引脚共面度的高精度三维检测与识别方法研究

摘要

在电路板表面贴装(SMT)生产工艺中，为保证贴装质量，对芯片引脚的共面度有着较高的精度要求。传统的接触式检测方式不仅存在着检测效率低的缺点，而且由于检测时需要接触芯片引脚，往往会导致芯片引脚的损坏，已经不能满足当前芯片检测高效、高精度、低成本的检测要求。本文开发了一套针对SOP封装的芯片引脚共面度非接触式三维检测系统，主要完成了以下内容:
　　(1)通过分析检测需求，选择出合适的线激光传感器和二维位移平台搭建了一套高精度三维扫描系统用于采集芯片的三维点云数据。
　　(2)对芯片点云数据进行坐标矫正、滤波、精简等点云预处理。其中，坐标矫正是指根据线激光传感器的光路结构，对采集到的点云的X坐标进行矫正;采用一种基于密度的方式对点云中的离群点进行滤除，并采用双边滤波算法对点云表面进行光顺滤波，消除点云表面的不规则点;研究了基于体素栅格下采样的点云精简和基于曲率特征的点云精简，最后根据所采集到的点云的实际情况，选用基于体素栅格下采样的方式对点云数据进行精简。
　　(3)对芯片点云进行分割并对芯片引脚进行定位。采用随机采样一致性算法(RANSAC)进行平面分割，以实现将芯片引脚部分的点云单独提取出来;详细研究了K均值聚类算法的优缺点，采用一种改进后的K均值聚类算法实现了芯片各个引脚的定位。
　　(4)利用最小二乘法拟合出芯片各个引脚所在的平面，计算各引脚到拟合平面的距离，最终实现了对芯片引脚共面度的评价。
　　实验结果表明，本文所采用的方法能够很好的实现芯片引脚共面度的检测，满足了非接触、高精度的检测要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要内容

第二章 基于线激光的三维扫描系统

2．1 激光三角法测距原理

2．1．1 垂直入射式激光三角法

2．1．2 倾斜入射式激光三角法

2．1．3 两种入射方式优缺点分析

2．2 高精度线激光三维扫描系统硬件构成

2．2．1 线激光传感器的选择

2．2．2 二维位移平台的选择

2．3 高精度线激光三维扫描系统的软件实现

本章小结

第三章 点云数据预处理

3．1 点云数据的X坐标矫正

3．1．1 点云数据分类

3．1．2 线激光采集点云的X坐标矫正

3．2 点云滤波

3．2．1 基于密度的离群点去除

3．2．2 双边滤波算法

3．3 点云精简

3．3．1 基于体素栅格下采样的点云精简

3．3．2 基于曲率的点云精简

本章小结

第四章 芯片引脚分割、定位及共面度评价

4．1 基于随机采样一致性(RANSAC)算法的点云平面分割

4．2 基于K均值聚类算法的芯片引脚定位

4．2．1 K均值聚类算法的基本原理和优缺点分析

4．2．2 K均值聚类算法的改进

4．3 基于最小二乘法的引脚共面度评价

本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢