[发明专利]一种基于行列直线聚类的多类型BGA芯片视觉识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及多类型BGA芯片视觉识别方法，特别涉及一种基于行列直线聚类的多类型BGA芯片视觉识别方法。

背景技术

BGA(球形阵列)封装形式的芯片由于集成度高、I/O引线多以及优良的电性能正广泛的应用于集成电路中。但芯片高密度的I/O焊球引脚对电路板贴装过程的贴装工艺提出了更为严格的要求。表面贴装技术(SMT)是一种高效的全自动化印刷电路板芯片贴装技术，贴片机作为该技术中的主要生产设备，基于视觉技术来完成不同芯片的识别、缺陷检测、定位、贴装等过程。其中，芯片识别是贴装的基础，贴片机通过对标准BGA样片进行在线测量，建立该类型BGA芯片的标准数据库：焊球标准行间距、焊球标准列间距、焊球标准直径、焊球分布样式等，进而为后续贴装芯片的缺陷检测提供标准数据参考。但BGA芯片高密度的I/O焊球引脚数目以及多样的焊球排列方式都增加了芯片识别与检测的困难。

常用的BGA芯片根据焊球排布规律主要分为规则和不规则型，规则型中任意相邻两行的焊球成整齐的行列排布，而对不规则型，任意相邻两行焊球交错排列。此外，对于上述两种BGA芯片，焊球排布不同位置存在的不同大小的空缺，也会造成BGA芯片种类的多样性。总之，BGA芯片高密度的I/O焊球引脚以及多样的焊球排列方式都要求识别算法具有良好的实时性和通用性。

现有BGA芯片的识别过程主要包括如下两种方式：一种是采用人工测量录入标准数据，这种识别方法费时费力，且容易产生主观偏差和测量错误，不易于自动化管理。另一种是逐步被采用的计算机视觉识别方式，但目前的BGA芯片识别算法主要存在如下不足：1)算法的应用有较大局限性，现有公布的算法只能识别特定种类或者有限几种焊球排布的BGA芯片。2)算法对于焊球排布稀疏的BGA芯片鲁棒性较差，或者根本无法识别。3)算法在进行BGA焊球提取时，常采用图像二值分割的方式，因此易将背景也分割出来形成噪点，识别算法会误判为焊球，最终导致错误识别结果。4)某些算法对被识别的BGA芯片的初始摆放位置要求严格，通常都要求芯片水平或者垂直摆放。5)某些算法例如点匹配算法在识别过程中涉及到大量的遍历和比较操作，导致算法的时间复杂度高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有BGA芯片识别算法的如下几方面问题：1)只能识别特定种类或者有限几种焊球排布的BGA芯片，对于焊球排布稀疏的BGA芯片鲁棒性较差，或者根本无法识别。2)仅仅采用单阈值二值化图像来提取焊球，导致欠分割或过分割，造成焊球参数测量错误或者焊球误识别。3)算法的时间复杂度高。而提出的一种基于行列直线聚类的多类型BGA芯片视觉识别方法

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、对摄像头采集到的灰度BGA芯片图像，即为原始图像，进行动态阈值分割得到二值焊球图像，并对二值焊球图像进行形态学开运算和闭运算处理，处理后的二值焊球图像上的每个连通域记为一个二值化BGA焊球，然后对每个二值化BGA焊球进行连通域标记；

步骤二、对步骤一得到的经过连通域标记后的每个二值化BGA焊球在原始图像上对应邻域范围内进行灰度连通域提取，获得完整灰度BGA焊球，并建立完整灰度BGA焊球信息列表；

其中，建立完整灰度BGA焊球信息列表内容包括：每个完整灰度BGA焊球所包含的灰度像素，以及由灰度像素计算得到的每个完整灰度BGA焊球的中心点位置坐标、每个完整灰度BGA焊球对应的最小外包圆直径、每个完整灰度BGA焊球的周长和圆度；每个焊球包含的灰度像素包括像素坐标和灰度值；

步骤三、用步骤二得到的完整灰度BGA焊球信息列表，建立一个像素灰度值均为0且大小与原始图像相同的背景图像；并在背景图像中，将对应原始图像中每个完整灰度BGA焊球中心点位置处的灰度值，变为对应二值化BGA焊球的标识序号，此时的背景图像即为BGA焊球标识图像，BGA焊球标识图像上的每个非0灰度值的像素称为一个等效BGA焊球，所有等效BGA焊球构成的阵列称为等效BGA阵列；

其中，原始图像中有M*N个完整灰度BGA焊球，对应背景图像中就有M*N个等效BGA焊球，等效BGA焊球实质为一个像素，完整灰度BGA焊球与等效BGA焊球一一对应；在BGA焊球标识图像中，计算相邻2个等效BGA焊球的间距△γ，将此间距作为等效BGA焊球间距典型值；

步骤四、利用步骤三得到的等效BGA焊球间距典型值△γ，在BGA焊球标识图像上，对等效BGA阵列进行局部分析，确定等效BGA阵列粗略偏转角度△θ；