论文摘要：面向半导体加工的高效宽裕度机器视觉实时算法研究与应用

随着半导体产业生产水平和工艺的不断进步，传统的人工检测加工已经远远不能满足要求，机器视觉技术作为新兴的一种检测技术，以其速度快、精度高、实时性等优点而越来越多的被用于半导体加工行业。全自动LED金丝球焊接机作为一种半导体LED加工设备，主要完成对LED晶杯的焊线工序。LED产业作为半导体行业中的新兴行业,正以其独特的优势——体积小、能耗低、寿命长、环保等而得到世界各国的大力推广，开发自主产权的LED加工设备已经势在必行。LED晶杯芯片视觉定位系统作为LED焊接机软件系统中的核心部分，对系统的性能起着关键性作用。本文首先对LED金丝球焊接机视觉系统所需软硬件技术进行了分析，根据LED晶杯图像的特征设计了两种高效、宽裕度的定位算法，然后按照构件化的思想设计和实现了LED金丝球焊接机机器视觉软硬件平台，最后进行了集成测试和对比试验。本文主要完成了以下4个方面的工作：（1） 根据全自动LED金丝球焊接机设计方案，设计了适合于此型焊接机的机器视觉硬件方案，对影响图像质量的硬件原因进行了分析，通过反复试验，对相机、镜头、光源进行了选型，并对相机参数、安装角度和位置进行了调试，力求采集图像质量最佳。（2） 针对于晶杯图像的定位问题，由于晶杯芯片图像中经常存在的灰度变化、缺损、旋转等现象，提出了基于相对阈值的模板匹配算法和基于圆模板的模板匹配算法，其中前者能有效克服亮度或者芯片本身引起的灰度变化的影响达到快速定位的目的，后者能解决芯片存在部分缺损、旋转的快速定位问题。（3） 本文通过软件构件化的思想，设计了适合LED金丝球焊接机的机器视觉构件化框架，通过本框架，可以实现对任意构件的替换，而不影响其他构件的工作，并且在定位时，能根据料架晶杯图像的特点，自适应地选择相应算法，尽可能地提高了焊接效率。（4） 对本文提出的机器视觉硬件方案和图像定位算法，在全自动LED金丝球焊接机上进行了集成和测试，完成了焊接机的集成工作，并进行了稳定性测试，实验证明本方案和算法是可靠有效的。

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