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嵌入式IC晶片视觉检测系统技术研究及应用

薛向东  
【摘要】:嵌入式IC晶片视觉检测技术的研究以广东省2004年度科技计划项目“基于数字图像处理的IC晶片显微自动检测系统”(2004A10403008)为研究对象,以提高高速系统的高精度定位和图像采集速度为主要目标,综合应用嵌入式技术、数字图像处理技术、误差分析理论、振动控制技术,解决IC晶片自动光学检测中存在的工件台定位精度不高,系统振动对图像摄像的清晰度和定位精度影响很大,以及图像聚焦判断在PC处理实时性不高等问题,从而提高IC晶片检测质量和效率。论文针对以下几个关键问题重点研究:一是IC晶片显微检测工件台的高速度高精度定位技术研究,从运动误差分析和工件台振动控制技术方面进行了分析;二是IC晶片显微摄像技术研究,对由于显微放大倍数增大,显微图像采集视场很小而引起的数据量巨大的难题,通过提高图像聚焦判断和Z轴调焦控制的实时性,解决图像摄像与采集速度慢的问题。最后,研究了嵌入式操作系统Nucleus Plus下检测系统的软件设计与多任务控制实现,提高系统的稳定性和可升级可移植能力。 从检测系统多任务的合理划分上,论文对已有的系统进行了重建,将图像聚焦判断与调焦自动控制分配到嵌入式系统上实现,减少了数据传输与命令控制的环节,提高了IC晶片显微图像采集的速度和检测效率。论文研究取得以下结论和成果: 对影响IC晶片检测工件台定位精度的重要因素直线运动误差和运动转角误差进行了深入分析,得到了直线运动误差和转角误差的数学模型,为实现工件台误差补偿和实际应用研究提供了理论依据,从而提高检测系统的定位精度。 通过虚位移理论、多自由度运动振动方程、固有频率和主振型、以及质量、刚度、固有频率与振动产生的关系等工件台振动理论分析,研究了影响IC晶片显微图像采集质量和定位精度的系统振动因素、振动分析评价与振动控制技术,提出了实现工件台高精密定位必要的减振措施,为具有高抗振能力的工件台机械结构和控制系统设计提供了理论指导。 构建了IC晶片显微图像采集与三维工件台控制的嵌入式视觉检测系统,通过EPM7128和S3C2410X对双口RAM的交替读写控制,并通过S3C2410X微处理器内部DMA通道对图像数据的实时传送,提高了数据交换的实时性;通过嵌入式系统


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