【摘要】：在電路板表面貼裝(SMT)生產(chǎn)工藝中,為保證貼裝質(zhì)量,對(duì)芯片引腳的共面度有著較高的精度要求。傳統(tǒng)的接觸式檢測方式不僅存在著檢測效率低的缺點(diǎn),而且由于檢測時(shí)需要接觸芯片引腳,往往會(huì)導(dǎo)致芯片引腳的損壞,已經(jīng)不能滿足當(dāng)前芯片檢測高效、高精度、低成本的檢測要求。本文開發(fā)了一套針對(duì)SOP封裝的芯片引腳共面度非接觸式三維檢測系統(tǒng),主要完成了以下內(nèi)容:(1)通過分析檢測需求,選擇出合適的線激光傳感器和二維位移平臺(tái)搭建了一套高精度三維掃描系統(tǒng)用于采集芯片的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。(2)對(duì)芯片點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)矯正、濾波、精簡等點(diǎn)云預(yù)處理。其中,坐標(biāo)矯正是指根據(jù)線激光傳感器的光路結(jié)構(gòu),對(duì)采集到的點(diǎn)云的X坐標(biāo)進(jìn)行矯正;采用一種基于密度的方式對(duì)點(diǎn)云中的離群點(diǎn)進(jìn)行濾除,并采用雙邊濾波算法對(duì)點(diǎn)云表面進(jìn)行光順濾波,消除點(diǎn)云表面的不規(guī)則點(diǎn);研究了基于體素柵格下采樣的點(diǎn)云精簡和基于曲率特征的點(diǎn)云精簡,最后根據(jù)所采集到的點(diǎn)云的實(shí)際情況,選用基于體素柵格下采樣的方式對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡。(3)對(duì)芯片點(diǎn)云進(jìn)行分割并對(duì)芯片引腳進(jìn)行定位。采用隨機(jī)采樣一致性算法(RANSAC)進(jìn)行平面分割,以實(shí)現(xiàn)將芯片引腳部分的點(diǎn)云單獨(dú)提取出來;詳細(xì)研究了 K均值聚類算法的優(yōu)缺點(diǎn),采用一種改進(jìn)后的K均值聚類算法實(shí)現(xiàn)了芯片各個(gè)引腳的定位。(4)利用最小二乘法擬合出芯片各個(gè)引腳所在的平面,計(jì)算各引腳到擬合平面的距離,最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)芯片引腳共面度的評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所采用的方法能夠很好的實(shí)現(xiàn)芯片引腳共面度的檢測,滿足了非接觸、高精度的檢測要求。
【圖文】：

精度的測量要求。逡逑２．２．２二維位移平臺(tái)的選擇逡逑設(shè)線激光傳感器所測高度方向?yàn)椋�，線方向?yàn)椋兀鐖D２－４所示。使用線激逡逑光傳感器，我們僅能夠得到待測物體表面一條線上點(diǎn)的Ｘ坐標(biāo)和Ｚ坐標(biāo)，因此逡逑需要添加一個(gè)位移機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)Ｙ方向的移動(dòng)以獲取物體整個(gè)表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。逡逑同時(shí)，考慮到所選用的線激光傳感器在Ｘ方向上的測量范圍為３２ｍｍ，為了擴(kuò)展逡逑其在Ｘ方向上的測量范圍，，本文所搭建的系統(tǒng)選用海德星高精度壓電二維位移逡逑平臺(tái)作為Ｙ軸方向的位移機(jī)構(gòu)，當(dāng)必要時(shí)也可進(jìn)行Ｘ方向的移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)較大尺逡逑１２逡逑

逡逑寸物體表面三維點(diǎn)云的掃描，如圖２－５所示。逡逑線激光傳感器逡逑ｇＨ逡逑Ｔ？ｂｂ｜｜逡逑Ｚ／ｍｍ邋Ａ邐ｙｍｍｇ逡逑＂ｉ逡逑／ｉｉ邋ｎ＼＼逡逑ｔｎ邋ｉ＇逡逑／／／！＇、＇、、、逡逑／／／�。埽埽苠义希澹澹诲澹″澹苠澹苠澹苠义希澹澹�！邋＼邋＼邋＼逡逑／邋／邋＼邋＼邋＼逡逑／邋／邋／邋＼邋＼逡逑／邋／邋！、、、、、、、逡逑／邋／邋ｉ邋ｉ邋＼邋＼邋＼逡逑／邋／邋／邐Ｊ邐＼邋＼逡逑／邋？？邐Ｉ邐！邐＼邐＼邋＼逡逑Ｐ＇邋Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐａ邋Ｐｉ邋Ｐｉ，邋Ｐｉ邋Ｘ／ｍｍ逡逑＾邋Ｙ／ｍｍ逡逑圖２－４基于線激光傳感器的空間坐標(biāo)的建立逡逑．Ｗ＇吻逡逑作N邋？逡逑圖２－５海德星高精度壓電二維位移平臺(tái)逡逑該壓電二維位移平臺(tái)使用壓電馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，采用交叉滾柱直線導(dǎo)軌保證運(yùn)逡逑動(dòng)沿直線運(yùn)行。同時(shí)，它利用全閉環(huán)光刪反饋進(jìn)行位置定位，最小運(yùn)動(dòng)步長為逡逑５０ｎｍ，重復(fù)定位精度小于０．５ｐｍ，和線激光傳感器相互配合，滿足高精度的檢逡逑測要求。逡逑整個(gè)系統(tǒng)的硬件連接如圖２－６所示。逡逑１３逡逑
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN41

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