶片切割的机器视觉系统毕业设计


    半导体晶片切割机器视觉系统
    摘:机器视觉系统工业中已广泛课题研究机器视觉系统运半导体晶片切割工业流程选取合适摄机图采集卡前提成功获取清晰半导体晶片原始图然利halcon软件首先运傅立叶变换获取原始图相关图晶片宽高然通匹配算法构建匹配模型原始图进行匹配计算出晶片切割线完成晶片切割定位样完成套半导体晶片动切割流程课题实现提升半导体晶片切割速率

    关键词:机器视觉傅立叶变换模板匹配Halcon

    The Wafer
    Dicing Based on Machine Vision Technology

    Abstract Machine vision system has been widely used in industry this topic studied machine vision system used in semiconductor wafer cut industrial process In selecting the right camera and image acquisition card acquire clear success original image semiconductor chips Then halcon software first by using Fourier transform of the original image acquisition from relevant images and get a chip in width and height and then through the matching algorithm and finally construct matching model with the original image matching of wafer calculated out after cutting line to complete the chip's cutting positioning Namely so completed a set of semiconductor chip the flow of automatic cutting so greatly promoted semiconductor wafer cutting speed So this topic research now is widely used in industrial production

    Key words machine vision Fourier transform template matching Halcon
    目录
    第1章 前言 4
    11 选题背景 4
    12 选题目意义 4
    13 国外现状 5
    14 机器视觉技术发展趋势 6
    15 文研究容 7
    16 章结 8
    第2章 半导体晶片切割机器视觉系统方案设计 8
    21 机器视觉系统基原理 8
    22 系统方案设计基结构 9
    221 光源 9
    222 摄机 10
    223 图采集 11
    224 图处理 12
    225 章结 12
    第3章 半导体晶片切割算法 12
    31 fourier 变换 12
    32 相关 14
    33 模板匹配 15
    331 边缘匹配算法 15
    332 基边缘素点算法 17
    34 章结 18
    第4章 半导体晶片切割算法实现 19
    41 图获取 20
    42 利相关算法获取晶片 20
    43 提取芯片位置 24
    44 估计切割线位置 27
    45 章结 28
    结 29
    致谢 30
    参考文献 31
    附录(算法实现源代码) 32

    第1章 前言
    11 选题背景
    视觉传感技术机器视觉半导体工业应早二十年前已开始半导体电子设备市场机器视觉技术发源直成机器视觉赖生存巨市场半导体电子制造业次技术飞跃:晶圆越做越部线路越做越细超细间距式器件挺进连接器体积越越分钟生产线需检测测量器件数量越越伴着新轮半导体电子生产装备诞生必产生新质量保证系统改善生产率保证零次品率进促机器视觉市场断发展壮机器视觉技术身着半导体电子光学动化等技术发展断完善发展
    视觉传感技术机器视觉半导体工业应早二十年前已开始半导体电子设备市场机器视觉技术发源直成机器视觉赖生存巨市场半导体电子制造业次技术飞跃:晶圆越做越部线路越做越细超细间距式器件挺进连接器体积越越分钟生产线需检测测量器件数量越越伴着新轮半导体电子生产装备诞生必产生新质量保证系统改善生产率保证零次品率进促机器视觉市场断发展壮机器视觉技术身着半导体电子光学动化等技术发展断完善发展
    12 选题目意义
    半导体制造程划分前中三段三段中段制程机器视觉必少
           前中段程中机器视觉应精密定位检测方面没精密定位进行硅片生产 中段制程半导体制程重环节机器视觉相关刻度测量目前段制程机器视觉应非常广泛环节段制程涉晶圆电器检测切割封装检测等程晶圆切割前必须机器视觉系统检测出瑕疵标记检测完毕切割程中需利机器视觉系统进行精确快速准定位采基机器视觉技术预准技术具备强速度优势基机器视觉解决方案需半秒钟定位硅片中心准切口美国知名机器视觉厂商Cognex生产智相机InSight1820类似应切割程开始利机器视觉进行定位果定位出现问题整片晶圆会报废切割IC保证互相接触前提分装相应容器部继续利机器视觉系统找出非瑕疵品进入封装程封装程机器视觉应目前国外成熟家熟知AOI(Automatic Optic Inspection)
          观半导体制造前中三段视觉应PCBase机器视觉系统占着重PCBase系统设备完成复杂检测需求进行二次开发实施性强设备设计初期果考虑PCBase视觉系统整合性强外智相机等嵌入式视觉系统身发展限制精度速度法PCBase系统相相机例目前已进入市场工业相机高分辨率已达1600万素智相机高200万素半导体制造前段中段图精度求达200万素相机难实现嵌入式视觉系统半导体行业应中集中段部分
    13 国外现状
    国外机器视觉应普体现半导体电子行业中概4050集中半导体行业具体PCB印刷电路:类生产印刷电路板组装技术设备单双面层线路板覆铜板需材料辅料辅助设施耗材油墨药水药剂配件电子封装技术设备丝网印刷设备丝网周边材料等SMT表面贴装:SMT工艺设备焊接设备测试仪器返修设备种辅助工具配件SMT材料贴片剂胶粘剂焊剂焊料防氧化油焊膏清洗剂等流焊机波峰焊机动化生产线设备电子生产加工设备:电子元件制造设备半导体集成电路制造设备元器件成型设备电子工模具机器视觉系统质量检测方面已广泛应产品应中占着举足轻重位外机器视觉领域
    中国行业身属新兴领域加机器视觉产品技术普够导致行业应空白目前国着配套基础建设完善技术资金积累行业采图机器视觉技术工业动化智化需求开始广泛出现国年图机器视觉技术领域进行积极思索胆尝试工业现场应应制药印刷矿泉水瓶盖检测等领域应集中药品检测分装印刷色彩检测等
    14 机器视觉技术发展趋势
    机器视觉赖普发展诸素中技术层面商业层面制造业需求决定性制造业发展带机器视觉需求提升决定机器视觉单纯采集分析传递数判断动作逐渐着开放性方发展趋势预示着机器视觉动化更进步融合未中国机器视觉发展表现特性:
    1着产业化发展机器视觉需求呈升趋势
    机器视觉发展空间较部分半导体电子行业国相关数显示全球集成电路产业复苏迹象明显时全球济衰退国集成电路产业获取市场优势成优势回流等优势国家加集成电路产业战略领域规划力度信息化带动工业化走新兴工业化道路集成电路产业带巨发展机遇特高端产品创新产品市场空间巨设计环节国家战略领域3C应领域传统产业类应领域成集成电路产业未年重点投资领域
    2统开放标准机器视觉发展原动力
    目前国数家机器视觉产品厂商国外机器视觉产品相国产品差距单纯技术包括品牌知识产权现状目前国机器视觉产品代理国外品牌逐渐着研发产品路线起步较晚未机器视觉产品坏够通单素衡量应该逐渐国际化统标准判定着中国动化逐渐开放带领相关产品技术逐渐开放封闭技术难促进整行业发展形成统开放标准更厂商相台开发产品促进中国机器视觉国际化水发展原动力
    3基嵌入式产品取代板卡式产品
    产品身机器视觉会越越趋PC技术数采集等控制测量集成会更紧密基嵌入式产品逐渐取代板卡式产品断增长趋势原着计算机技术微电子技术迅速发展嵌入式系统应领域越越广泛尤具备低功耗技术特点重视外嵌入式操作系统绝部分C语言基础C高级语言进行嵌入式系统开发项带基础性工作高级语言优点提高工作效率缩短开发周期更开发出产品性高维护性便断完善升级换代等嵌入式产品会取代板卡式产品
    4标准化体化解决方案机器视觉必路
    外机器视觉动化部分没动化会机器视觉机器视觉软硬件产品正逐渐成协作生产制造程中阶段核心系统户硬件供应商机器视觉产品作生产线信息收集工具求机器视觉产品量采标准化技术直观说着动化开放逐渐开放根户需求进行二次开发动化企业正倡导软硬体化解决方案机器视觉厂商未56年应该单纯提供产品供应商逐渐体化解决方案系统集成商迈进
    未年着中国加工制造业发展机器视觉需求逐渐增着机器视觉产品增技术提高国机器视觉应状况初期低端转高端机器视觉介入动化着更智更快速方发展外户需求样化求程度相性化方案服务竞争中日益重特殊定制产品代标准化产品机器视觉未发展取
    机器视觉应进步促进动化技术智化发展
    15 文研究容
    文通机器视觉技术极相关设备学解HALCON软件基础设计套应半导体晶片切割定位机器视觉检测系统
    第章前言讲机器视觉系统背景发展前景
    第二章总体分析机器视觉系统重组成元器件通需选择适合课题元器件
    第三章详细解运处理半导体晶片原始图三算法:fourier变换相关鲁棒模板匹配
    第四章半导体晶片切割整程进行分化讲解种算法运
    16 章结
    章机器视觉系统做出简介绍机器视觉系统发展前景新认识意识机器视觉系统未数年必发展成工业产业视块
    第2章 半导体晶片切割机器视觉系统方案设计
    21 机器视觉系统基原理
    机器视觉系统目机器动生产线添加套视觉系统原理计算机图处理器相关设备模拟视觉行完成视觉系统信息视觉系统眼球神系统脑视觉中枢构成计算机视觉系统图采集系统图处理系统信息综合分析处理系统构成
    机器视觉系统简图表现图:












    图21 机器视觉系统构成图
    22 系统方案设计基结构
    221 光源
    光源组成机器视觉系统重组成光源选择坏视图效果影响光源参数部分:
    1寿命光源半衰期长半衰期光谱稳定亮度衰减
    2发热特性光源工作温度低避免高温损坏检测物
    3信噪高抗干扰力强
    4闪烁频率交流直流
    5外形尺寸便安装
    根形态作光源四类:见表22

    热辐射光源

    白炽灯卤钨灯

    气体放电光源

    荧光灯钠灯氢灯氙灯金属卤化物灯空心阴极灯汞灯高压汞灯超高压汞灯

    固体放电光源

    发光二极空心阴极灯

    激光器

    气体激光器固体激光器半导体激光器染料激光器


    光源测物效果选择光源期图处理必条件
    222 摄机
    摄机作通镜头聚焦面光线生成图摄机中重组成部分数字传感器里着重介绍两种摄机:CCD(chargecoupled device)CMOS(complementary metaloxide semiconductor)
    CCD摄机CCD称电荷耦合器件CCD实际图半导体中出电子组织储存起方法
    CMOS摄机CMOS称互补金属氧化物半导体CMOS实际晶体放硅块技术没更含义CMOS光敏元件放器AD转换器存储器数字信号处理器计算机接口控制电路集成块硅片具结构简单处理功速度快耗电低成低等特点
    CCD者CMOS图感应没真正感应传感器称做图半导体CCDCMOS传感器实际种传感器图半导体图半导体P N结合半导体够转换光线光子爆炸结合处成成例数量电子电子数量计算信号电压光线进入图半导体越电子产生越传感器输出电压越高
    223 图采集
    图采集卡(Image Capture Card)称图捕捉卡种获取数字化视频图信息存储播放出硬件设备图采集卡捕捉视频信息时获伴音音频部分视频部分数字化时步保存步播放
    图采集卡功图信号采集电脑中数文件形式保存硬盘进行图处理必少硬件设备通摄机拍摄视频信号摄带转存计算机中利相关视频编辑软件数字化视频信号进行期编辑处理剪切画面添加滤镱字幕音效设置转场效果加入种视频特效等等编辑完成视频信号转换成标准VCDDVD网流行媒体等格式方便传播
    采集卡分类:
    1模拟量图采集卡
    标准视频信号采集 PALNTSC
    非标准视频信号采集
    2数字量图采集卡:
    IEEE1394卡
    RS644 LVDS
    Channel Link LVDS
    Camera Link LVDS
    224 图处理
    机器视觉里图基数结构包含数通常图采集设备传送计算机存中采集理想图系列处理想结果中分析出需东西
    例半导体晶片切割中需先快速利傅里叶变换讲图转换频域然通傅里叶变换图复轭相计算出相关傅里叶变换变换回时域通匹配图模型
    操作中时运图处理算法运算图处理算法紧密结合起
    225 章结
    章中着重认识组成机器视觉系统重组成部分处理图会型号元件熟悉部件中型号面半导体晶片切割中效果
    第3章 半导体晶片切割算法
    31 fourier 变换
    晶片图处理程中会空间域频率域转换运傅立叶变换里先出维函数傅立叶变换:
    Hf∞∞hxe2πifxdx (3 1)
    位置x函数h(x)转换频率f函数H(f)里函数H(f)通常复数41式恒等式eixcosx+isinx认H(x)频率振幅正弦余弦波组成函数h(x)空间域转换频率域然傅立叶变换光空间域转换频率域频率域转换空间域:
    H(f)∞∞Hfe2πifxdf (32)
    3132 展现出傅立叶变换空间域频率域间相互转换
    然傅立叶变换光局限维变换维变换傅立叶变换基变换维延伸出二维变换二维傅立叶变换空间域频率域间相互转换:
    H(uv)∞∞∞∞h(rc)e2πi(ur+vc)drdc
    h(rc)∞∞∞∞H(uv)e2πi(ur+vc)dudv ( 3 3 )
    图处理中h(rc)幅图图位置(rc)素形式出频率(uv)表示图中表周期数
    傅立叶变换中趣性质应该空间域卷积变换频率域简单相:
    (g*h)(rc)⟺G(uv)H(uv) (34)
    卷积面公式出:
    f*h(f*h)(rc)∞∞∞∞fuvh(rucv)dudv ( 3 5 )
    通式转换太精确计算值计算值变更加精确够计算均值滤波器等式傅立叶变换变换结果:

    Huv12n+12m+1sin2n+1usin2m+1v (36)

    中sincx(sinπx(πx))理高斯滤波器等式
    gσ (rc)12πο2e(r2+c2)(2σ2) 12πσer2(2σ2)12πσec2(2σ2) ( 3 7 )
    高斯滤波器傅立叶变换高斯函数σ变成身倒数注意应两种滤波器时果滤波器身尺寸增加滤波器频率响应变窄般讲种应关系总适:
    h(xa)⟺|a|H(af) (38)
    32 相关
    相关性傅立叶变换重体现:
    g*h(g*h)(rc)∞∞∞∞gr+uc+vhuvdudv (39)
    相关频率域式出(g*h)(rc)⟺G(uv)H(uv)果h(rc)包含实数图处理常见情况H(uv)H(uv)横线表示轭复数 (g*h)(rc)⟺G(uv) H(uv)
    前假设图数连续真正图数离散发现会傅立叶变换结果存着较牵连前述频率变量uv素周期数果幅离散图h(rc)历变换意正弦余弦波出现高频率12两素周期频率12称尼奎斯特界频率高频率正弦余弦波起相应更低频率正弦余弦波样混淆现象[4]削频率混淆图进行采样前必须高尼奎斯特界频率高频部分削图获取程中通摄机光学低通滤镜实现幅图例缩时发生混淆现象样图进行低分辨率采样前先滑滤波器保证削高尼奎斯特界频率高频部分
    实际图离散矩形区域w*h定义w图宽h图高意味着傅立叶变换连续够离散频率采样ukkhvllw面讨傅立叶变换进行采样仅奎斯特间隔12≤ukvl<12时离散傅立叶变换(DFT)式出:
    HklH(ukvl)r0h1c0w1hrce2πi(ukr+vlc)理离散傅立叶逆变换:
    Hrc1whk0h1l0w1Hkle2πi(krh+lcw) (310)
    前述频率ukvl应该(1212]范围采样kh2+1…h2lw2+1…w2里须Hkl表示幅图考虑周期性分hw周期负频率映射应正频率kh2+11映射kh2…h1理适l
    傅立叶变换拥频率域计算意线性滤波器卷积点配合标准滤波器掩码实现滤波操作均值滤波器高斯滤波器配合通常仅相尺寸滤波器配合时速度优势傅立叶变换进行滤波处理真正处:通定制滤波器消图中某特定频率
    33 模板匹配
    模板匹配光条件出图者图边缘影响情况运匹配方法
    331 边缘匹配算法
    边缘匹配会受光影响特性常模板匹配算法中边缘匹配算法基模板边缘图边缘间距离种算法般原始边缘点进行匹配
    种想法普通相似度量模板边缘点图边缘点间均方距离边缘点离图边缘点间均方距离花费量时间力气寻找图边缘点间距离非点节约时间基种想法找种效率高方式计算分割搜索图背景距离变换通种方法果模板边缘点图边缘点间均距离阀值认找模板实例然确定唯位置必须计算相似度量局部值相似度量希等式表现出T表示模板中边缘点d(rc)表示分割搜索图背景距离变换移情况均方边缘距离(SED)表示:
    Sed(rc)1n(uv)∈Td(r+uc+v)2 (311)
    果令SSD相似度量等式中 t(uv)0距离变换图代f(uv)样SED等式相
    SSD相似度量等式:
    ssdrc1nuv∈Ttuvfr+uc+v2 (412)

    样实现SSD匹配算法SED匹配算法非常容易实现样果均距离均方距离话已SAD匹配算法等式
    述算法基边缘进行匹配完全光影响外搜索图中边缘减少图中边缘直接距离算法会受影响果部分边缘搜索图中没出现没出现部分模板边缘图边缘间距离会非常样会出现找模板位置情况时图找正确匹配位置非常困难
    种情况提出种运边缘匹配算法中距离基两点集间Hausdorff距离模板中边缘点表示T图中边缘点表示E两点集间Hausdorff距离表示:
    HTEmaxhTEhET (413)
    hTEmaxt∈Tmine∈E∥te∥ (414)
    h(TE)h(ET)定义相互称式Hausdorff距离决定两值组成:模板边缘图边缘间距离二图边缘模板边缘间距离难出低总距离必须保证模板边缘点必须图边缘点非常接时保证图边缘点模板边缘点非常接Hausdorff距离话图中遮挡混乱会影响匹配实现操作性呢?样考虑:图存遮挡混乱情况算法效果较差等式(414)中计算模板边缘图边缘距离果希遮挡情况实现足够算法求级距离求距离例求第f距离f0时表示距离时Hausdorff距离100fn遮挡情况中n表示模板中边缘点数量Hausdorff距离存混乱情况类似第r距离修改h(ET)然通常模板覆盖搜索图部分图中边缘点数量模板中边缘点数量Hausdorff距离达期受混乱影响效果选择r值必须非常必须改进h(ET)模板周围ROI计算时Hausdorff距离100rm混乱情况中m指模板周围ROI中图边缘点数量SED方法相似基距离变换计算Hausdorff距离:图中边缘区域计算距离变换二模板边缘区域位姿(包括移)计算距离变换离线情况计算非常数量距离变换需巨存储空间否搜索程中计算模板距离变换需非常计算量
    分析出Hausdorff距离缺点匹配程巨运算负载想出种减少运算负载性中包括减少搜索空间中包含模板区域外提出种搜索空间分级细分方法种方法图金字塔实现效果相似
    然Hausdorff距离缺点算图中搜索模板实例存稍许遮挡会导致图中找错误实例减少误判率提出Hausdorff距离种改进方法种方法边缘素方考虑原理讲边缘点增加表示方第三坐标改进Hausdorff距离计算扩展三维点间距离需计算三维距离变换机器视觉应讲耗时基Hausdorff距离方法外缺点非常难基相似度量插算法亚素精度位姿
    332 基边缘素点算法
    基边缘素点身搜索目标物体算法Ballard提出广义霍夫变换霍夫变换开始定义分割边缘中寻找直线种方法拓展检测解析描述形状里圆例:果知道圆半径边缘图中迅速找圆位置应该利种算法快速找圆呢?
    首先想圆旋转称种情况考虑移快速边缘图中找圆话注意背景更亮圆边缘梯度量垂直圆边界梯度量方指圆中心相果圆亮度背景更暗梯度方背离圆中心外样发现需发现圆点利找出圆确定点圆点呢?注意圆素点拥样性质性质基梯度量构造圆中心样找圆位置
    面例子出非常高效找圆位置果事先知道圆极性知道背景亮暗需图中边缘点处累计数组执行简单加法果知道边缘极性需边缘处执行两加法算法运算时间图中边缘点数量成正模板没关系圆没关系
    述广义霍夫变换效率已非常高运行时间取决图中边缘点数量然种算法机器视觉系统说够快搜索象累计空间会短时间变非常尤允许目标物体旋转缩放应中外累计器需巨储存空间两种决定广义霍夫变换样运机器视觉中引入机器视觉中呢?针种情况提出种分级广义霍夫变换图金字塔加速搜索通利金字塔加速搜索通利金字塔低层搜索空间减少累计数组尺寸种分级广义霍夫变换图中实时找目标物体图中存遮挡混乱意光变化情况算法非常稳定
    34 章结
    章清楚解半导体晶片切割机器视觉系统中三中算法三中算法精确切割半导体晶片中起着关重作切割类型作出变化半导体晶片切割中效果













    第4章 半导体晶片切割算法实现
    半导体晶片切割定位算法实验前首先进行图采集工业现场说图采集图进行校准工业实际生产中晶片水放置通调摄头位置做镜头完全晶片垂直省略掉图校准步骤思路框架图然图校准步绘制然进行图处理图41出实验框架图


    采集图




    利傅立变换叶获取晶片宽高





    确定晶片




    根模板匹配算法获取晶片匹配图






    确定切割线位置








    图41 晶片切割流程图
    通图确定半导体晶片切割操作流程操作程中会运算法面根设计流程图实现整流程


    41 图获取
    条件限制遗憾没亲采集半导体晶片图标准数库中图图42半导体晶片原始图


    图42 半导体晶片原始图

    图理想光调节镜头情况半导体晶片原始图面进行处理初图面做原始图中找出需切割线找切割线做呢?找条切割线晶片够完切割出呢?面利halcon软件处理图程
    42 利相关算法获取晶片
    处理图第步确定芯片宽度高度确定呢?里运第三章中介绍相关算法
    第步首先运傅立叶变换原始图转换频域图数实数需完全傅立叶变换仅拥实数傅立叶变换做半图原始图傅立叶变换转化频域图43



    图43 原始图转换频域图
    原始图转换成频域图渡已需终结果需频域图继续处理原始图频域图通傅立叶变换图复轭相计算相关第三章中相关部分介绍知幅图相关g图相关性(g*g)图中找相样品里利相关性找出相矩形芯片结构图频域图通相关算法图图44




    图44 相关图

    频域图基础通精心复轭相计算相关图然然想结果需晶片图相关图图相关图分析出需找晶片宽高晶片原始图相关图成现需做事情通面努力已原始图相关图相关图基础晶片图相关图行第三章相关算法介绍中介绍频域中相关结果利反傅立叶变换变换回时域
    里利算法相关图转换相关图晶片宽高做出重铺垫相关图面模板匹配利进行图相关图利反傅立叶变换变换回时域图图45



    图45 相关图
    图相关图进行面操作














    图46 晶片图相关
    43 提取芯片位置
    排图边缘局部值相关偶函数提取左四分值图提取晶片图相关图左角四分处理晶片相关图图46显示相关结果
    相关图(rc)点灰度值图水移动r垂直移动c原始图做相关运算相关值图左角(原点)灰度值高点代表没移动图身相关性果图周期性宽度w高度h矩形结构相关图(wh)位置会高相关值通相关图找左角局部极值直接周期结构尺寸
    较亮灰度值代表较高相关值提取极值感兴趣区域白色矩形局部极值绿色叉表示绿圈表示代表芯片局部极值
    图46前两操作感兴趣区域限定边缘素宽相关图部避免图边缘提取图局部值方面图边缘局部值提取做限亚素精度灰度值亚素插值方面图边缘必须图两局部极值样确定芯片相应高度宽度部位需极值确定外感兴趣区域限定相关图左四分部分假设晶片图水相关关两坐标偶函数图46左方白色区域需感兴趣区域


    图47 确定晶片
    极值图46中绿色叉标示出46图中找极值通计算极值原点距离容易找出原点极值例中芯片(wh)(159558386)素起方便应尺寸图47中蓝色矩形标示出
    芯片宽高需运halcon软件基形状匹配算法芯片位置33节中介绍匹配算法运形状制造含4相邻芯片模板图制作芯片模板图需做呢?正确芯片尺寸需知道芯片间缝隙线宽度LineWidth摄机晶片间距离变里假设线宽常数然需引入例子通已芯片尺寸计算出线宽首先图画出4初始化值128灰度值尺寸致芯片黑色矩形方便操作分析4矩形中心设定图中心
    里加两黑色矩形矩形覆盖60线宽表示线灰度值致性Paintxld锯齿轮廓画背景素灰度值取决素矩形覆盖例里举例说明果素半覆盖灰度值背景矩形值均值矩形感兴趣区域代表匹配算法产生形状模型感兴趣区域模型图感兴趣区域见图48:



    图48 匹配模板图


    44 估计切割线位置
    图48图42原始图中找4相邻芯片匹配位置通匹配图找感兴趣匹配图49显示匹配结果:



    图49 匹配结果图
    图49显示匹配结果图中模型仅匹配感兴趣NumMatches位置1坐标MatchRowMatchColumn亚素精度匹配图实验流程进行步步需计算出切割线计算出呢?根匹配位置计算出切割线首先根图芯片估算出水垂直方存切割线数量然匹配出坐标MatchRowMatchCol点开始计算出相距DieHeight相互水水线相距DieWidth相互行垂直线计算结果见图410


    图410 晶片切割线

    里通halcon软件出半导体晶片切割线成功完成半导体晶片切割
    45 章结
    第四章中系统完成半导体晶片halcon软件切割全程开始原始图系列处理确定出晶片切割线章中操作应第三章中解算法第四章中流程实现说第三章融合起整体流程半导体晶片切割机器视觉软件系统精华







    通篇文系统清晰介绍机器视觉系统运半导体晶片切割实例机器视觉系统更清晰理解半导体晶片切割流程熟悉
    篇文中完成点:首先基达预想求需处理产品选择元件达理想处理结果然次非常遗憾没亲采集半导体晶片原始图运数库中采集理想原始图影响续处理二取原始图利halcon软件需原始图进行处理相关算法(傅立叶变换相关匹配)进行图处理找原始图进行切割切割线课题假设晶片图中水放置然应中种假设成立果想着课题继续做考虑解决解决晶片旋转问题
    机器视觉系统国外已运行业中取相骄成绩产业效率提高起关重作前机器视觉系统应已超越传统检验领域想着更深层更样化领域扩展时实际产品采购量节节攀升年机器视觉系统更运动控制连续处理验证等行业中运机器视觉系统暂时运需精度求高者肉眼法做行业机器视觉系统智精准注定迟早行业中广泛运
     













    致谢
    快半年课题断熟悉实验篇文章终算完成期间成功带喜悦失败导致气馁特殊程整体带限快乐非常值回忆方然中许需感谢
    篇文年写正式意义篇文历前面知措茫然切负面素导师XX老师悉心指导消失首次接触课题历开始什知道整流程熟练操作见XX老师帮助里先感谢想感谢XX老师里真心说句谢谢您
    机会感谢教导老师学中学许宝贵没虚度学生活里顾说句谢谢






















    参考文献
    [1] 徐志军徐光辉CPLDFPGA开发应 北京电子工业出版社2002
    [2] P Kopardekar A Mital S Anand Manual hybrid and automated inspection literature and current research Integrated Manufacturing Systems 4 (1993) 18–29
    [3] 朱铮涛 黎绍发 视觉测量技术现代制造工业中应[J] 现代制造工程 2004 (4) 59 61
    [4] 刘继胜 钟良 机器视觉技术质量检测中应[J] 现代制造工程 2004 (2) 99 101
    [5] TI公司 TMS320C64x DSPVideo PortVCXO Interpolated Control (VIC) Port Reference Guide
    [6] 范祥卢道华王佳 机器视觉工业领域中研究应[J] 现代制造工程 2007(06)
    [7]  潘继军 C6000DSK视频处理系统设计微计算机信息2006年第42期 P135136
    [8] StegerC UlrichM Wiedemann C 机器视觉算法应[M] 清华学出版社 2008 (11) 425 – 426
    [9] O K Kwon D G Sim R H Park Robust Hausdorff distance matching algorithms using pyramidal structures[J] Pattern Recognition34200520132001
    [10] C F Olson DP Huttenlocher Automatic target recognition by matching orienter edge pixels[J] IEEE Transactions on Image Processing 6(1)1111221981
    [11] Ramesh Jain Rangachar Kasturi Brian G Shchunck Machine Vision[M] 北京机械工业出版2003
    [12] N Ayache O D Faugeras Hyper A new approach for the recognition and positioning of twodimensional objects[J] IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence8(1)4454 January 1986
    [13] 半导体晶片加工技术 httpwwwtechdomaincomthread1275311html
    [14] M W Koch L Kashyap Using polygons to recognize and locate partially occluded objects[J] IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence9(4) 483494July 1987
    [15] Elias N Malamasa Euripides GM Petrakisa Michalis Zervakisa Laurent PetitbJeanDidier Legatb Image and Vision Computing[J] In Elsevier Science 2001
    附录(算法实现源代码)
    第程序调Halcon机器视觉软件包算子作:
    Dev_update_all (DisplayMode) 检查软件否更新
    init_font* (WindowHandleFontSize) 系统格式设置
    reopen_window_fit (ImageMaxextentRowColWindowHandle) 获取图长宽
    write_message (WindowHandleRowColumnStringWindowCoordinates) 字体估算文拓展指定位置绘制矩形显示信息
    dev_display_shape_matching_results(ModelIDColorRowColumnAngleScaleCModel) 显示基形状匹配结果
    dev_open_window_fit_image(ImageRowCloumnWidthLimitHeightLimit WindowHandle) 开新图形窗口调整保持正确图长宽前提适WidthLimitHeightLimit规定限制
    dev_display_shape_matching_results(ModeIDColorRowColumnAngleScaleCModel) 显示匹配结果
    disp_3d_coord_system ( WindowHandleCamParamPoseCoordAxesLength) 显示3D坐标系统
    disp_continue_message (WindowHandleColorBox) 图形窗口显示Click 'Run' to continue
    disp_message (WindowHandleStringCoordSystemRowColumnColorBox) 图窗口代码求显示文
    gen_arrow_contour_xld(ArrowRowColumn1Row2Column2HeadLengthHeadWidth) 生成箭头形XLD轮廓
    list_image_files (ImageDirectoryExtensionsOptionsImageFiles) 返回扩展中特定缀特定目录中文件
    parse_filename (FileNameBaseNameExtensionDirectory) 获文件名(全路径)输入三种字符串返回目录路径基文件名扩展
    scale_image_range (ImageImageScaledMinMax) 改变图灰度值
    set_display_font (WindowHandleSizeFontBoldSlant) 指定属性设置前窗口文字体
    sort_pairs (T1T2SortModeSorted1Sorted2) 输入参数原组排序
    tuple_gen_sequence (StartEndStepSequence) 产生等间距值序列数组

    第二基半导体晶片切割定位函数代码功:
    main()
    * 初始化
    read_image (WaferDies 'wafer_dies')
    reopen_window_fit (WaferDies 700 0 0 WindowHandle)
    init_font (WindowHandle 1 2)
    get_window_extents (WindowHandle _ _ WindowWidth WindowHeight)
    dev_update_all ('off')
    dev_set_draw ('margin')
    get_image_pointer1 (WaferDies _ _ Width Height)
    dev_display (WaferDies)
    write_message (WindowHandle 1 1 'Image of a wafer' true)
    write_message (WindowHandle WindowHeight 30 1 'Press \'Run\' to continue' true)
    stop ()

    * 1 利相关算法获取晶片
    rft_generic (WaferDies ImageFFT 'to_freq' 'none' 'complex' Width)
    correlation_fft (ImageFFT ImageFFT CorrelationFFT)
    rft_generic (CorrelationFFT Correlation 'from_freq' 'n' 'real' Width)
    * 排图边缘局部值相关偶函数提取左四分值
    gen_rectangle1 (Rectangle 1 1 Height2 Width2)
    reduce_domain (Correlation Rectangle CorrelationReduced)
    * 提取相关函数局部值
    local_max_sub_pix (CorrelationReduced 'gauss' 2 5000000 Row Col)
    * 提取晶片尺寸
    * 找接原点值 值相晶片中相应矩形中心
    distance_pp (gen_tuple_const(|Row|0) gen_tuple_const(|Col|0) Row Col Distance)
    SortedIndex sort_index(Distance)
    Row1 Row[SortedIndex[0]]
    Col1 Col[SortedIndex[0]]
    DiagonalLength sqrt(Row1*Row1 + Col1*Col1)
    Phi atan2(Row1Col1)
    DieWidth DiagonalLength * cos(Phi)
    DieHeight DiagonalLength * sin(Phi)
    * 中心第极值第二极值合起定义晶片方位
    dev_set_color ('blue')
    gen_cross_contour_xld (Crosses Row Col 8 0785398)
    gen_ellipse_contour_xld (Circle Row1 Col1 0 8 8 0 628318 'positive' 15)
    dev_display (Correlation)
    dev_display (Crosses)
    dev_display (Circle)
    dev_set_color ('green')
    dev_display (Rectangle)
    write_message (WindowHandle 1 1 'Autocorrelation region of interest and local maxima' true)
    write_message (WindowHandle WindowHeight 30 1 'Press \'Run\' to continue' true)
    stop ()
    * 构想提取出晶片尺寸
    gen_rectangle2_contour_xld (Die Height2 Width2 0 DieWidth2 DieHeight2)
    reopen_window_fit (WaferDies 700 0 0 WindowHandle)
    init_font (WindowHandle 1 2)
    dev_display (WaferDies)
    dev_set_color ('blue')
    dev_display (Die)
    write_message (WindowHandle 1 1 'Extracted die size' true)
    write_message (WindowHandle WindowHeight 30 1 'Press \'Run\' to continue' true)
    stop ()
    * 2 利基形状匹配方法提取芯片位置
    LineWidth 7
    LineWidthFraction 06
    * 晶片中生成切割线模型图
    gen_image_const (Template 'byte' Width Height)
    scale_image (Template Template 1 128)
    RefRow round(05*Height)
    RefCol round(05*Width)
    for Row 05 to 05 by 1
    for Col 05 to 05 by 1
    gen_rectangle2_contour_xld (Rectangle RefRow + Row*DieHeight RefCol + Col*DieWidth 0 05*DieWidth 05*LineWidth 05*DieHeight 05*LineWidth)
    paint_xld (Rectangle Template Template 0)
    endfor
    endfor
    gen_rectangle2_contour_xld (Rectangle RefRow RefCol 0 05*LineWidthFraction*LineWidth DieHeight)
    paint_xld (Rectangle Template Template 0)
    gen_rectangle2_contour_xld (Rectangle RefRow RefCol 0 DieWidth 05*LineWidthFraction*LineWidth)
    paint_xld (Rectangle Template Template 0)
    gen_rectangle2 (ROI RefRow RefCol 0 DieWidth+5 DieHeight+5)
    reduce_domain (Template ROI TemplateReduced)
    create_shape_model (TemplateReduced 'auto' 0 0 'auto' 'auto' 'ignore_local_polarity' 'auto' 5 ModelID)
    dev_display (Template)
    dev_set_color ('blue')
    dev_display (ROI)
    write_message (WindowHandle 1 1 'Template of 4 adjacent dies' true)
    write_message (WindowHandle WindowHeight 30 1 'Press \'Run\' to continue' true)
    stop ()
    * 原始图找工模型匹配
    MinScore 07
    Greediness 05
    NumMatches 1
    find_shape_model (WaferDies ModelID 0 0 MinScore NumMatches 05 'least_squares' 0 Greediness MatchRow MatchColumn MatchAngle MatchScore)
    *
    get_shape_model_contours (ModelContours ModelID 1)
    vector_angle_to_rigid (0 0 0 MatchRow MatchColumn MatchAngle HomMat2D)
    affine_trans_contour_xld (ModelContours ContoursAffinTrans HomMat2D)
    dev_display (WaferDies)
    dev_set_color ('blue')
    dev_display (ContoursAffinTrans)
    write_message (WindowHandle 1 1 'Best match' true)
    write_message (WindowHandle WindowHeight 30 1 'Press \'Run\' to continue' true)
    stop ()
    * 3 芯片尺寸位置估计切割线位置
    dev_clear_window ()
    dev_display (WaferDies)
    dev_set_color ('blue')
    NumRowMax ceil(Height DieHeight)
    NumColMax ceil(Width DieWidth)
    for RowIndex NumRowMax to NumRowMax by 1
    RowCurrent MatchRow + RowIndex * DieHeight
    gen_contour_polygon_xld (CuttingLine [RowCurrent RowCurrent] [0Width1])
    dev_display (CuttingLine)
    endfor
    for ColIndex NumColMax to NumColMax by 1
    ColCurrent MatchColumn + ColIndex * DieWidth
    gen_contour_polygon_xld (CuttingLine [0Height1] [ColCurrentColCurrent])
    dev_display (CuttingLine)
    endfor
    write_message (WindowHandle 1 1 'Resulting cutting lines' true)
    write_message (WindowHandle WindowHeight 30 1 ' Program terminated ' true)
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    文档贡献者

    z***u

    贡献于2019-06-05

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