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TWI752210B - 電子零件的姿態檢測裝置以及姿態檢測方法 - Google Patents

電子零件的姿態檢測裝置以及姿態檢測方法 Download PDF

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TWI752210B
TWI752210B TW107111630A TW107111630A TWI752210B TW I752210 B TWI752210 B TW I752210B TW 107111630 A TW107111630 A TW 107111630A TW 107111630 A TW107111630 A TW 107111630A TW I752210 B TWI752210 B TW I752210B
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terminals
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axis direction
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小野澤正貴
菊池有朋
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日商阿德潘鐵斯特股份有限公司
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Abstract

電子零件的姿態檢測裝置係包括：攝像器(221)，係被固定於如下的部位，該部位係對有規則地排列複數個端子的電子零件(12)，只能拍攝該電子零件之複數個端子(13)中之包含角部(C)之一部分的部位；記憶器，係記憶電子零件之包含角部的複數個端子之一部分的模型影像(T2)；影像處理器(102)，係從藉攝像器所取得之影像抽出二值化影像，並比對此二值化影像的端子與模型影像的端子，抽出吻合之候選姿態，再從電子零件之二值化影像求得複數個端子之角部的座標，從吻合之候選姿態中，選擇該角部的座標最接近該二值化影像之複數個端子之角部的座標之候選姿態，並輸出此候選姿態，作為電子零件之檢測姿態。

Description

電子零件的姿態檢測裝置以及姿態檢測方法
本發明係有關於一種檢測裝置及方法，該檢測裝置係在用於在包含處理裝置之電子零件測試裝置測試半導體積體電路元件等之電子零件的情況等，檢測出是檢測對象的電子零件之對特定基準之二維位置等的姿態。
在這種電子零件測試裝置之處理裝置，已知在搬運被測試電子零件(以下亦稱為DUT＝Device Under Test)的情況等使用相機，算出對DUT的封裝外形之焊料突起的相對位置偏差(x,y,θ)，並修正成適當的接觸位置(專利文獻1)。[ 先行專利文獻] [ 專利文獻] [專利文獻1]國際公開WO2004/106945
[ 發明所欲解決之課題]
而，在該習知技術所使用之相機係被配置於可拍攝DUT之整體的位置及視野角，但是以相同之相機拍攝大的DUT時，有無法拍攝DUT之整體的情況。使用相機之DUT的姿態識別係藉所預設之模型影像與藉相機所取得之實際的DUT之影像的比對處理等所進行，但是在只能拍攝DUT之一部分的情況，可能模型影像與實際的影像在複數處吻合，而有無法特定姿態的問題。不過，只要因應於DUT之大小，將相機之位置或視野角調整成可拍攝DUT之整體即可，但是因此每次變更DUT，需要調整相機之位置或更換相機。
本發明係目的在於提供一種電子零件的姿態檢測裝置及姿態檢測方法，該電子零件的姿態檢測裝置係即使是只能拍攝被測試電子零件之一部分的情況，亦可識別DUT之姿態。[ 解決課題之手段]
本發明之電子零件的姿態檢測裝置係包括：攝像器，係被固定於如下的部位，該部位係對在X－Y平面有規則地排列複數個端子的第1電子零件，是可拍攝該第1電子零件之該複數個端子之整體的部位，且，對在X－Y平面有規則地排列複數個端子的第2電子零件，是只能拍攝該第2電子零件之該複數個端子中之包含角部之一部分的部位； 記憶器，係至少記憶第1模型影像與第2模型影像，而該第1模型影像係該第1電子零件之該複數個端子的一部分或全部，該第2模型影像係該第2電子零件之包含該角部之該複數個端子的一部分； 第1影像處理器，係從藉該攝像器所取得之影像抽出該第2電子零件之該複數個端子的二值化影像； 第2影像處理器，係比對該第2電子零件之二值化影像的各端子與該第2模型影像之各端子，並抽出吻合之候選姿態； 第3影像處理器，係從該第2電子零件之二值化影像，抽出在X軸方向之該複數個端子之最端部的座標、與在Y軸方向之該複數個端子之最端部的座標，再從這些X軸方向之最端部的座標與Y軸方向之最端部的座標，求得該二值化影像之角部的座標；以及 第4影像處理器，係從該候選姿態中，選擇該候選姿態之該第2模型影像之角部的座標在該X－Y平面最接近該二值化影像之角部的座標之候選姿態，並輸出此候選姿態，作為該第2電子零件之檢測姿態。
亦可在該發明，該第1影像處理器係從藉該攝像器所取得之影像抽出該第1電子零件之該複數個端子的二值化影像； 第2影像處理器係比對該第1電子零件之二值化影像的各端子與該第1模型影像之各端子，並抽出吻合之該第1電子零件的候選姿態； 第4影像處理器係輸出該第1電子零件之候選姿態，作為該第1電子零件之檢測姿態。
亦可在該發明，第3影像處理器係對該第2電子零件之二值化影像， 在Y軸方向執行在X軸方向累計二值化影像之亮度值的處理，並抽出所累計之亮度值的尖峰為最端部的Y座標； 在X軸方向執行在Y軸方向累計二值化影像之亮度值的處理，並抽出所累計之亮度值的尖峰為最端部的X座標。
亦可在該發明，該第1電子零件及該第2電子零件是球狀矩陣型IC晶片，該端子是球端子。
本發明之電子零件的姿態檢測方法係：準備被固定於如下之部位的攝像器，該部位係對在X－Y平面有規則地排列複數個端子的第1電子零件，是可拍攝該第1電子零件之該複數個端子之整體的部位，且，對在X－Y平面有規則地排列複數個端子的第2電子零件，是只能拍攝該第2電子零件之該複數個端子中之包含角部之一部分的部位； 至少記憶第1模型影像與第2模型影像，而該第1模型影像係該第1電子零件之該複數個端子的一部分或全部，該第2模型影像係該第2電子零件之包含該角部之該複數個端子的一部分； 從藉該攝像器所取得之影像抽出該第2電子零件之該複數個端子的二值化影像； 比對該第2電子零件之二值化影像的各端子與該第2模型影像之各端子，並抽出吻合之候選姿態； 從該第2電子零件之二值化影像，抽出在X軸方向之該複數個端子之最端部的座標、與在Y軸方向之該複數個端子之最端部的座標，再從這些X軸方向之最端部的座標與Y軸方向之最端部的座標，求得該二值化影像之角部的座標； 從該候選姿態中，選擇該候選姿態之該第2模型影像之角部的座標在該X－Y平面最接近該二值化影像之角部的座標之候選姿態，並輸出此候選姿態，作為該第2電子零件之檢測姿態。
在本發明，對只能拍攝複數個端子中之包含角部之一部分的第2電子零件，從第2電子零件之二值化影像，抽出在X軸方向之複數個端子之最端部的座標、與在Y軸方向之複數個端子之最端部的座標，再從這些X軸方向之最端部的座標與Y軸方向之最端部的座標，求得該二值化影像之角部的座標。而且，從與第2模型影像吻合的候選姿態中，選擇該候選姿態之第2模型影像之角部的座標在X－Y平面最接近二值化影像之角部的座標之候選姿態，並輸出此候選姿態，作為第2電子零件之檢測姿態。藉此，即使是只能拍攝被測試電子零件之一部分的情況，亦可正確地識別被測試電子零件之姿態。
<<應用本發明之電子零件測試裝置的一例>>
最初，一面參照第1圖(平面圖)、第2圖(Ⅱ-Ⅱ線剖面圖)以及第3圖(Ⅲ-Ⅲ線剖面圖)，一面概略地說明應用本發明之電子零件的姿態檢測裝置及姿態檢測方法的電子零件測試裝置1之一例。關於此電子零件測試裝置1之細部的構成及作用效果，藉參照，將在於2012年10月24日所申請之日本專利申請2012-234440(公開JP2014-85230A)及於2013年10月21日所申請之美國專利申請14/058876(公開US2014/0111235A1)所記載之內容編入本專利申請，作為本專利申請之記載的一部分。但，本發明之電子零件的姿態檢測裝置及姿態檢測方法係不限定為以下所示之電子零件測試裝置1，亦可應用於除此以外的電子零件測試裝置。
如第1圖所示，本實施形態之電子零件測試裝置1包括處理器100、測試頭400以及測試器500，並係在使用本發明之電子零件的姿態檢測裝置及姿態檢測方法進行DUT10之定位(意指DUT10之各端子與插座410之各端子的位置對準。以下相同)後測試該DUT10的裝置。
測試頭400係被插入在處理器100之底板101的下方所形成的空間，測試頭400的插座410從形成於該底板101的開口面臨處理器100內。測試頭400係與測試器500以電性連接。
在此電子零件測試裝置1，處理器100將測試前的DUT10從訂製托盤20A搬運至測試頭400，再使用接觸臂300(參照第2圖及第3圖)使DUT10之各端子與測試頭400之插座410的各接觸接腳接觸。接著，在測試頭400與測試器500測試DUT10後，處理器100一面因應於測試結果將已測試之DUT10分類一面收容訂製托盤20B。
處理器100包括3台搬運裝置110~130、2台X方向緩衝器140、150、2台Y方向緩衝器160、170、加熱板180以及2台對準裝置200、200。以下所示之處理器100之各構成的控制係藉處理器100之控制裝置102所執行，該控制裝置102係構成為與測試頭400及測試器500亦交換資訊。
第1搬運裝置110係從訂製托盤20A拿起測試前的DUT10，為了執行在高溫條件下的測試而使其移至加熱板180。將複數個凹部形成於加熱板180之表面，藉第1搬運裝置110將DUT10載置於該凹部內時，藉加熱板180將DUT10加熱至既定測試溫度。DUT10被加熱後，第1搬運裝置110係使該DUT10從加熱板180移至第1X方向緩衝器140。
第2搬運裝置120係具有2個可動頭122、123，在一方之可動頭122(或123)進行對準之間，另一方之可動頭123(或122)使DUT10與插座410接觸。第1圖係表示第1可動頭122位於左側，第2可動頭123位於中央(插座410的上部)之狀態。
第1Y方向緩衝器160係藉第1搬運裝置110載置DUT10時，使移動板162移至第2搬運裝置120之第1可動頭122的動作範圍。對準裝置200被設置於第1Y方向緩衝器160之動作範圍與第1可動頭122之動作範圍的重複部分。一面使用此對準裝置200進行DUT10之定位，一面第1可動頭122從第1Y方向緩衝器160拿起DUT10。
如第2圖所示，第1可動頭122及第2可動頭123係分別具有排列成2列8行之16支接觸臂300，並同時固持16個DUT10。此外，在第1可動頭122及第2可動頭123，被設置用以拍攝測試頭400之插座410的第1相機125。
第1可動頭122係在使DUT10移至測試頭400之插座410的上方後，使各個接觸臂300下降，藉此，使DUT10之各端子與插座410之各接觸接腳以電性接觸。在此狀態，藉由測試頭400與測試器500對DUT10輸出入測試信號，測試該DUT10。
DUT10之測試結束後，第1可動頭122係將該DUT10送回至第1Y方向緩衝器160。接著，此已測試之DUT10係藉第1Y方向緩衝器160，移至第1搬運裝置110的動作範圍，再藉第1搬運裝置110從第1Y方向緩衝器160移載至第2X方向緩衝器150。然後，藉第2X方向緩衝器150搬運至第3搬運裝置130的動作範圍。
另一方面，在向第1圖之右側的第2可動頭123供給DUT10的情況，第1X方向緩衝器140移至第3搬運裝置130的動作範圍，第3搬運裝置130將DUT10從第1X方向緩衝器140移載至第2Y方向緩衝器170。藉第3搬運裝置130將DUT10載置於第2Y方向緩衝器170時，第2Y方向緩衝器170移至第2搬運裝置120的動作範圍。
在第2Y方向緩衝器170之動作範圍與第2可動頭123之動作範圍的重複部分，亦被設置另一台對準裝置200。一面使用此對準裝置200進行DUT10之定位，一面第2可動頭123從第2Y方向緩衝器170拿起DUT10。接著，第2可動頭123係在使DUT10移至插座410的上方後，使接觸臂300下降，藉此，使DUT10之各端子與插座410之接觸接腳以電性接觸。在此狀態，藉由測試頭400與測試器500對DUT10輸出入測試信號，測試該DUT10。
DUT10之測試結束後，第2可動頭123係將該DUT10送回至第2Y方向緩衝器170。接著，此已測試之DUT10係藉第2Y方向緩衝器170，移至第3搬運裝置130的動作範圍，並藉第3搬運裝置130從第2Y方向緩衝器170移載至第2X方向緩衝器150。
第3搬運裝置130係具有可吸附並固持DUT10的16個吸附頭，並將已測試之DUT10從第2X方向緩衝器150移載至訂製托盤20B。在此時，處理器100係從測試器500得到各DUT10之測試結果的資訊，分類臂132係使DUT10移至與吸附並固持之16個各個的測試結果對應之訂製托盤20B、20B、20B的任一個。藉此，對複數個各訂製托盤20B，進行因應於測試結果之DUT10的分類。
2台對準裝置200、200係被設置於第1可動頭122之動作範圍與第2可動頭123之動作範圍的各個。在以下，僅說明在第1可動頭122的動作範圍所設置之對準裝置200的構成，在第2可動頭123之動作範圍所設置的對準裝置200亦具備相同的構成。
對準裝置200係在DUT10之定位所使用的裝置，如第2圖及第3圖所示，包括移動單元210、攝像單元220以及操作單元230。包含攝像單元220的構成相當於本發明之電子零件的姿態檢測裝置。
移動單元210具有X方向軌道211與滑動部212。一對X方向軌道211係在X方向延伸成位於第1Y方向緩衝器160之移動板162的左右兩側，而移動板162係位於第1可動頭122的動作範圍。
滑動部212係藉未圖示之馬達與皮帶，在X方向軌道211上沿著X方向滑動。在滑動部212，被裝入攝像單元220與操作單元230，攝像單元220與操作單元230亦與滑動部212一起在X方向滑動。
攝像單元220具有第2相機221、反射鏡222、氣壓缸223以及照明224。第2相機221係例如具有CCD元件或透鏡等的攝像裝置，並在橫向被設置於滑動部212。反射鏡222被配置於第2相機221的光軸上。反射鏡222係被固定於氣壓缸223的驅動軸，藉由氣壓缸223驅動，經由驅動軸，反射鏡222係轉動90度。藉此，可將第2相機221的光軸切換至上方或下方，並因應於反射鏡222之光軸之方向的切換，可拍攝在第1Y方向緩衝器160之移動板162所載置的DUT10，或拍攝接觸臂300的固持部380。此外，如後述所示，在僅拍攝DUT10之一方之主面的情況，亦可固定反射鏡222。
接觸臂300係如第2圖及第3圖所示，包括基部310、外殼311(在內部，收容浮動部、調整單元330以及上鎖與解鎖單元)以及固持部380。上鎖與解鎖單元係對浮動部之浮動功能上鎖與解鎖的機構，接觸臂300之基部310係經由Z方向之致動器124，與第1可動頭122連結。又，基部310的下側與外殼311係被固定，而在外殼311與固持部380之間，被插裝滾珠軸承，固持部380係可對固定外殼311的基部310相對地進行X－Y平面移動及轉動。
上述之對準裝置200的操作單元230係操作接觸臂300之調整單元330的單元，並具備可分別獨立地操作調整單元330之3個調整部的操作部。藉由藉這些3個操作部操作3個調整部，操作接觸臂300的調整單元330，藉此，使浮動部在X－Y平面上進行水平移動及轉動。結果，將固持部380所吸附並固持的DUT10在仍然吸附並固持下對插座410進行位置對準。
更具體而言，使Z方向之致動器124伸長，令接觸臂300下降，吸附並固持第1Y方向緩衝器160之移動板162所載置的DUT10。吸附並固持DUT10後，使Z方向之致動器124縮短，再使接觸臂300上升。接著，將上鎖與解鎖單元解鎖，而對基部310將固持部380設定成不限制之狀態。然後，一面如第2圖所示使對準裝置200之滑動部212沿著X方向移動，一面使用攝像單元220之第2相機221，拍攝被固持部380固持之狀態的DUT10。
接著，對藉第2相機221所拍攝之影像資訊施加影像處理，而識別DUT10的端子。然後，從此端子之位置、與預先識別之插座410之接觸接腳的位置，算出操作單元230的驅動量，並向操作單元230指示該驅動量。操作單元230係根據此指示來操作調整單元330。接著，藉上鎖與解鎖單元對浮動部上鎖。藉此，對插座410之DUT10之相對的位置對準結束。接著，在第1可動頭122移至測試頭400之插座410的上方後，Z方向之致動器124伸長，藉此，第1可動頭122下降，而將DUT10壓在插座410。藉此，DUT10之各端子與插座410之各接觸接腳接觸。在此狀態，藉由測試頭400與測試器500對DUT10輸出入測試信號，執行該DUT10之測試。DUT10之測試結束後，使Z方向之致動器124縮短並使接觸臂300上升，再藉第1可動頭122使該DUT10移至第1Y方向緩衝器160。 ＜＜電子零件之姿態檢測＞＞
其次，說明使用對準裝置200的第2相機221之DUT10的姿態檢測。在以下，DUT10之姿態係當作定義成為基準影像之模型影像的已知座標，即對在X－Y平面的座標(x0 ,y0 ,θ0 )之DUT10的座標差分(△x,△y,△θ)。但，亦可以在與模型影像之座標相同的座標之絕對座標(x1 ,y1 ,θ1 )檢測出DUT10的姿態。此外，以下的控制係藉處理器100之控制裝置102所執行。
第4A圖係表示成為DUT10之電子零件之一例的平面圖，係從設置球端子(焊料突起)之主面觀察球狀矩陣型之IC晶片的圖。即，相當於藉第2相機221從下面拍攝第1圖~第3圖所示之接觸臂300的固持部380所吸附並固持之IC晶片的情況的圖。將第4A圖所示之相對地小的電子零件亦稱為第1電子零件11，並將第4B圖所示之相對地大的電子零件亦稱為第2電子零件12。一般，球狀矩陣型之IC晶片的球端子13係如第4A圖所示，有規則地被排列成格子狀，但是亦可是被排列成鋸齒狀之球狀矩陣型的IC晶片。第4A圖之虛線框F係表示第2相機221的攝像範圍。對此第1電子零件11，考慮第2相機221的視野角，將其固定位置設定成全部的球端子13位於第2相機221的攝像範圍。第8A圖係表示使用對準裝置200的第2相機221之第1電子零件11之姿態檢測處理的流程圖。
如第8A圖之步驟S1所示，首先，使用第2相機221拍攝接觸臂300之固持部380所吸附並固持的DUT10。第5A圖係表示藉第2相機221所拍攝之影像例。第2相機221所拍攝之原影像係例如是256灰階的影像，細部之圖示係省略，在此原影像，除了球端子13以外，還顯示出IC封裝之外形14或吸附並固持DUT10之接觸臂300之固持部380的下面等。為了從這些影像中僅抽出球端子13的影像，如第8A圖之步驟S2所示，對第5A圖之影像施加黑白之二值化處理，且施加僅抽出相當於一個球端子之面積之影像的面積過濾器處理。此處所進行之面積過濾器處理係將一個球端子的面積作為臨限值，來除去比其大或比其小之已被二值化處理的影像。藉此，如第5B圖所示，除去IC封裝之外形14或吸附並固持DUT10之接觸臂300之固持部380的下面等之多餘的影像，而可得到僅已被二值化處理之球端子13的影像。
接著，如第8A圖之步驟S3所示，作為與模型影像之比對處理的前處理，對第5B圖所示之各球端子13的影像之重心位置的X－Y座標(x,y)進行抽出處理。此重心位置的抽出係藉由從球端子13的真圓度計算其中心位置所求得。藉此，如第5C圖所示，因為求得各球端子13的X－Y座標(在第5C圖以＋記號所表示的點)，所以比對此各球端子13的座標、與預先準備之模型影像之球端子的座標。此外，因為第4A圖所示者係第1電子零件11，所以從第8A圖之步驟S4移往步驟S5。在第5D圖表示第1模型影像T1的一例。第5D圖所示之第1模型影像T1係包含第1電子零件11之全部之球端子13的影像，但是在電子零件具有特徵性之球端子的排列圖案的情況等，亦可將包含該特徵性的排列圖案之一部分的球端子作成第1模型影像T1。
然後，在第8A圖之步驟S5執行比對處理。第5C圖所示之實際之各球端子13的座標、與第1模型影像T1之各球端子13的座標之比對處理係藉由比對第1模型影像T1(是各球端子之位置座標(x,y)的集合)、與從實際的影像所抽出之球端子之位置座標(x,y)的集合所進行。即，首先，將第1模型影像之各點與從實際的影像所抽出之各點的2點間賦與對應，接著求得使所賦與對應之全部的點之RMS誤差(平方平均平方根誤差)變成最小的候選，將其作為已比對的候選。在第8A圖之步驟S6，在藉上述之比對處理檢測出吻合之候選的情況係移至步驟S7。第5E圖係表示已與第1模型影像T1比對之候選的圖。在此位置(x1 ,y1 ,θ1 )之與第1模型影像的座標(x0 ,y0 ,θ0 )之座標差分(△x,△y,△θ)成為所求得之第1模型影像T1的姿態。此外，在因第2相機221之拍攝失誤或影像處理失誤等而與第1電子零件11不吻合的情況係移至第8A圖的步驟S8，進行錯誤處理後再回到步驟S1，或直接喚起錯誤。
依以上之方式，對第4A圖所示的第1電子零件11進行使用第2相機221的姿態檢測，再根據所求得之第1電子零件11的座標差分(△x,△y,△θ)，操作接觸臂300的調整單元330，進行對插座410的接觸接腳之第1電子零件11之相對的位置對準。
在使用上述之電子零件測試裝置1來測試DUT10的情況，一般按照製造批單位測試形狀相同的DUT10，但是有時亦使用相同的電子零件測試裝置1測試形狀相異的DUT10。在此情況，因為上述之第2相機221係被固定於攝像單元220，所以DUT10之大小極端地相異時，亦可能DUT10之整體未位於其攝像範圍F。第4B圖係表示此狀況的平面圖，第2電子零件12之整體未位於以虛線框所示之第2相機221的攝像範圍F。
若考慮上述之比對處理結果的可靠性，模型影像係與DUT10之整體的影像相同較佳。這是由於將DUT10之一部分設定成模型影像時，具有比對之部分在複數處吻合的可能性。因此，為了使第4B圖之攝像範圍F變大，可拍攝第2電子零件12之整體，而必須移動第2相機221的位置或更換成視野角大的相機221，但是都需要變更或追加機械性構成。因此，在本發明之姿態檢測裝置及方法係如以下所示，藉影像處理之軟體構成來應付。
即，即使是只能拍攝一部分的第2電子零件12，亦將第2相機221的攝像範圍F設定成可拍攝其球端子13的角部C，且預先設定包含球端子13之角部C的第2模型影像T2，即使藉上述之比對處理的候選有複數個，亦以球端子13的角部C為基準，從複數個候選選擇最正確的候選。以下，說明此處理。
本實施形態的前提條件之一係使第2相機221之固定位置或視野 角原封不動下，第4B圖所示之第2電子零件12的至少球端子13的角部C位與對第4A圖所示之對第1電子零件11之第2相機221的攝像範圍F(虛線框)相同的攝像範圍F。若是第4B圖所示之圖案的球端子13，其4個角部C的任一個位於如第4B圖所示以虛線框所示的攝像範圍F即可。又，在第9A圖所示之具有圖案的球端子13之BGA12的情況，不僅外側之4個角部C1，而且內側之4個角部C2的任一個位於第2相機221之攝像範圍F即可。又，在第9B圖所示之具有圖案的球端子13之BGA的情況，不僅外側之4個角部C1與內側之4個角部C2，而且更內側之4個角部C3的任一個位於第2相機221之攝像範圍F即可。
又，本實施形態之其他的前提條件係在第2模型影像T2的一部分包含上述之位於第2相機221之攝像範圍F的角部C。第6D圖係第2電子零件12之第2模型影像T2的一例，作成包含在縱向4列、在橫向8行之球端子13的第2模型影像T2，這對應於在第4B圖以虛線框所示的攝像範圍F之從右下向上縱向4列、向左橫向8行所排列的球端子13。
在這種前提條件下，如第8A圖之步驟S1所示，首先，使用第2相機221拍攝接觸臂300之固持部380所吸附並固持的第2電子零件12。第6A圖係表示藉第2相機221所拍攝之影像例。與上述之第1電子零件11的情況一樣，第2相機221所拍攝之原影像係例如是256灰階的影像，為了從包含IC封裝之外形14或吸附並固持DUT10之接觸臂300之固持部380的下面等的原影像僅抽出球端子13的影像，如第8A圖之步驟S2所示，對第6A圖之原影像施加黑白之二值化處理，且施加僅抽出相當於球端子13之影像的面積過濾器處理。藉此，如第6B圖所示，除去IC封裝之外形14或吸附並固持DUT10之接觸臂300之固持部380的下面等之多餘的影像，而可得到僅已被二值化處理之球端子13的影像。
接著，如第8A圖之步驟S3所示，作為比對處理的前處理，對第6B圖所示之各球端子13的影像之重心位置的X－Y座標(x,y)進行抽出處理。此重心位置的抽出係藉由從球端子13的真圓度計算其中心位置所求得。藉此，如在第6C圖以＋記號的點所示，求得各球端子13的X－Y座標。此外，因為第4B圖所示者係第2電子零件12，所以從第8A圖之步驟S4移往第8B圖之步驟S11，與預先準備的第2電子零件12之球端子13的第2模型影像T2比對在第6D圖表示第2電子零件12之第2模型影像T2的一例。
然後，在第8B圖之步驟S11執行比對處理。第6C圖所示之實際之各球端子13的座標、與第2模型影像T2之各球端子13的座標之比對處理係與上述之第1電子零件11的情況一樣，藉由比對第2模型影像T2(是各球端子之位置座標(x,y)的集合)、與從實際的影像所抽出之球端子之位置座標(x,y)的集合所進行。接著，在第8B圖之步驟S12，在藉上述之比對處理檢測出吻合之候選的情況係移至步驟S13。第6E圖、第6F圖以及第6G圖係表示與第2模型影像T2吻合之候選位置的圖。如上述所示，將第2電子零件12之一部分設定成第2模型影像T2時，有與該第2模型影像T2吻合之候選位置有複數個吻合的情況，第6E圖、第6F圖以及第6G圖係表示3個候選存在的情況。都在比對處理滿足比對條件，而求得在各候選位置(x1 ,y1 ,θ1 )、(x2 ,y2 ,θ2 )、(x3 ,y3 ,θ3 )之與第2模型影像T2的座標(x0 ,y0 ,θ0 )之座標差分(△x1 ,△y1 ,△θ1 )、(△x2 ,△y2 ,△θ2 )、(△x3 ,△y3 ,△θ3 )。
接著，在第8B圖之步驟S14，計算第6C圖之二值化影像的球端子13之角部C的座標。第7A圖~第7C圖係用以說明在第8B圖的步驟S14所進行之第6C圖之二值化影像的角部C之座標的計算處理的圖。首先，如第7A圖所示，一面在X軸方向將第6C圖之二值化影像進行投影，一面例如對每一個像素累計亮度值，並對Y軸方向之全部的像素執行此累計計算。藉此，如第7A圖之右側的圖形所示，得到將縱軸當作累計亮度值、將橫軸當作Y軸方向之位置的亮度值輪廓。在第2相機221的攝像範圍，因為球端子13之角部C存在於下側是已知，所以Y軸方向之最下端的Y座標yC 成為角部C的Y座標。利用相同的手法，如第7B圖所示，一面在Y軸方向將第6C圖之二值化影像進行投影，一面例如對每一個像素累計亮度值，並對X軸方向之全部的像素執行此累計計算。藉此，如第7B圖之下側的圖形所示，得到將縱軸當作累計亮度值、將橫軸當作X軸方向之位置的亮度值輪廓。在第2相機221的攝像範圍，因為球端子13之角部C存在於右側是已知，所以X軸方向之最右端的X座標xC 成為角部C的X座標。根據以上，如第7C圖所示，求得第6C圖之二值化影像的球端子13之角部C的座標(xC ,yC )。此外，在進行第7A圖~第7C圖之角部C的抽出處理時，因為對第6B圖所示之二值化影像的第2模型影像T2之相對性轉動角度△θ係已知，所以在加上此相對性轉動角度△θ的座標軸上進行。
接著，在第8B圖之步驟S15，使用畢氏定理等，從第6E圖~第6G圖所示之3個各候選位置之角部C的座標(從第2模型影像T2所識別)、與在步驟S14所求得的二值化影像之角部C的座標，計算各個的距離。然後，在第8B圖之步驟S16，抽出在步驟S15所求得的距離中具有最小之距離的候選位置(就第6E圖~第6G圖之3個候選位置而言，第6E圖之候選位置)，在此位置(x1 ,y1 ,θ1 )之與第2模型影像T2的座標(x0 ,y0 ,θ0 )之座標差分(△x,△y,△θ)成為所求之第2電子零件12的姿態。此外，在第8B圖之步驟S12，在因第2相機221之拍攝失誤或影像處理失誤等而與第2模型影像T2不吻合的情況係移至第8B圖之步驟S17，進行錯誤處理後再回到步驟S1，或直接喚起錯誤。
依以上之方式，對第4B圖所示的第2電子零件12進行使用第2相機221的姿態檢測，再根據所求得之第2電子零件12的座標差分(△x,△y,△θ)，操作接觸臂300的調整單元330，進行對插座410的接觸接腳之第2電子零件12之相對的位置對準。
如以上之說明所示，若依據本實施形態之電子零件的姿態檢測裝置及姿態檢測方法，即使是只能拍攝電子零件之一部分的情況亦可正確地識別DUT10的姿態。又，因為不必變更第2相機221之固定位置或視野角，可正確地識別第4A圖所示之小的第1電子零件11與第4B圖所示之大的第2電子零件12之各個的姿態，所以可提高電子零件測試裝置1之泛用性。
11‧‧‧電子零件測試裝置10‧‧‧電子零件11‧‧‧第1電子零件12‧‧‧第2電子零件13‧‧‧球端子14‧‧‧封裝之外形20A、20B‧‧‧訂製托盤100‧‧‧處理器101‧‧‧底板102‧‧‧控制裝置110‧‧‧第1搬運裝置120‧‧‧第2搬運裝置122‧‧‧第1可動頭123‧‧‧第2可動頭124‧‧‧Z方向之致動器125‧‧‧第1相機130‧‧‧第3搬運裝置140‧‧‧第1X方向緩衝器150‧‧‧第2X方向緩衝器160‧‧‧第1Y方向緩衝器170‧‧‧第2Y方向緩衝器180‧‧‧加熱板200‧‧‧對準裝置210‧‧‧移動單元211‧‧‧X方向軌道212‧‧‧滑動部220‧‧‧攝像單元221‧‧‧第2相機222‧‧‧反射鏡223‧‧‧氣壓缸230‧‧‧操作單元300‧‧‧接觸臂310‧‧‧基部311‧‧‧外殼330‧‧‧調整單元380‧‧‧固持部400‧‧‧測試頭410‧‧‧插座500‧‧‧測試器F‧‧‧第2相機之攝影範圍T1‧‧‧第1模型影像T2‧‧‧第2模型影像電子零件測試裝置10‧‧‧電子零件11‧‧‧第1電子零件12‧‧‧第2電子零件13‧‧‧球端子14‧‧‧封裝之外形20A、20B‧‧‧訂製托盤100‧‧‧處理器101‧‧‧底板102‧‧‧控制裝置110‧‧‧第1搬運裝置120‧‧‧第2搬運裝置122‧‧‧第1可動頭123‧‧‧第2可動頭124‧‧‧Z方向之致動器125‧‧‧第1相機130‧‧‧第3搬運裝置140‧‧‧第1X方向緩衝器150‧‧‧第2X方向緩衝器160‧‧‧第1Y方向緩衝器170‧‧‧第2Y方向緩衝器180‧‧‧加熱板200‧‧‧對準裝置210‧‧‧移動單元211‧‧‧X方向軌道212‧‧‧滑動部220‧‧‧攝像單元221‧‧‧第2相機222‧‧‧反射鏡223‧‧‧氣壓缸230‧‧‧操作單元300‧‧‧接觸臂310‧‧‧基部311‧‧‧外殼330‧‧‧調整單元380‧‧‧固持部400‧‧‧測試頭410‧‧‧插座500‧‧‧測試器F‧‧‧第2相機之攝影範圍T1‧‧‧第1模型影像T2‧‧‧第2模型影像
第1圖係表示應用本發明之電子零件的姿態檢測裝置及姿態檢測方法的電子零件測試裝置之一例的平面圖。 第2圖係沿著第1圖之Ⅱ－Ⅱ線的剖面圖。 第3圖係沿著第2圖之Ⅲ－Ⅲ線的剖面圖。 第4A圖係表示成為本發明之姿態檢測裝置及方法的檢測對象之第1電子零件之一例的平面圖。 第4B圖係表示成為本發明之姿態檢測裝置及方法的檢測對象之第2電子零件之一例的平面圖。 第5A圖係用以說明第4A圖所示之第1電子零件的姿態檢測方法之影像例(攝像原影像)。 第5B圖係用以說明第4A圖所示之第1電子零件的姿態檢測方法之影像例(二值化處理影像)。 第5C圖係用以說明第4A圖所示之第1電子零件的姿態檢測方法之影像例(重心位置處理影像)。 第5D圖係用以說明第4A圖所示之第1電子零件的姿態檢測方法之影像例(第1模型影像)。 第5E圖係用以說明第4A圖所示之第1電子零件的姿態檢測方法之影像例(表示比對之狀態的影像)。 第6A圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(攝像原影像)。 第6B圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(二值化處理影像)。 第6C圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(重心位置處理影像)。 第6D圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(第2模型影像)。 第6E圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(吻合的影像之一)。 第6F圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(吻合的影像之二)。 第6G圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(吻合的影像之三)。 第7A圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(亮度累計處理之一)。 第7B圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(亮度累計處理之二)。 第7C圖係用以說明第4B圖所示之第2電子零件的姿態檢測方法之影像例(角部運算)。
第8A圖係表示本發明之姿態檢測裝置及姿態檢測方法之處理例的流程圖(之一)。
第8B圖係表示本發明之姿態檢測裝置及姿態檢測方法之處理例的流程圖(之二)。
第9A圖係表示成為本發明之姿態檢測裝置及方法的檢測對象之第2電子零件之別的例子的平面圖。
第9B圖係表示成為本發明之姿態檢測裝置及方法的檢測對象之第2電子零件之其他的例子的平面圖。
1‧‧‧電子零件測試裝置
20A、20B‧‧‧訂製托盤
100‧‧‧處理器
101‧‧‧底板
102‧‧‧控制裝置
110‧‧‧第1搬運裝置
120‧‧‧第2搬運裝置
122‧‧‧第1可動頭
123‧‧‧第2可動頭
130‧‧‧第3搬運裝置
140‧‧‧第1X方向緩衝器
150‧‧‧第2X方向緩衝器
160‧‧‧第1Y方向緩衝器
170‧‧‧第2Y方向緩衝器
180‧‧‧加熱板
200‧‧‧對準裝置
400‧‧‧測試頭
410‧‧‧插座
500‧‧‧測試器

Claims (5)

  1. 一種電子零件的姿態檢測裝置，係包括：攝像器，係被固定於如下的部位，該部位係對在X－Y平面有規則地排列複數個端子的第1電子零件，是可拍攝該第1電子零件之該複數個端子之整體的部位，且，對在X－Y平面有規則地排列複數個端子的第2電子零件，是只能拍攝該第2電子零件之該複數個端子中之包含角部之一部分的部位；記憶器，係至少記憶第1模型影像與第2模型影像，而該第1模型影像係該第1電子零件之該複數個端子的一部分或全部，該第2模型影像係該第2電子零件之包含該角部之該複數個端子的一部分；第1影像處理器，係從藉該攝像器所取得之影像抽出該第2電子零件之該複數個端子的二值化影像；第2影像處理器，係比對該第2電子零件之二值化影像的各端子與該第2模型影像之各端子，並抽出吻合之候選姿態；第3影像處理器，係從該第2電子零件之二值化影像，抽出在X軸方向之該複數個端子之最端部的座標、與在Y軸方向之該複數個端子之最端部的座標，再從這些X軸方向之最端部的座標與Y軸方向之最端部的座標，求得該二值化影像之該複數個端子之角部的座標；以及第4影像處理器，係從該候選姿態中，選擇該候選姿態之該第2模型影像之角部的座標在該X－Y平面最接近該二值化影像之該複數個端子之角部的座標之候選姿態，並輸出此候選姿態，作為該第2電子零件之檢測姿態。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子零件的姿態檢測裝置，其中該第1影像處理器係從藉該攝像器所取得之影像抽出該第1電子零件之該複數個端子的二值化影像；第2影像處理器係比對該第1電子零件之二值化影像的各端子與該第1模型影像之各端子，並抽出吻合之該第1電子零件的候選姿態；第4影像處理器係輸出該第1電子零件之候選姿態，作為該第1電子零件之檢測姿態。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電子零件的姿態檢測裝置，其中第3影像處理器係對該第2電子零件之二值化影像，在Y軸方向執行在X軸方向累計二值化影像之亮度值的處理，並抽出所累計之亮度值的尖峰為最端部的Y座標；在X軸方向執行在Y軸方向累計二值化影像之亮度值的處理，並抽出所累計之亮度值的尖峰為最端部的X座標。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電子零件的姿態檢測裝置，其中該第1電子零件及該第2電子零件是球狀矩陣型IC晶片，該端子是球端子。
  5. 一種電子零件之姿態檢測方法，係準備被固定於如下之部位的攝像器，該部位係對在X－Y平面有規則地排列複數個端子的第1電子零件，是可拍攝該第1電子零件之該複數個端子之整體的部位，且，對在X－Y平面有規則地排列複數個端子的第2電子零件，是只能拍攝該第2電子零件之該複數個端子中之包含角部之一部分的部位；至少記憶第1模型影像與第2模型影像，而該第1模型影像係該第1電子零件之該複數個端子的一部分或全部，該第2模型影像係該第2電子零件之包含該角部之該複數個端子的一部分；從藉該攝像器所取得之影像抽出該第2電子零件之該複數個端子的二值化影像；比對該第2電子零件之二值化影像的各端子與該第2模型影像之各端子，並抽出吻合之候選姿態；從該第2電子零件之二值化影像，抽出在X軸方向之該複數個端子之最端部的座標、與在Y軸方向之該複數個端子之最端部的座標，再從這些X軸方向之最端部的座標與Y軸方向之最端部的座標，求得該二值化影像之該複數個端子之角部的座標；從該候選姿態中，選擇該候選姿態之該第2模型影像之角部的座標在該X－Y平面最接近該二值化影像之該複數個端子之角部的座標之候選姿態，並輸出此候選姿態，作為該第2電子零件之檢測姿態。
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