CN114813778B - 一种基于光学ccd模组的芯片生产自动检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，属于智能检测控制技术领域，包括图像采集模块、信号处理模块、主控模块、显示模块和报警模块；本发明通过光学CCD模组进行IC图像采集和识别，借助其具有很高的稳定度和清晰度的性能，极大程度地改善了IC图像的采集质量，从而有利于提高芯片异常检测的准确性；此外，本发明采用群组比对逻辑检测目标区域内的IC放置状态是否正常，进而防止IC放置出现异常导致IC在取放过程中被损坏，该检测逻辑通过将一标准放置的IC进行框选，设定一个正常IC的绿色检测框，同时将该标准放置的IC的表面亮度特征也同步设定为检测标准，从而提高了IC检测结果的准确性和可靠性。

Description

一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统

技术领域

本发明涉及智能检测控制技术领域，尤其涉及一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统。

背景技术

芯片，通常是指一种基于硅片材料制造的半导体产品，又被称为集成电路、微芯片；自二十世纪中叶诞生以来，芯片已经无处不在，被广泛应用于计算机、移动电话、智能终端和其他数字电器等设备，是现代信息社会结构的重要组成部分；芯片制造工艺复杂，包括：芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等多个环节，在生产制造的每个阶段中都可能造成影响芯片功能和可靠性的缺陷产生；因此，对芯片生产制造过程进行实时检测就显得尤为重要；现如今，芯片生产制造过程中主要通过机械臂对芯片进行取放，若取放异常，很容易造成芯片的直接或间接损坏；当前CCD技术已经运用比较成熟，其广泛被应用于图像识别领域，光学CCD可以感应光信号并将其转换为电信号，有着较高的分辨率且分辨率可以变更，有着体积小、重量轻、寿命长、抗冲击能力强、功耗低等诸多优点，其可以自动识别产品的颜色、图形、字符等，具有广泛应用场景；目前缺乏一种可用于芯片生产制作过程中的检测系统对放置在装载IC的治具中的IC的状态进行实时检测，进而防止由于IC位置异常导致机械臂对其进行取放时造成损伤；因此，如何将CCD技术应用于芯片生产制造过程中，对其生产过程进行实时检测，以及时发现异常行为并修正，降低芯片损坏率已成为当下研究重点；为此，我们提出一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，包括图像采集模块、信号处理模块、主控模块、显示模块和报警模块；

所述图像采集模块、信号处理模块、主控模块和报警模块之间均通过通信总线电气连接；所述图像采集模块安装于搭载对象上，所述搭载对象具体为机械臂；

所述信号处理模块具体为信号采集卡，其包括真空值读取单元和Motor步进值读取单元；

所述真空值读取单元用于读取所述搭载对象的真空值，所述真空值是指所述搭载设备真空吸嘴的气压变化，导致产生的高低电平变化，进而产生的数字信号；

所述Motor步进值读取单元用于读取搭载对象的Motor步进值；

所述图像采集模块用于实时采集IC图像及其他信息；

所述信号处理模块包括用于将采集到的真空值、Motor步进值以及IC图像进行信号转换，并传输给所述主控模块进行处理；

所述主控模块用于根据采集到的所述真空值、Motor步进值以及IC图像进行IC目标判断、拍照时机确定及控制和异常检测及控制；

所述显示模块用于实时显示IC图像、提供系统操作入口以及显示其他信息；

所述报警模块用于根据所述异常检测的对应检测结果进行异常报警。

进一步地，所述图像采集模块具体为一组含有8个光学CCD的高清图像获取识别镜头，该种光学CCD可以调节焦距和光源亮度，具有很高的稳定度、清晰度。

进一步地，所述通信总线包括CDD的数据总线、CCD电源线、编码器线、光源延长线、32路信号线、主机电源线、信号线和键鼠线。

进一步地，所述信号处理模块还包括编码器卡，所述编码器卡用于对所述真空值、Motor步进值以及IC图像进行读取、识别和信号转换，并传输给所述主控模块进行处理和识别。

进一步地，所述主控模块还包括存储单元，所述存储单元用于存储IC图像、系统程序、检测参数、光源参数、各类信号、以及异常检测记录。

进一步地，所述IC目标判断用于通过真空值IC判断技术判定对应区域是否具有IC目标，生成IC目标判定结果，其具体过程如下：

S1：获取搭载设备真空吸嘴的气压变化，而产生的高低电平变化信息；

S2：根据所述气压变化导致产生高低电平变化信息进行各吸嘴上是否具有IC判定：

若所述吸嘴为低压，即产生低电平，则判定所述真空吸嘴上此时有IC目标；

若所述吸嘴为高压，即产生高电平，则判定所述真空吸嘴上此时无IC目标。

进一步地，所述拍照时机确定及控制采用了Motor步进值判定拍照时机原理，并基于IC目标判定结果进行拍照与否判断，确定IC拍照时机，其具体过程如下：

SS1：获取IC目标判定结果，若IC目标判定结果为判定所述IC目标在对应吸嘴上，则调取Motor步进值；

SS2：将所述Motor步进值与存储单元中设定的Motor步进值阈值进行比较判断：

若所述Motor步进值处于设定的Motor步进值阈值内，则判定机械臂已移动到IC放置的位置；

反之，则判定机械臂未移动到IC放置的位置；

SS3：根据所述判定机械臂已移动到IC放置的位置，且IC目标检测结果为异常，则将对应时刻作为拍照时机，系统将控制图像采集模块对异常IC进行拍照。

进一步地，所述异常检测及控制用于采用群组比对逻辑检测IC的放置是否正常进而判断机械臂对芯片的取放动作是否异常，并及时阻止异常动作对芯片造成损害，其具体过程如下：

SSS1：通过将一正常放置的IC进行框选，设定一个标准放置IC的绿色检测框，并将该标准放置的IC的表面亮度特征也同步设定为检测标准；

SSS2：获取实时采集到的IC图像，将其与所述检测标准进行比对判断：

若所述IC图像中的IC所有部分均在该绿色框区域内，且IC表面的亮度特征和设定的检测模板的亮度也一致时，则判断受检IC无异常；

若所述IC图像中的IC有任何一部分，或者极小的一点IC边缘超出该检测框，则判断受检IC为异常，生成异常信息；

SSS3：根据所述异常信息产生异常报警，且系统将控制设备自动停止运转等待人员处理。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、该基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，通过一组含有8个光学CCD的高清图像获取识别镜头进行IC图像采集和识别，借助其具有调节焦距和光源亮度的功能，以及具有很高的稳定度和清晰度的性能，极大程度地改善了采集到的IC图像的质量，从而有利于提高芯片异常检测的准确性；

2、该基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，设置有真空值读取单元，其通过获取搭载设备的真空吸嘴的气压变化而产生的电平变化信息，并基于主控模块进行高低电平判定，从而有利于判定出对应吸嘴上是否具有IC目标，以便准确识别和采集到所要监控的IC目标；

3、该基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，设置有Motor步进值读取单元，其通过读取搭载对象的Motor步进值，并与主控模块中的Motor步进值阈值进行比较判定，从而有利于准确识别、确定IC目标的拍照时机；

4、该基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，采用群组比对逻辑检测受检IC目标进而判断机械臂对芯片的取放动作是否异常，其通过将一标准放置的IC进行框选，设定一个标准放置IC的绿色检测框，并将该标准放置的IC的表面亮度特征也同步设定为检测标准，从而有利于及时发现机械臂对芯片的取放动作异常，同时基于主控模块进行异常动作及时阻止，从而有利于避免芯片的直接或间接损坏，进而有利于降低芯片损坏率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提出的一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，本实施例公开了一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，包括图像采集模块、信号处理模块、主控模块、显示模块和报警模块；

图像采集模块、信号处理模块、主控模块和报警模块之间均通过通信总线电气连接；图像采集模块安装于搭载对象上，搭载对象具体为机械臂；

具体的，该通信总线包括CDD的数据总线、CCD电源线、编码器线、光源延长线、32路信号线、主机电源线、信号线和键鼠线。

信号处理模块具体为信号采集卡，其包括真空值读取单元和Motor步进值读取单元；

真空值读取单元用于读取搭载对象的真空值，真空值是指搭载设备真空吸嘴的气压变化，导致产生的高低电平变化，进而产生的数字信号；

Motor步进值读取单元用于读取搭载对象的Motor步进值；

图像采集模块用于实时采集IC图像及其他信息；

具体的，该图像采集模块具体为一组含有8个光学CCD的高清图像获取识别镜头，该种光CCD可以调节焦距和光源亮度，具有很高的稳定度、清晰度；

在这需要说明一点是：该模组支持CCD镜头按需求增加或减少，并可进行光源亮度补偿和机械调焦。

信号处理模块用于将采集到的真空值、Motor步进值以及IC图像进行信号转换，并传输给主控模块进行处理；

具体的，该信号处理模块还包括编码器卡，编码器卡用于对真空值、Motor步进值以及IC图像进行读取、识别和信号转换，并传输给主控模块进行识别和处理。

主控模块用于根据采集到的真空值、Motor步进值以及IC图像进行IC目标判断、拍照时机确定及控制和异常检测及控制；

具体的，该主控模块还包括存储单元，该存储单元用于存储IC图像、系统程序、检测参数、光源参数、各类信号、以及异常检测记录；

具体的，该IC目标判断用于通过真空值IC判断技术判定对应区域是否具有IC目标，生成IC目标判定结果，其具体过程如下：获取搭载设备真空吸嘴的气压变化，进而产生的高低电平变化信息；根据气压变化而产生的高低电平变化信息进行IC目标判定：

若吸嘴为低压，即产生低电平，则判定IC目标在对应真空吸嘴上；

若吸嘴为高压，即产生高电平，则判定所述真空吸嘴上此时无IC目标。

具体的，该拍照时机确定及控制用于采用Motor步进值判定拍照时机技术，并基于IC目标判定结果进行拍照与否判断，确定IC拍照时机，其具体过程如下：获取IC目标判定结果，若IC目标判定结果为判定IC目标在对应区域，则调取Motor步进值；将Motor步进值与存储单元中的Motor步进值阈值进行比较判断：

若Motor步进值处于Motor步进值阈值内，则判定机械臂已移动到IC放置的位置；

反之，则判定机械臂未移动到IC放置的位置；

根据判定机械臂已移动到IC放置的位置，将对应时刻作为拍照时机，控制模块将会识别该拍照实际并控制图像采集模块进行IC拍照；

具体的，该异常检测及控制用于采用群组比对逻辑检测机械臂对芯片的取放动作是否异常，并及时阻止异常动作对芯片造成损害，其具体过程如下：通过将一标准放置的IC进行框选，设定一个正常IC的绿色检测框，并将该标准放置的IC的表面亮度特征也同步设定为检测标准；获取实时采集到的IC图像，将其与检测标准进行比对判断：

若IC图像中的IC所有部分均在该绿色框区域内，且IC表面亮度和设定的检测模板的亮度也一致，则判断无异常；

若IC图像中的IC有任何一部分，或者极小的一点IC边缘超出该检测框，则判断该受检IC异常，并形成异常信息；

根据异常信息控制模块将自动控制设备停止运转并发出异常警报，提醒技术人员处理异常。

显示模块用于实时显示IC图像、提供系统操作入口以及显示其他信息；

报警模块用于根据异常检测的对应检测结果进行异常报警。

本实施例将结合具体情况介绍本发明一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统的工作原理，其具体过程如下：

在本实施例中，信号处理模块具体为信号采集卡PCI-9111DG；该信号处理模块中真空值读取单元读取搭载对象，即机械手臂上的吸嘴的真空值，真空值是指搭载设备真空吸嘴的气压变化，导致产生的高低电平变化，进而产生的数字信号；

在本实施例中，编码器卡具体为编码器卡DMC3400A；该编码器卡对真空值进行读取、识别和信号转换，并传输给主控模块进行处理和识别；

在本实施例中，该主控模块具体为系统主控主机GKH6588SC，该主控模块根据采集到的真空值进行IC目标判断：通过获取搭载设备的真空吸嘴的气压变化，进而产生的高低电平变化信息，判断对应吸嘴上是否有IC。

若吸嘴为低压，即产生低电平，则判定对应吸嘴上有IC目标；

若吸嘴为高压，即产生高电平，则判定对应吸嘴上无IC目标；

该信号处理模块中Motor步进值读取单元将根据IC目标在对应区域的判定结果再读取搭载对象的Motor步进值，并通过编码器卡进行识别和信号转换后，传输至系统主控主机GKH6588SC中；

该系统主控主机GKH6588SC将以IC在对应吸嘴上的判定结果并再调用Motor步进值与系统中设定的Motor步进值阈值的匹配结果进行拍照时机确定及做出拍照与否的控制动作，其具体过程如下：获取IC目标判定结果，若IC目标判定结果为判定IC目标在对应区域，则调取Motor步进值；将Motor步进值与存储单元中的Motor步进值阈值进行比较判断：

若Motor步进值处于Motor步进值阈值内，则判定机械臂已移动到IC放置的位置；

反之，则判定机械臂未移动到IC放置的位置；

根据判定机械臂已移动到IC放置的位置，将对应时刻作为拍照时机，此时若受检IC目标的检测结果为异常，系统控制模块将会控制图像采集模块对该受检异常IC目标进行拍照；

在本实施例中，该图像采集模块具体为一套8单元CM130S-60BL型的CCD模组，其可以不间断采集IC的实时图像并通过显示模块实时显示出来，并在检测到异常IC目标后根据系统主控模块发出的拍照指令拍摄下异常IC目标的图像。

该系统主控主机GKH6588SC根据CCD模组实时采集的IC图像，并采用群组比对逻辑判断受检IC目标是否异常进而检测机械臂对芯片的取放动作是否异常，其具体过程如下：通过将一标准放置的IC进行框选，设定一个正常IC的绿色检测框，并将该标准放置的IC的表面亮度特征也同步设定为检测标准；获取实时采集到的IC图像，将其与检测标准进行比对判断：

若IC图像中的IC所有部分均在该绿色框区域内，且IC表面亮度和设定的检测模板的亮度也一致，则判断无异常；

若IC图像中的IC有任何一部分，或者极小的一点IC边缘超出该检测框，则判断异常，生成异常信息；

该系统主控主机GKH6588SC根据异常检测结果将做出自动切停设备动作，并通过报警模块发出异常警报提醒技术人员处理异常。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，其特征在于，包括图像采集模块、信号处理模块、主控模块、显示模块和报警模块；

所述图像采集模块、信号处理模块、主控模块和报警模块之间均通过通信总线电气连接；所述图像采集模块安装于搭载对象上，所述搭载对象具体为机械臂；

所述信号处理模块具体为信号采集卡，其包括真空值读取单元和Motor步进值读取单元；

所述真空值读取单元用于读取所述搭载对象的真空值，所述真空值是指所述搭载对象的真空吸嘴的气压变化，导致产生的高低电平变化，进而产生的数字信号；

所述Motor步进值读取单元用于读取搭载对象的Motor步进值；

所述图像采集模块用于实时采集IC图像信息；

所述信号处理模块包括用于将采集到的真空值、Motor步进值以及IC图像进行信号转换，并传输给所述主控模块进行处理；

所述主控模块用于根据采集到的所述真空值、Motor步进值以及IC图像进行IC目标判断、拍照时机确定及控制和异常检测及控制；

所述显示模块用于实时显示IC图像、提供系统操作入口信息；

所述报警模块用于根据所述异常检测的对应检测结果进行异常报警；

所述图像采集模块具体为一组含有8个光学CCD的高清图像获取识别镜头，该种光学CCD可以调节焦距和光源亮度；

所述通信总线包括CDD的数据总线、CCD电源线、编码器线、光源延长线、32路信号线、主机电源线、信号线和键鼠线；

所述信号处理模块还包括编码器卡，所述编码器卡用于对所述真空值、Motor步进值以及IC图像进行读取、识别和信号转换，并传输给所述主控模块进行处理和识别，同时又将主控模块的输出指令进行编译产生拍照、不拍照以及做出警报动作；

所述主控模块还包括存储单元，所述存储单元用于存储IC图像、系统程序、检测参数、光源参数、各类信号、以及异常检测记录。

2.根据权利要求1所述的一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，其特征在于，所述IC目标判断用于通过真空值IC判断技术判定对应区域是否具有IC目标，生成IC目标判定结果，其具体过程如下：

S1：获取搭载对象真空吸嘴的气压变化，而产生的高低电平变化信息；

S2：根据所述气压变化导致产生高低电平变化信息进行各吸嘴上是否具有IC判定：

若所述吸嘴为低压，即产生低电平，则判定所述真空吸嘴上此时有IC目标；

若所述吸嘴为高压，即产生高电平，则判定所述真空吸嘴上此时无IC目标。

3.根据权利要求1所述的一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，其特征在于，所述拍照时机确定及控制采用了Motor步进值判定拍照时机原理，并基于IC目标判定结果进行拍照与否判断，确定IC拍照时机，其具体过程如下：

SS1：获取IC目标判定结果，若IC目标判定结果为判定所述IC目标在对应吸嘴上，则调取Motor步进值；

SS2：将所述Motor步进值与存储单元中设定的Motor步进值阈值进行比较判断：

若所述Motor步进值处于设定的Motor步进值阈值内，则判定机械臂已移动到IC放置的位置；

反之，则判定机械臂未移动到IC放置的位置；

SS3：根据所述判定机械臂已移动到IC放置的位置，且IC目标检测结果为异常，则将对应时刻作为拍照时机，系统将控制图像采集模块对异常IC进行拍照。

4.根据权利要求1所述的一种基于光学CCD模组的芯片生产自动检测系统，其特征在于，所述异常检测及控制用于采用群组比对逻辑检测IC的放置是否正常进而判断机械臂对芯片的取放动作是否异常，并及时阻止异常动作对芯片造成损害，其具体过程如下：

SSS1：通过将一正常放置的IC进行框选，设定一个标准放置IC的绿色检测框，并将该标准放置的IC的表面亮度特征也同步设定为检测标准；

SSS2：获取实时采集到的IC图像，将其与所述检测标准进行比对判断：

若所述IC图像中的IC所有部分均在该绿色检测框区域内，且

IC表面的亮度特征和设定的检测模板的亮度也一致时，则判断受检IC无异常；

若所述IC图像中的IC有任何一部分，或者极小的一点IC边缘超出该检测框，则判断受检IC为异常，生成异常信息；

SSS3：根据所述异常信息产生异常报警，且系统将控制设备自动停止运转等待人员处理。