芯片全自動拾放視覺定位裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種芯片全自動拾放視覺定位裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的準(zhǔn)確度不高、靈活性差的問題。包括工控機和芯片拾放工作臺（1）上設(shè)置的懸臂支架（2），在懸臂支架（2）上設(shè)置有可在X、Y、Z三個方向上進行調(diào)整定位的俯視相機，該俯視相機還配備有可更換的兩個大小倍數(shù)鏡頭，在芯片拾放工作臺（1）上設(shè)置有仰視相機和帶有對位孔（26）的對位旋轉(zhuǎn)板（25），以對位旋轉(zhuǎn)板（25）的外端設(shè)置的對位孔（26）為基準(zhǔn)，通過俯視相機的兩組鏡頭的精確切換校驗兩組鏡頭的相對位置參數(shù)，此參數(shù)的校驗通過仰視相機完成，可計算出兩組鏡頭間的機械偏移量。實現(xiàn)了芯片初始定位，精度能達到2個像素誤差。
【專利說明】芯片全自動拾放視覺定位裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微組裝中芯片全自動拾放的一種視覺定位裝置，特別涉及一種芯片自動拾放中對芯片進行準(zhǔn)確定位的視覺定位裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在微組裝設(shè)備中，芯片的全自動拾放是設(shè)備的主要工作內(nèi)容，在實際操作中，由于芯片尺寸小，電路圖形種類多，對芯片的初始定位特別重要，關(guān)系到拾放的準(zhǔn)確度。在微組裝設(shè)備中，現(xiàn)有的芯片初始定位通常用一臺固定位置的CCD系統(tǒng)完成，適應(yīng)的芯片尺寸范圍有限，不適用于多吸嘴、多工位的相對位置校驗，定位準(zhǔn)確度不高，靈活性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種芯片全自動拾放視覺定位裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的準(zhǔn)確度不高、靈活性差的問題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的:
[0005]一種芯片全自動拾放視覺定位裝置，包括工控機和芯片拾放工作臺，在芯片拾放工作臺的后端固定設(shè)置有懸臂支架，在芯片拾放工作臺的左側(cè)前端固定設(shè)置有仰視相機，在仰視相機的后側(cè)設(shè)置有對位旋轉(zhuǎn)板支架，在芯片拾放工作臺上設(shè)置有芯片上料臺，在芯片上料臺上活動設(shè)置有芯片；在懸臂支架上設(shè)置有左右方向上的X軸移動導(dǎo)軌，在X軸移動導(dǎo)軌上設(shè)置有X軸直線電機定子和X軸直線電機動子，在X軸直線電機動子上設(shè)置有前后方向上的Y軸移動導(dǎo)軌，在Y軸移動導(dǎo)軌上設(shè)置有Y軸直線電機定子和Y軸直線電機動子，在Y軸直線電機動子上設(shè)置有Z軸導(dǎo)軌絲杠，在Z軸導(dǎo)軌絲杠上設(shè)置有Z軸絲杠螺母，在Z軸絲杠螺母上設(shè)置有俯視相機安裝支架，沿水平方向設(shè)置的鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承外圈固定設(shè)置在俯視相機安裝支架上，在鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈上設(shè)置有切換鏡頭安裝臺，在切換鏡頭安裝臺上分別設(shè)置有大倍數(shù)鏡頭和小倍數(shù)鏡頭，大倍數(shù)鏡頭和小倍數(shù)鏡頭是設(shè)置在以鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈的中心為圓心的同一圓弧上的，在大倍數(shù)鏡頭的正上方的俯視相機安裝支架上設(shè)置有俯視相機，鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動帶輪，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動帶輪通過同步驅(qū)動皮帶與設(shè)置在俯視相機安裝支架上的步進驅(qū)動電機連接在一起，在對位旋轉(zhuǎn)板支架的頂端設(shè)置有鉸軸，在鉸軸上鉸接有對位旋轉(zhuǎn)板，在對位旋轉(zhuǎn)板的外端設(shè)置有對位孔，對位孔設(shè)置在仰視相機的上方，步進驅(qū)動電機、仰視相機和俯視相機分別與工控機電連接在一起。
[0006]一種芯片全自動拾放視覺定位方法，包括以下步驟:
[0007]第一步、移動對位旋轉(zhuǎn)板到左側(cè)前端固定設(shè)置的仰視相機上方，使對位孔在仰視相機的視場內(nèi)清晰成像，并記錄對位孔中心在仰視相機中的視場坐標(biāo)；
[0008]第二步、移動俯視相機到對位孔上方，使對位孔在俯視相機中清晰成像，并使對位孔中心位于視場中心；
[0009]第三步、工控機控制步進驅(qū)動電機驅(qū)動鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈帶動切換鏡頭安裝臺轉(zhuǎn)動，使切換鏡頭安裝臺上的大倍數(shù)鏡頭與俯視相機對中；
[0010]第四步、工控機驅(qū)動X軸直線電機動子、Y軸直線電機動子和Z軸絲杠螺母，使移動俯視相機到對位孔上方，使對位孔在俯視相機中清晰成像，并使對位孔中心位于視場中心，記錄此時機械坐標(biāo)值；
[0011]第五步、俯視相機的機械坐標(biāo)加上對位孔中心在仰視相機視場中相對于視場中心的偏移量，即為仰視相機的機械坐標(biāo)，即仰視相機在工作臺上的物理位置坐標(biāo)；
[0012]第六步、移動俯視相機與大倍數(shù)鏡頭，使其視場中心與仰視相機視場中心重合，記錄此時的機械坐標(biāo)X1、Yl ；
[0013]第七步、控制系統(tǒng)驅(qū)動鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈帶動切換鏡頭安裝臺轉(zhuǎn)動，使切換鏡頭安裝臺上的小倍數(shù)鏡頭與俯視相機對中；
[0014]第八步、移動俯視相機與小倍數(shù)鏡頭，使其視場中心與仰視相機視場中心重合，記錄此時的機械坐標(biāo)X2、Y2 ；
[0015]第九步、計算坐標(biāo)Χ1、Υ1與Χ2、Υ2的偏差，此偏差即為大倍數(shù)鏡頭與小倍數(shù)鏡頭的物理偏移量；
[0016]第十步、通過仰視相機與俯視相機的大倍數(shù)鏡頭、小倍數(shù)鏡頭的校驗數(shù)據(jù)，可以定位拾取工作臺上任意位置的芯片。
[0017]本發(fā)明的芯片全自動拾放的視覺定位方法應(yīng)用于多功能精密組裝系統(tǒng)設(shè)備上，可實現(xiàn)芯片的全自動拾放自動定位。此方法采用仰視與俯視雙相機、俯視相機雙鏡頭切換方式，實現(xiàn)了芯片初始定位，精度能達到2個像素誤差。此方法可廣泛應(yīng)用于微組裝設(shè)備，如全自動點膠機、共晶貼片機、晶圓芯片拾放機等設(shè)備中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的俯視相機16的定位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明的切換鏡頭安裝臺19的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明的切換鏡頭安裝臺19在俯視方向上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明的仰視相機3與對位旋轉(zhuǎn)板支架4之間的配合關(guān)系圖。

【具體實施方式】
[0023]一種芯片全自動拾放視覺定位裝置，包括工控機和芯片拾放工作臺1，在芯片拾放工作臺I的后端固定設(shè)置有懸臂支架2，在芯片拾放工作臺I的左側(cè)前端固定設(shè)置有仰視相機3，在仰視相機3的后側(cè)設(shè)置有對位旋轉(zhuǎn)板支架4，在芯片拾放工作臺I上設(shè)置有芯片上料臺5，在芯片上料臺5上活動設(shè)置有芯片6 ;在懸臂支架2上設(shè)置有左右方向上的X軸移動導(dǎo)軌7，在X軸移動導(dǎo)軌7上設(shè)置有X軸直線電機定子8和X軸直線電機動子9，在X軸直線電機動子9上設(shè)置有前后方向上的Y軸移動導(dǎo)軌10，在Y軸移動導(dǎo)軌10上設(shè)置有Y軸直線電機定子11和Y軸直線電機動子12，在Y軸直線電機動子12上設(shè)置有Z軸導(dǎo)軌絲杠13，在Z軸導(dǎo)軌絲杠13上設(shè)置有Z軸絲杠螺母14，在Z軸絲杠螺母14上設(shè)置有俯視相機安裝支架15，沿水平方向設(shè)置的鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承外圈17固定設(shè)置在俯視相機安裝支架15上，在鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈18上設(shè)置有切換鏡頭安裝臺19，在切換鏡頭安裝臺19上分別設(shè)置有大倍數(shù)鏡頭20和小倍數(shù)鏡頭21，大倍數(shù)鏡頭20和小倍數(shù)鏡頭21是設(shè)置在以鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈18的中心為圓心的同一圓弧上的，在大倍數(shù)鏡頭20的正上方的俯視相機安裝支架15上設(shè)置有俯視相機16，鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈18上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動帶輪，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動帶輪通過同步驅(qū)動皮帶22與設(shè)置在俯視相機安裝支架15上的步進驅(qū)動電機23連接在一起，在對位旋轉(zhuǎn)板支架4的頂端設(shè)置有鉸軸24，在鉸軸24上鉸接有對位旋轉(zhuǎn)板25，在對位旋轉(zhuǎn)板25的外端設(shè)置有對位孔26，對位孔26設(shè)置在仰視相機3的上方，步進驅(qū)動電機23、仰視相機3和俯視相機16分別與工控機電連接在一起。
[0024]一種芯片全自動拾放視覺定位方法，包括以下步驟:
[0025]第一步、移動對位旋轉(zhuǎn)板25到左側(cè)前端固定設(shè)置的仰視相機3上方，使對位孔26在仰視相機的視場內(nèi)清晰成像，并記錄對位孔26中心在仰視相機中的視場坐標(biāo)；
[0026]第二步、移動俯視相機到對位孔26上方，使對位孔26在俯視相機中清晰成像，并使對位孔26中心位于視場中心；
[0027]第三步、工控機控制步進驅(qū)動電機23驅(qū)動鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈18帶動切換鏡頭安裝臺19轉(zhuǎn)動，使切換鏡頭安裝臺19上的大倍數(shù)鏡頭20與俯視相機16對中；
[0028]第四步、工控機驅(qū)動X軸直線電機動子9、Y軸直線電機動子12和Z軸絲杠螺母14，使移動俯視相機16到對位孔26上方，使對位孔26在俯視相機16中清晰成像，并使對位孔26中心位于視場中心，記錄此時機械坐標(biāo)值；
[0029]第五步、俯視相機16的機械坐標(biāo)加上對位孔26中心在仰視相機3視場中相對于視場中心的偏移量，即為仰視相機的機械坐標(biāo)，即仰視相機3在工作臺I上的物理位置坐標(biāo)；
[0030]第六步、移動俯視相機16與大倍數(shù)鏡頭20，使其視場中心與仰視相機3視場中心重合,記錄此時的機械坐標(biāo)X1、Yl ；
[0031]第七步、控制系統(tǒng)驅(qū)動鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈18帶動切換鏡頭安裝臺19轉(zhuǎn)動，使切換鏡頭安裝臺19上的小倍數(shù)鏡頭21與俯視相機16對中；
[0032]第八步、移動俯視相機16與小倍數(shù)鏡頭21，使其視場中心與仰視相機3視場中心重合,記錄此時的機械坐標(biāo)X2、Y2 ;
[0033]第九步、計算坐標(biāo)X1、Yl與X2、Y2的偏差，此偏差即為大倍數(shù)鏡頭20與小倍數(shù)鏡頭21的物理偏移量；
[0034]第十步、通過仰視相機3與俯視相機16的大倍數(shù)鏡頭20、小倍數(shù)鏡頭21的校驗數(shù)據(jù)，可以定位拾取工作臺I上任意位置的芯片。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片全自動拾放視覺定位裝置，包括工控機和芯片拾放工作臺(1)，在芯片拾放工作臺(I)的后端固定設(shè)置有懸臂支架(2)，在芯片拾放工作臺(I)的左側(cè)前端固定設(shè)置有仰視相機(3)，在仰視相機(3)的后側(cè)設(shè)置有對位旋轉(zhuǎn)板支架(4)，在芯片拾放工作臺(I)上設(shè)置有芯片上料臺(5)，在芯片上料臺(5)上活動設(shè)置有芯片(6);在懸臂支架(2)上設(shè)置有左右方向上的X軸移動導(dǎo)軌(7)，在X軸移動導(dǎo)軌(7)上設(shè)置有X軸直線電機定子(8)和X軸直線電機動子(9 )，在X軸直線電機動子(9 )上設(shè)置有前后方向上的Y軸移動導(dǎo)軌(10 )，在Y軸移動導(dǎo)軌(10)上設(shè)置有Y軸直線電機定子(11)和Y軸直線電機動子(12)，在Y軸直線電機動子(12)上設(shè)置有Z軸導(dǎo)軌絲杠(13)，在Z軸導(dǎo)軌絲杠(13)上設(shè)置有Z軸絲杠螺母(14)，在Z軸絲杠螺母(14)上設(shè)置有俯視相機安裝支架(15)，其特征在于，沿水平方向設(shè)置的鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承外圈(17)固定設(shè)置在俯視相機安裝支架(15)上，在鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈(18)上設(shè)置有切換鏡頭安裝臺(19)，在切換鏡頭安裝臺(19)上分別設(shè)置有大倍數(shù)鏡頭(20)和小倍數(shù)鏡頭(21)，大倍數(shù)鏡頭(20)和小倍數(shù)鏡頭(21)是設(shè)置在以鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈(18)的中心為圓心的同一圓弧上的，在大倍數(shù)鏡頭(20)的正上方的俯視相機安裝支架(15)上設(shè)置有俯視相機(16)，鏡頭切換旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈(18)上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動帶輪，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動帶輪通過同步驅(qū)動皮帶(22)與設(shè)置在俯視相機安裝支架(15)上的步進驅(qū)動電機(23)連接在一起，在對位旋轉(zhuǎn)板支架(4)的頂端設(shè)置有鉸軸(24)，在鉸軸(24)上鉸接有對位旋轉(zhuǎn)板(25 )，在對位旋轉(zhuǎn)板(25 )的外端設(shè)置有對位孔(26 )，對位孔(26 )設(shè)置在仰視相機(3 )的上方，步進驅(qū)動電機(23 )、仰視相機(3 )和俯視相機(16 )分別與工控機電連接在一起。
【文檔編號】H01L21/68GK203967055SQ201420326013
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】侯一雪, 王雁, 曹國斌, 田志峰, 張永聰 申請人:中國電子科技集團公司第二研究所