CN107356343A - 基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法 - Google Patents
基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法，包括：将半导体制冷片连接到电源上并置于红外热成像仪镜头的监视范围内；对半导体制冷片施加电压；计算机记录半导体制冷片的热成像图像；根据记录的热成像图像和预设的判断规则，判断半导体制冷片是否存在缺陷。本发明提供的方法，能够快速、全面、高效的对半导体制冷片进行检测。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制冷片领域，特别涉及一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法。
背景技术
在半导体制冷片的检测方面，常规的无损检测方法例如超声波探伤、射线探伤、磁粉和渗透探伤等的研究虽然已经成熟，但仍然有较大的局限性，比如：检测时间过长、检测成本过高、只能进行局部检测、检测到的缺陷不够全面，如短路、滑锡、裂粒、镍层开缝、掉镍层等无法全部检测出来。
因此，需要一种检测方法，能够快速、全面、高效的对半导体制冷片进行检测。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法。
本发明提供的一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法，包括：
将半导体制冷片连接到电源上并置于红外热成像仪镜头的监视范围内；
对半导体制冷片施加电压；
计算机记录半导体制冷片的热成像图像；
根据记录的热成像图像和预设的判断规则，判断半导体制冷片是否存在缺陷。
优选的，所述对半导体制冷片施加电压，所施加的电压为瞬时电压。
优选的，所述预设的判断规则，包括：
分析半导体制冷片的热成像图像的变化是否一致，当所述热成像图像显示的单个半导体制冷片上出现先亮、部分不亮或黑点的地方，则该半导体制冷片有缺陷，当所述热成像图像显示的单个半导体制冷片的亮度均匀，则该半导体制冷片合格。
优选的，所述将半导体制冷片连接到电源上并置于红外热成像仪镜头的监视范围内，包括：
将多个半导体制冷片通过并联、串联或并联、串联的组合连接在一起，并连接到电源上；
将该多个半导体制冷片置于红外热成像仪镜头的监视范围内。
优选的，所述计算机记录半导体制冷片的热成像图像，包括：
通过计算机记录所述施加电压后的半导体制冷片的热成像图像；
并每隔预设的时间，将所述施加电压后的半导体制冷片的热成像图像进行保存。
优选的，所述预设的判断规则，包括：
选取一次检测过程中的所保存的每一热成像图像；
按照保存的热成像图像的时间顺序，除第一个热成像图像外，对比当前热成像图像与上一热成像图像的位置相同的像素点之间的颜色差别，所述位置指像素点的坐标；
对任一次的所述对比，当某一位置的像素点之间的颜色差别高于预设的阈值时，则该位置所对应的半导体制冷片有缺陷；
对所有的所述对比，当所有位置的像素点之间的颜色差别不高于预设的阈值时，则该次检测过程中的半导体制冷片合格。
优选的，所述预设的判断规则，还包括：
选取一次检测过程中的所保存的每一热成像图像；
对每一个热成像图像，对比当前热成像图像中预设区域内的每个像素点与相邻像素点的颜色差别，所述相邻像素点包括与该像素点紧邻的上、下、左、右的四个像素点，当某个像素点不存在全部四个相邻的像素点时，相邻的像素点为所述四个相邻的像素点中存在的像素点；
对任一次的所述对比，当预设区域内的某个像素点与该像素点的任一相邻像素点的颜色差别高于预设的阈值时，则该像素点所对应的半导体制冷片有缺陷；
对所有的所述对比，当预设区域内的每个像素点与该像素点的每一相邻像素点的颜色差别均低于预设的阈值时，则该次检测过程中的半导体制冷片合格。
优选的，所述颜色差别，为通过第一公式计算的颜色差别，所述第一公式为：
其中，a1>a2>a3为正实数，b1>b2>b3为正实数，m为正实数，dB、dS、dH分别为所对比的两个像素点之间的明度、纯度(即饱和度)、色相的差值的绝对值，E为所述颜色差别。
优选的，
当某一热成像图像与其上一热成像图像的位置相同的像素点之间的颜色差别高于预设的阈值时，计算机读取该位置在每一热成像图像上的像素点的颜色数据；
将该位置在每一热成像图像上的像素点的颜色数据和计算机中预存的不同缺陷的像素点的颜色数据进行对比，当与某个缺陷的所述对比结果小于预设的阈值时，判定该缺陷即为该位置对应的缺陷；所述对比结果为通过第二公式计算得到，所述第二公式为：
其中，α>β>γ为正实数参数；n≥2为正整数，表示所保存的热成像图像的个数，dBi为该位置在第i个热成像图像与在第i-1个热成像图像上所对应的像素点之间的明度的差值，Bi为该位置在第i个热成像图像上所对应的像素点的明度，Si为该位置在第i个热成像图像上所对应的像素点的纯度，dBri为预存的某一缺陷在第i个热成像图像与在第i-1个热成像图像上所对应的明度的差值，Bri为预存的该某一缺陷在第i个热成像图像对应的明度，Sri为预存的该某一缺陷在第i个热成像图像对应的纯度，C为所述对比结果。
本发明的一些有益效果可以包括：
本发明提供的一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法，能够快速、全面、高效的对半导体制冷片进行检测。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
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。在附图中：
图1为本发明实施例中一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法的流程图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例中一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101、将半导体制冷片连接到电源上并置于红外热成像仪镜头的监视范围内；
步骤S102、对半导体制冷片施加电压；
步骤S103、计算机记录半导体制冷片的热成像图像；
步骤S104、根据记录的热成像图像和预设的判断规则，判断半导体制冷片是否存在缺陷。
半导体制冷片的一些缺陷(裂粒、镍层开缝、掉镍层等)会导致局部电阻升高，在对半导体制冷片施加电压后，缺陷处会比周围更先升温，从而可以利用半导体制冷片的温度变化及热成像颜色图形分布来检测是否存在缺陷。半导体制冷片的另一些缺陷(短路、滑锡等)会导致局部无电流通过，在对半导体制冷片施加电压后，缺陷处会无电流通过，热成像图形显示为黑色，从而也可以利用半导体制冷片的温度变化及热成像颜色图形分布来检测是否存在缺陷。红外测温不接触被测物体，不破坏温场，以热图像的形式反映被测物体的二维温度场，直观准确，而且测温距离可远可近，测量范围广，测温速度快。
依据本发明提供的方法，能够快速、全面、高效的对半导体制冷片进行检测。
在本发明的一个实施例中，对半导体制冷片施加电压，所施加的电压为瞬时电压，瞬时电压指短时间的电压脉冲。当施加的电压时间较长时，半导体制冷片的无缺陷部分的温度也会变高，从而使缺陷部位的温度与无缺陷部分的温度的相对差别降低，会导致对缺陷识别的准确性降低。
依据本发明提供的方法，能够提高对半导体制冷片检测的准确性。
在本发明的一个实施例中，预设的判断规则，包括：
分析半导体制冷片的热成像图像的变化是否一致，当所述热成像图像显示的单个半导体制冷片上出现先亮、部分不亮或黑点的地方，则该半导体制冷片有缺陷，当所述热成像图像显示的单个半导体制冷片的亮度均匀，则该半导体制冷片合格。
热成像图像上面的不同颜色(通常用蓝—黄—红—白)代表被测物体的不同温度。温度高的地方较亮(通常是先变红)，温度低的地方较暗，有缺陷的部分会先亮、不亮或呈现为黑点。若出现先亮、部分不亮或黑点的地方，该半导体制冷片有缺陷；若半导体制冷片整体亮度均匀，该半导体制冷片完好。
依据本发明提供的方法，能够直观的对半导体制冷片进行检测。
在本发明的一个实施例中，将半导体制冷片连接到电源上并置于红外热成像仪镜头的监视范围内，包括：
将多个半导体制冷片通过并联、串联或并联、串联的组合连接在一起，并连接到电源上；
将该多个半导体制冷片置于红外热成像仪镜头的监视范围内。
依据本发明提供的方法，通过将多个半导体制冷片通过并联、串联、并联后串联、串联后并联等方法，保证每个半导体制冷片上施加的电压相同，从而实现一次对多个半导体制冷片的检测，从而能够高效、准确的对半导体制冷片进行检测。
在本发明的一个实施例中，计算机记录半导体制冷片的热成像图像，包括：
通过计算机记录所述施加电压后的半导体制冷片的热成像图像；
并每隔预设的时间，将所述施加电压后的半导体制冷片的热成像图像进行保存。
依据本发明提供的方法，通过计算机对热成像图像进行记录，不仅能够对检测数据进行追溯，避免人工检测的可能造成的遗漏，还为用计算机对热成像图像打下基础。
在本发明的一个实施例中，预设的判断规则，包括：
选取一次检测过程中的所保存的每一热成像图像；
按照保存的热成像图像的时间顺序，除第一个热成像图像外，对比当前热成像图像与上一热成像图像的位置相同的像素点之间的颜色差别，所述位置指像素点的坐标；
对任一次的所述对比，当某一位置的像素点之间的颜色差别高于预设的阈值时，则该位置所对应的半导体制冷片有缺陷；
对所有的所述对比，当所有位置的像素点之间的颜色差别不高于预设的阈值时，则该次检测过程中的半导体制冷片合格。
依据本发明提供的方法，通过对比半导体制冷片在不同时刻的温度变化，实现根据温度的变化情况检测缺陷，实现缺陷的自动检测，从而能够快速、高效的对半导体制冷片进行检测。
在本发明的一个实施例中，预设的判断规则，还包括：
选取一次检测过程中的所保存的每一热成像图像；
对每一个热成像图像，对比当前热成像图像中预设区域内的每个像素点与相邻像素点的颜色差别，所述相邻像素点包括与该像素点紧邻的上、下、左、右的四个像素点，当某个像素点不存在全部四个相邻的像素点时，相邻的像素点为所述四个相邻的像素点中存在的像素点；
对任一次的所述对比，当预设区域内的某个像素点与该像素点的任一相邻像素点的颜色差别高于预设的阈值时，则该像素点所对应的半导体制冷片有缺陷；
对所有的所述对比，当预设区域内的每个像素点与该像素点的每一相邻像素点的颜色差别均低于预设的阈值时，则该次检测过程中的半导体制冷片合格。
依据本发明提供的方法，通过对比半导体制冷片在不同区域的温度分布，实现根据温度的分布情况检测缺陷，实现缺陷的自动检测，从而能够快速、高效的对半导体制冷片进行检测。
在本发明的一个实施例中，颜色差别，为通过第一公式计算的颜色差别，所述第一公式为：
其中，a1>a2>a3为正实数，b1>b2>b3为正实数，m为正实数，dB、dS、dH分别为所对比的两个像素点之间的明度、纯度(即饱和度)、色相的差值的绝对值，E为所述颜色差别。
依据本发明提供的方法，通过对像素点之间的明度、纯度、色相的差值综合考虑，能够用更全面的参数表示温度变化的影响，为全面的对半导体制冷片进行检测打下基础。
在本发明的一个实施例中，
当某一热成像图像与其上一热成像图像的位置相同的像素点之间的颜色差别高于预设的阈值时，计算机读取该位置在每一热成像图像上的像素点的颜色数据；
将该位置在每一热成像图像上的像素点的颜色数据和计算机中预存的不同缺陷的像素点的颜色数据进行对比，当与某个缺陷的所述对比结果小于预设的阈值时，判定该缺陷即为该位置对应的缺陷；所述对比结果为通过第二公式计算得到，所述第二公式为：
其中，α>β>γ为正实数参数；n≥2为正整数，表示所保存的热成像图像的个数，dBi为该位置在第i个热成像图像与在第i-1个热成像图像上所对应的像素点之间的明度的差值，Bi为该位置在第i个热成像图像上所对应的像素点的明度，Si为该位置在第i个热成像图像上所对应的像素点的纯度，dBri为预存的某一缺陷在第i个热成像图像与在第i-1个热成像图像上所对应的明度的差值，Bri为预存的该某一缺陷在第i个热成像图像对应的明度，Sri为预存的该某一缺陷在第i个热成像图像对应的纯度，C为所述对比结果。
依据本发明提供的方法，通过将明度变化速度、明度的变化数值和纯度的变化数值与预存数据的对比，能够对缺陷的类型进行判断，从而更全面、快速的对半导体制冷片进行检测。
本发明提供的一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法，能够快速、全面、高效的对半导体制冷片进行检测。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种基于红外热成像技术的半导体制冷片检测方法，其特征在于，包括：
将半导体制冷片连接到电源上并置于红外热成像仪镜头的监视范围内；
对半导体制冷片施加电压；
计算机记录半导体制冷片的热成像图像；
根据记录的热成像图像和预设的判断规则，判断半导体制冷片是否存在缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对半导体制冷片施加电压，所施加的电压为瞬时电压。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的判断规则，包括：
分析半导体制冷片的热成像图像的变化是否一致，当所述热成像图像显示的单个半导体制冷片上出现先亮、部分不亮或黑点的地方，则该半导体制冷片有缺陷，当所述热成像图像显示的单个半导体制冷片的亮度均匀，则该半导体制冷片合格。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将半导体制冷片连接到电源上并置于红外热成像仪镜头的监视范围内，包括：
将多个半导体制冷片通过并联、串联或并联、串联的组合连接在一起，并连接到电源上；
将该多个半导体制冷片置于红外热成像仪镜头的监视范围内。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算机记录半导体制冷片的热成像图像，包括：
通过计算机记录所述施加电压后的半导体制冷片的热成像图像；
并每隔预设的时间，将所述施加电压后的半导体制冷片的热成像图像进行保存。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设的判断规则，包括：
选取一次检测过程中的所保存的每一热成像图像；
按照保存的热成像图像的时间顺序，除第一个热成像图像外，对比当前热成像图像与上一热成像图像的位置相同的像素点之间的颜色差别，所述位置指像素点的坐标；
对任一次的所述对比，当某一位置的像素点之间的颜色差别高于预设的阈值时，则该位置所对应的半导体制冷片有缺陷；
对所有的所述对比，当所有位置的像素点之间的颜色差别不高于预设的阈值时，则该次检测过程中的半导体制冷片合格。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设的判断规则，还包括：
选取一次检测过程中的所保存的每一热成像图像；
对每一个热成像图像，对比当前热成像图像中预设区域内的每个像素点与相邻像素点的颜色差别，所述相邻像素点包括与该像素点紧邻的上、下、左、右的四个像素点，当某个像素点不存在全部四个相邻的像素点时，相邻的像素点为所述四个相邻的像素点中存在的像素点；
对任一次的所述对比，当预设区域内的某个像素点与该像素点的任一相邻像素点的颜色差别高于预设的阈值时，则该像素点所对应的半导体制冷片有缺陷；
对所有的所述对比，当预设区域内的每个像素点与该像素点的每一相邻像素点的颜色差别均低于预设的阈值时，则该次检测过程中的半导体制冷片合格。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述颜色差别，为通过第一公式计算的颜色差别，所述第一公式为：
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</mrow>
<mi>m</mi>
</mroot>
</mrow>
其中，a1>a2>a3为正实数，b1>b2>b3为正实数，m为正实数，dB、dS、dH分别为所对比的两个像素点之间的明度、纯度、色相的差值的绝对值，E为所述颜色差别。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
当某一热成像图像与其上一热成像图像的位置相同的像素点之间的颜色差别高于预设的阈值时，计算机读取该位置在每一热成像图像上的像素点的颜色数据；
将该位置在每一热成像图像上的像素点的颜色数据和计算机中预存的不同缺陷的像素点的颜色数据进行对比，当与某个缺陷的所述对比结果小于预设的阈值时，判定该缺陷即为该位置对应的缺陷；所述对比结果为通过第二公式计算得到，所述第二公式为：
<mrow>
<mi>C</mi>
<mo>=</mo>
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</mrow>
其中，α>β>γ为正实数参数；n≥2为正整数，表示所保存的热成像图像的个数，dBi为该位置在第i个热成像图像与在第i-1个热成像图像上所对应的像素点之间的明度的差值，Bi为该位置在第i个热成像图像上所对应的像素点的明度，Si为该位置在第i个热成像图像上所对应的像素点的纯度，dBri为预存的某一缺陷在第i个热成像图像与在第i-1个热成像图像上所对应的明度的差值，Bri为预存的该某一缺陷在第i个热成像图像对应的明度，Sri为预存的该某一缺陷在第i个热成像图像对应的纯度，C为所述对比结果。
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2017
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