CN109219730A - 使用多视图立体视觉进行引脚角度检查的系统和方法 - Google Patents

使用多视图立体视觉进行引脚角度检查的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明包括一种用于电子组件的三维成像和分析的系统和方法。具体地，其允许快速且可靠地检查集成电路封装中的引脚角度。第一图像捕捉装置、第二图像捕捉装置和第三图像捕捉装置以“角形”或“L形”被布置。第一图像捕捉装置形成角部并获取组件底部的图像。第二图像捕捉装置的透视视角与第三图像捕捉装置的透视视角彼此正交以允许精确地对引线角度进行三维重建并检测瑕疵或弯曲。

Description

使用多视图立体视觉进行引脚角度检查的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定具有向外延伸的引线的集成电路(IC)封装(诸如方型扁平封装(QFP)和薄型小尺寸封装(TSOP))中的引脚角度的系统和方法。
背景技术
立体视觉是从两个或更多个数字图像中提取三维信息。这对许多工业应用尤其重要。例如，立体图像被用于分析和评估半导体芯片的组件。微电子通常在高精度制造环境中大量地被制作且被封装。重要的是对每个已完成的物体进行检查。由于组件的小尺寸以及大量的小件，检测必须被自动化。三维视觉是必要的，这是因为检查涉及查看每个封装的特定关键三维特征。
在传统的立体视觉中，两个照相机通常以与人类双眼视觉类似的方式水平地从彼此取代。例如，美国专利号为8,107,719公开了一种用于快速移动的半导体或被封装的电子物体的三维度量的视觉系统。该系统包括三个被安装到背板上的照相机。照相机被设置在相同的平面上并对称地被布置，使得一个照相机以锐角被设置，另一个照相机以钝角被设置，以及第三照相机相对于视野正交地被设置。这种布置允许确定物体的三维成像和分析。
美国专利号为8,885,040公开了一种针对电子组件的球状突起的立体视觉检查系统。它描述了一种立体视觉系统的全面校准方法，通过该方法立体照相机的内部和外部参数两者都可以被确定。然后建立经矫正的立体照相机系统。共轭点在经矫正的图像上被检测，并被用于三维位置信息的重构。该信息还被用于三维测量。
美国专利号为9,594,028公开了一种用于确定集成电路封装中的三维特征的共面性的改进的立体视觉检查系统。该系统包括根据Scheimpflug原理被布置的具有可倾斜镜头的两个侧视照相机。该系统通过产生均匀光强度的良好聚焦的图像来改进测量的准确度。
在上述系统中，立体照相机全部被布置在一个平面上。虽然针对某些用途是适合的，但这些系统有局限性。例如，这些系统不能够检查方型扁平封装(QFP)或类似装置中的所有引线的引脚角度。它们不能检测到引脚角度或者在与照相机平面平行(或几乎平行)延伸的引线上的弯曲。由于QFP装置具有在其衬底的所有四个侧面上延伸出的引线，因此检查所有引线的引脚角度需要在多个角度观察装置。所有引线的引脚角度的检查是必要的，这是因为弯曲引线会影响电路的可靠性并导致次品。
因此，需要一种克服这些局限性的改进的系统和方法。因此，本发明的动机是提供一种三维视觉检查系统，其允许完全检查QFP装置中的所有引线的引脚角度。该系统应能够以高准确度、精度和可靠性来快速检查大量物体。
发明内容
我们描述了一种用于分析诸如方型扁平封装(QFP)或薄型小尺寸封装(TSOP)的物体的引脚角度的系统。它包括(a)支撑件、(b)光源、(c)第一图像捕捉装置、(d)第二图像捕捉装置和(e)第三图像捕捉装置。第一图像捕捉装置被安装于垂直于放置物体的平面的第一仰视视角处，以捕捉第一仰视图图像。第二图像捕捉装置被安装于从物体的第二透视视角处以捕捉第二透视图图像。第三图像捕捉装置被安装于从物体的第三透视视角处以捕捉第三透视图图像。第二透视视角和第三透视视角彼此正交。
在实施例中，第一、第二和第三图像捕捉装置被布置以形成L形或角形。第一图像捕捉装置位于角部、第二图像捕捉装置位于左侧(或右侧)并且第三图像捕捉装置位于前侧(或后侧)。每个图像捕捉装置包括镜头和传感器，并且具有穿过其镜头的中心和其传感器的中心的光轴。第一图像捕捉装置的光轴与第二图像捕捉装置的光轴形成第一对准平面。并且第一图像捕捉装置的光轴和第三图像捕捉装置的光轴形成第二对准平面。所述第一对准平面和所述第二对准平面彼此正交。在四个侧面上具有引线的诸如QFP的物体被放置在第一图像捕捉装置的下方。第一图像捕捉装置与第二图像捕捉装置被用于确定沿第一对准平面的法线方向延伸的引线的引脚角度。第一图像捕捉装置与第三图像捕捉装置被用于确定沿第二对准平面的法线方向延伸的其他引线的引脚角度。
在替选实施例中，第四和第五图像捕捉装置被添加到系统。第四图像捕捉装置被添加到相对于第一图像捕捉装置的第二图像捕捉装置的相对侧上。第五图像捕捉装置被添加到相对于第一图像捕捉装置的第三图像捕捉装置的相对侧上。因此，第一、第二、第三、第四和第五图像捕捉装置形成以第一图像捕捉装置为中心的十字形，其中第二图像捕捉装置和第四图像捕捉装置在彼此的相对侧上，并且第三图像捕捉装置和第五图像捕捉装置在彼此的相对侧上。第四图像捕捉装置的光轴位于由第一图像捕捉装置的光轴与第二图像捕捉装置的光轴所形成的第一对准平面上。第五图像捕捉装置的光轴位于由第一图像捕捉装置的光轴和第三图像捕捉装置的光轴所形成的第二对准平面上。第四图像捕捉装置与第一图像捕捉装置及第二图像捕捉装置一起被使用，以确定沿第一对准平面的法线方向延伸的引线的引脚角度。第五图像捕捉装置与第一图像捕捉装置及第三图像捕捉一起被使用，以确定沿第二对准平面的法线方向延伸的其它引线的引脚角度。
我们还描述了一种分析在其衬底上具有引线的物体(诸如方型扁平封装(QFP))上的引线的引脚角度的方法，其包括以下步骤：(1)用所述第一图像捕捉装置从物体的第一仰视图获取第一仰视图图像，(2)用所述第二图像捕捉装置从物体的第二透视视角获取第二透视图图像，(3)用所述第三图像捕捉装置从与第二透视视角正交的物体的第三透视视角获取第三透视图图像，(4)将第一仰视图图像与第二透视图图像进行组合以确定沿由第一图像捕捉装置的光轴和第二图像捕捉装置的光轴形成的第一对准平面的法线方向延伸的引线的引脚角度，以及(5)将第一仰视图图像与第三透视图图像进行组合以确定沿着由第一图像捕捉装置的光轴和第三图像捕捉装置的光轴形成的第二对准平面的法线方向延伸的引线的引脚角度。这些步骤可以用第四和第五图像捕捉装置(以十字形被布置)重复，以改进系统的精确度和鲁棒性。
此外，我们描述了将第一仰视图图像、第二透视图图像和第三透视图像进行组合以确定在其衬底上具有引线的物体(诸如方型扁平封装(QFP))上的引线的引脚角度的方法，所述方法包括以下步骤：(1)对于沿着由第一图像捕捉装置的光轴和第二图像捕捉装置的光轴形成的第一对准平面的法线方向延伸的物体的那些引线，在第一仰视图图像和第二透视图图像中检测引线尖端点和引脚上的距引线尖端点的特定距离处的至少一个附加点，(2)对于沿着由第一图像捕捉装置的光轴和第三图像捕捉装置的光轴形成的第二对准平面的法线方向延伸的物体的那些引线，在第一仰视图图像和第三透视图图像中检测引线尖端点和引脚上的距引线尖端点特定距离处的至少一个附加点，(3)重建每个引线尖端点和引脚上的每个附加点的三维坐标，(4)使用所有引线尖端点的三维坐标构建参考平面，(5)使用引线尖端点和引脚上的附加点的三维坐标构建每个引线的引脚线，以及(6)将引脚角度确定为引脚线与参考平面之间的锐角。
介绍
本发明的第一方面是一种使用以“L形”或“角形”布置的三个照相机进行三维成像的系统和方法。
本发明的第二方面是一种用于检查诸如方型扁平封装(QFP)或薄型小尺寸封装(TSOP)的集成电路(IC)封装中的引线以确定引脚角度以及封装是否符合特定的制造规格的系统和方法。
本发明的第三方面是一种用于确定诸如QFP或TSOP的IC封装中的引脚角度的更准确和高效的检查系统。
本发明的第四方面是一种使用以“L形”或“角形”布置的三个照相机来以三维方式分析诸如QFP或TSOP的物体的系统。
本发明的第四方面是一种使用以“十字形”被布置的五个照相机来以三维方式分析诸如QFP或TSOP的物体的系统。
本发明的第五方面是一种使用由三个、四个或五个照相机获取的图像来分析诸如QFP或TSOP的电子封装的方法，所述三个、四个或五个照相机被布置成从不同角度拍摄封装的图像。
从以下结合附图的描述中，本发明的这些和其他方面将变得显而易见，其中，作为说明和示例，公开了本发明的至少一个实施例。
附图说明
图1是系统的组件的优选布置的透视图；
图2是图1中的系统的仰视图，其描绘了图像捕捉装置的布置；
图3A是在四侧上具有引线的集成电路(IC)封装的仰视图；
图3B是在四侧上具有引线的IC封装的侧视图；
图4A描绘了从第一图像捕捉装置拍摄的具有引线上的兴趣点的IC封装的仰视图图像；
图4B描绘了从第二图像捕捉装置拍摄的具有引线上的兴趣点的IC封装的左透视图图像；
图4C描绘了从第三图像捕捉装置拍摄的具有引线上的兴趣点的IC封装的前透视图图像；
图5A描绘了用于检测由第一图像捕捉装置捕捉的IC封装的仰视图图像上的兴趣点的方法；
图5B描绘了用于检测由第二图像捕捉装置捕捉的IC封装的左透视图图像上的兴趣点的方法；
图5C描绘了用于确定诸如QFP的IC封装中的引脚角度的方法；
图5D描绘了诸如QFP的IC封装中的负引脚角度；
图6A描绘了用于检测由第一图像捕捉装置捕捉的IC封装的仰视图图像上的多个附加兴趣点的方法；
图6B描绘了用于检测由第二图像捕捉装置捕捉的IC封装的左透视图图像上的多个附加兴趣点的方法；
图6C描绘了用于确定诸如QFP的IC封装中具有多个附加点的引脚角度的方法；
图7描绘了包括两个附加图像捕捉装置的本发明的替选实施例的仰视图；
图8是描绘了分析诸如QFP的IC封装中的引脚角度的步骤的流程图。
具体实施方式
定义
虽然本发明被主要描述用于检测电子组件中的缺陷，但是应该理解的是，本发明不限于此，并且可以被用于辅助需要对物体进行快速三维成像和/或检查的其他尝试。例如，该系统可被用于分析任何小物体的物理状况，诸如其定向、物体上的特定特征的大小、物体上的特征的存在/不存在和/或物体上的特征的共面性。
在本说明书中对“一个实施例/方面”或“实施例/方面”的引用意味着结合该实施例/方面描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施例/方面中。在说明书的各个地方使用短语“在一个实施例/方面”或“在另一个实施例/方面”不一定全部指的是相同的实施例/方面，也不是与其他实施例/方面彼此排斥的单独或替选实施例/方面。此外，描述了可以由一些实施例/方面而不是其他来显示的各种特征。类似地，描述了可以是对于一些实施例/方面而不是其他实施例/方面的的要求的各种要求。在某些情况下，实施例和方面可以互换地被使用。
本说明书中使用的术语在本公开的上下文中以及在使用每个术语的特定上下文中通常具有其本领域中的普通含义。在下文或说明书的其它地方讨论被用于描述本公开的某些术语，以向从业者提供关于本公开的描述的附加指导。为方便起见，可能会突出显示某些术语，例如使用斜体和/或引号。突出显示的使用对术语的范围和含义没有影响；术语的范围和含义在相同的背景下是相同的，无论它是否被突出显示。可以理解，相同的事情可以用多种方式被述说。
因此，替选的语言和同义词可以被用于本文所讨论的任何一个或多个术语。术语在本文中是否被详细阐述或讨论，也没有什么特别的意义。提供了某些术语的同义词。一个或多个同义词的叙述并不排除使用其他同义词。包括本文讨论的任何术语的示例的本说明书中任何地方的示例的使用仅是说明性的，并且不旨在进一步限制本公开或任何示例性术语的范围和含义。同样地，本公开不限于本说明书中给出的各种实施例。
不意图进一步限制本公开的范围，下面给出根据本公开的实施例的仪器、设备、方法及其相关结果的示例。注意，为了方便读者，可以在示例中使用标题或者副标题，其决不应该限制本公开的范围。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在冲突的情况下，本文件(包括定义)将受控制。
术语“光轴”是指在诸如照相机镜头或显微镜的光学系统中沿着其具有一定程度的旋转对称性的线。光轴是一条虚构的线，定义了沿着其光通过系统传播的路径，直到第一个近似值。
术语“正交”是指彼此交叉或成直角倚靠。
术语“方型扁平封装”或“QFP”是指具有从四个侧面中的每个延伸的“鸥翼”引线的表面安装集成电路封装。
术语“基座平面”是指参考平面，在该参考平面上分析个体引线以进行引“脚”角度检查。
术语“薄型小尺寸封装”或“TSOP”是指一种表面安装集成电路(IC)封装。它们通常在两侧具有引线，并且通常被用于RAM或闪存IC，这是由于其较多的引脚数和小的体积。
术语“集成电路”或“IC”是指电子组件及其连接的小型复合体，其在诸如硅的小片材料中或上被产生。
应该理解，本文所使用的诸如“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、和“下”仅仅是为了便于描述，并且指的是如图中所示的组件的朝向。应该理解的是，本文所描述的组件的任何朝向都在本发明的范围内。
本文使用的其他技术术语具有它们在其被使用的领域中的普通含义，如由各种技术字典所例示的。
优选实施例的描述
图1表示本发明中的用于方型扁平封装(QFP)组件的引脚角度检查的实施例。要被检查的物体20由拾取头10支撑。物体在其衬底的所有四个侧面上具有“鸥翼”引线30。引线轻微延伸出，然后再向下延伸出。
这里，物体20由光源40和漫反射器50照射。从光源40发射的光被漫反射器50反射以照射要被检查的物体20。
该系统包括至少三个图像捕捉装置。第一图像捕捉装置包含镜头71及传感器81，且垂直于要被检查的物体20被安装以捕捉物体的第一仰视图图像。第二图像捕捉装置还包括镜头72和传感器82，但是以倾斜的角度被安装到物体以捕捉第二(或左)透视图图像。同样地，第三图像捕捉装置包括镜头73和传感器83，并以另一倾斜角度被安装到物体以捕捉第三(或前)透视图图像。第二图像捕捉装置和第三图像捕捉装置以第二(或左)透视视角与第三(或前)透视视角正交这样的方式被布置。第二和第三图像捕捉装置包括镜子(62、63)。
第一图像捕捉装置的光轴(即，穿过镜头71的中心和传感器81的中心的线)和第二图像捕捉装置的光轴(即，穿过镜头72的中心和传感器82的中心的线)形成第一对准平面。
第一图像捕捉装置的光轴(即，穿过镜头71的中心和传感器81的中心的线)和第三图像捕捉装置的光轴(即，穿过镜头73的中心和传感器83的中心的线)形成第二对准平面。第一对准平面和第二对准平面彼此正交。图2中进一步说明了这一点。
图2描绘了三个图像捕捉装置的布置的仰视图。这三个图像捕捉装置形成“角形”、“L形”或“倒L形”，由此第一图像捕捉装置81位于中心，第二图像捕捉装置82位于第一图像捕捉装置81的左侧，并且第三图像捕捉装置83位于第一图像捕捉装置81的前侧。
三个图像捕捉装置利用多视图立体视觉原理而被校准，使得可以确定相应图像捕捉装置的内部参数以及三个图像捕捉装置的外部参数或相对姿势。这些参数稍后被用于重建要被检查的物体上的兴趣点的三维坐标。
图3A和3B描绘了要被检查的物体20，诸如QFP。图3A描绘了物体的仰视图以及图3B描绘了侧视图。该物体具有四排引线，其中每排引线位于该物体的一侧。该四排被指定为顶排引线31、底排引线32、左排引线33和右排引线34。每个引线具有引线肩部35、引线腿部36和引脚37。引脚的端部是引线尖端38。引脚角度是引脚37相对于参考平面的角度。参考平面可以是由少数最低引线的引线尖端形成的基座平面或通过所有引线的引线尖端拟合的最小均方平面。
该系统还可以被用于检查具有诸如薄型小尺寸封装(TSOP)的替选设计的物体。例如，芯片或电子组件可以仅具有两排引线，诸如顶排引线和底排引线、或者左排引线和右排引线(未示出)。
为了建立参考平面，检测所有引线的引线尖端。例如，参考顶排引线31。对于顶排31中的每个引线，如图4A所示，引线尖端点41在仰视图图像中被检测。对于相同的引线，如图4B所示，引线尖端点51在左透视图图像中被检测。检测到的引线尖端点41和检测到的引线尖端点51可以被称为“共轭点”，其还与从不同照相机拍摄的图像中的相同的物理引线尖端对应。从检测到的共轭点和校准结果，可以确定顶排31中的对应引线的物理引线尖端的三维坐标。
类似地，对于底排32中的每个引线，引线尖端点43在仰视图图像中被检测，并且引线尖端点53在左透视图图像中被检测。从检测到的共轭点43和53以及校准结果，可以确定底排32中的对应引线的物理引线尖端的三维坐标。
对于左排33中的每个引线，如图4A所示，引线尖端点45在仰视图图像中被检测。对于相同引线，如图4C所示，引线尖端点55在前透视图图像中被检测。检测到的引线尖端点45和检测到的引线尖端点55是共轭点。从共轭点和校准结果，可以确定左排33中的对应引线的引线尖端的三维坐标。
类似地，对于右排34中的每个引线，引线尖端点47在仰视图图像中被检测到，并且引线尖端点57在前透视图图像中被检测。从检测到的共轭点47和57以及校准结果，可以确定右排34中的对应引线的引线尖端的三维坐标。
利用排(31、32、33、34)中的所有引线的引线尖端的三维坐标，可以在三维空间中建立参考平面。参考平面可以是由少数最低引线的引线尖端形成的基座平面或通过所有引线的引线尖端拟合的最小均方平面。参考平面将是用于确定每个引线的引脚角度的基准平面。
为了确定每个引线的引脚角度，有必要再检测引脚上的至少一个点。再次以顶排引线31为例。对于顶排31中的每个引线，如图4A所示，在距引线尖端点41预设距离处的引脚上的另一个点42在仰视图图像中被检测。对于相同引线，如图4B所示，在距引线尖端点51的相同距离处的引脚上的点52在左透视图图像中被检测。检测到的点42和检测到的点52也是共轭点。从共轭点和校准结果，可以确定顶排31中的对应引线的引脚上的对应点的三维坐标。
类似地，对于底排32中的每个引线，在距引线尖端点43预设距离处的引脚上的点44在仰视图图像中被检测，并且在距引线尖端点53的相同距离处的引脚上的点54在左透视图图像中被检测。从检测到的共轭点44和54以及校准结果，可以确定底排32中的对应引线的引脚上的对应点的三维坐标。
对于左排33中的每个引线，如图4A所示，在距引线尖端点45预设距离处的引脚上的点46在仰视图图像中被检测。对于相同的引线，如图4C所示，在距引线尖端点55相同距离处的引脚上的点56在前透视图图像中被检测。从检测到的共轭点46和56以及校准结果，可以确定左排33中的对应引线的引脚上的对应点的三维坐标。
类似地，对于右排34中的每个引线，在距引线尖端点47预设距离处的引脚上的点48在仰视图图像中被检测，并且在距引线尖端点57相同距离的引脚上的点58在前透视图图像中被检测。从检测到的共轭点48和58以及校准结果，可以确定右排34中的对应引线的引脚上的对应点的三维坐标。
图5A和5B示出了检测顶排31中的一个引线的引线尖端点和引脚上的附加点的详细方法。图5A描绘了仰视图图像，而图5B描绘了左透视图图像。
如图5A所示，水平边缘检测窗口64被放置在引线尖端附近。两个边缘点14和24作为垂直投影轮廓中最锐利的过渡而被检测。设边缘点14的x坐标为x1，以及边缘点24的x坐标为x2。设x1和x2的中间是x0。垂直边缘检测窗口66被放置在引线尖端上。一个边缘点94作为水平投影轮廓中最锐利的过渡被检测。设边缘点94的y坐标为y0。然后，在引线上的检测到的引线尖端点的x，y坐标将是(x0，y0)。另一水平边缘检测窗口65被放置在距引线尖端点94预设距离99处。两个边缘点15和25作为垂直投影轮廓中最锐利的过渡而被检测。点15和点25之间的中间点95将是引脚上的检测到的附加点。
类似地，如图5B所示，相同引线的引脚上的引线尖端点97和中间点98在左透视图图像中被检测。水平边缘检测窗口67被放置在引线尖端附近。两个边缘点17和27作为垂直投影轮廓中最锐利的过渡而被检测。垂直边缘检测窗口69被放置在引线尖端上。边缘点97被检测为水平投影轮廓中最锐利的过渡。边缘点17和27的中间x坐标将是在引线上的检测到的引线尖端点的x坐标。边缘点97的y坐标将是在引线上的检测到的引线尖端点y坐标。另一水平边缘检测窗口68被放置在距引线尖端点97相同的预设距离99处。两个边缘点18和68被检测为垂直投影轮廓中最锐利的过渡。点18和28之间的中间点98将成为引脚上检测到的附加点。
图5A中的仰视图图像上的引线尖端点94和图5B中的左透视图图像上的引线尖端点97是共轭点。它们对应于相同物理引线的引线尖端。从共轭点94和97以及校准结果，可以重建如图5C所示的物理引线尖端91的三维坐标。
图5A中的仰视图图像上的引脚上的点95和左透视图图像上的引脚上的点98是共轭点。它们对应于相同引线的引脚上的相同物理点。从共轭点95和98以及校准结果，可以重建如图5C所示的引脚上的物理点92的三维坐标。
如图5C所示，引脚上的物理点92和物理引线尖端91在三维空间中形成三维线。这是引线的引脚线。三维引脚线和三维参考平面90之间的锐角将成为引线的引脚角度93。
引线的引脚角度可以是正的或负的。如图5C所示，在具有正引脚角度的情况下，引脚被定向为朝向参考平面90。如图5D所示，在具有负引脚角度的情况下，引脚被定向为远离参考平面90。
可以检测引脚上的多个附加点以改进如图6A、图6B和图6C所示的方法的精确度和鲁棒性。在这种情况下，通过所有检测到的点的三维坐标拟合三维引脚线。引脚角度是三维引脚线与三维参考平面之间的锐角。
如上所述，对于顶排引线31和底排引线32，由此引线的方向是沿着由仰视角和左透视视角形成的对准平面的法线方向，引脚上的附加点在仰视图图像和左透视图图像中分别地被检测。而对于左排引线33和右排引线34，由此引线的方向是沿着由仰视角和前透视角形成的对准平面的法线方向，在引脚上的附加点在仰视图图像和前透视图图像中被检测。
该方法背后的推理如下。引脚上的附加点被限定为距引线尖端预设距离处的点。如图4B所示，对于顶排引线31和底排引线32，引脚上的点被限定在沿着y轴或在竖直方向上距引线尖端一定距离处。由于距离是预设的固定值，因此其不包含任何三维信息。这样引脚上的点的三维信息只能沿x轴或在水平方向上被提取。左透视图图像包含此信息。
以顶排引线31为例。如图5B所示，点98是引脚上限定的附加点。从点98到引线尖端点97的距离是预设的，这是点98相对于点97的y坐标的偏移。因此，点98的y坐标不具有三维信息。x坐标的偏移确实包含左透视图图像上的三维信息。
类似地，如图4C所示，对于左排引线33和右排引线34，引脚上的点被限定为距沿着x轴或在水平方向上的引线尖端点一定距离处的点。所以x坐标不包含点的三维信息。点的三维信息必须沿y轴或在垂直方向上被提取。前透视图图像完全包含该信息。
这也有助于解释系统中的三个图像捕捉装置的L形布置。仰视图图像捕捉装置和左透视图图像捕捉装置的组合被用于顶排引线和底排引线的引脚角度检查。仰视图图像捕捉装置和前透视图图像捕捉装置的组合被用于左排引线和右排引线的引脚角度检查。
附加的图像捕捉装置可以被添加来改进设备的精确度和鲁棒性。如图7所示，第四图像捕捉装置84可被添加并被安装在相对于第一图像捕捉装置81与第二图像捕捉装置82对称的位置。并且第五图像捕捉装置85可被添加并且被安装在相对于第一图像捕捉装置81与第三图像捕捉装置83对称的位置。总体上，五个图像捕捉装置形成十字形。第四图像捕捉装置84捕捉要被检查的物体的右透视图图像。第五图像捕捉装置85捕捉要被检查的物体的后透视图图像。
在十字形构造中，仰视图图像、左透视图图像和右透视图图像的组合被用于检查顶排引线和底排引线的引脚角度，并且仰视图图像、前透视图图像和后透视图图像的组合被用于检查左排引线和右排引线的引脚角度。
第四和第五图像捕捉装置中的每个也具有镜头和传感器。第四图像捕捉装置的光轴(即穿过镜头的中心与传感器的中心的线)、第一图像捕捉装置的光轴与第二图像捕捉装置的光轴形成第一对准平面。
第五图像捕捉装置的光轴(穿过镜头的中心和传感器的中心的线)、第一图像捕捉装置的光轴和第三图像捕捉装置的光轴形成第二对准平面。第一对准平面和第二对准平面彼此正交。
十字形构造可以比L形构造更精确且更鲁棒。
图9中描绘了对引脚角度进行分析的步骤。首先，如步骤105和110处所示，引线尖端在仰视图图像和左(或前)透视图图像中被检测。如步骤115处所示，使用立体视觉技术来重建引线尖端的三维坐标。对所有其他引线重复步骤105、110和115。使用引线尖端的三维坐标，可以在三维空间125中建立参考平面。
接下来，如步骤130和135处所示，引脚区域上的一个或多个附加点在仰视图图像和左(或前)透视图图像中被检测。如步骤140处所示，使用立体视觉技术重建附加点的三维坐标。通过连接引线尖端和附加点，引脚线可以如步骤145所示那样被构建。引脚线和参考平面之间的锐角将是引角角度，如步骤150处所示。对所有其他引线155重复步骤(130、135、140、145和150)。
最后，如步骤160处，基于引脚角度确定诸如QFP的物体被接受或被拒绝。弯曲超过特定角度(正或负)的引线可指示有缺陷或损坏的QFP。当所有引线的引脚角度在所需容差范围内时，QFP是可接受的。

Claims (9)

1.一种用于分析物体的引脚角度的系统，该系统包括：
a)针对所述物体的支撑件；
b)光源；
c)第一图像捕捉装置，包括第一镜头和第一传感器，并且被安装在垂直于放置所述物体的平面的第一仰视角处以捕捉第一仰视图图像，
d)第二图像捕捉装置，包括第二镜头和第二传感器，并且被安装在从所述物体的第二透视视角处以捕捉第二透视图图像，
e)第三图像捕捉装置，包括第三镜头和第三传感器，并且被安装在从所述物体的第三透视视角处以捕捉第三透视图图像，
其中所述第一图像捕捉装置、第二图像捕捉装置及第三图像捕捉装置形成角形，其中所述第一图像捕捉装置在中心、所述第二图像捕捉装置在所述第一图像捕捉装置的左侧、并且所述第三图像捕捉装置在所述第一图像捕捉装置的前侧；
其中所述第一成像捕捉装置的第一光轴(即，穿过所述第一镜头的中心和所述第一传感器的中心的线)和所述第二图像捕捉装置的第二光轴(即，穿过所述第二镜头的中心和所述第二传感器的中心的线)形成第一对准平面，并且
其中所述第一成像捕捉装置的所述第一光轴和所述第三图像捕捉装置的第三光轴(即，穿过所述第三镜头的中心和所述第三传感器的中心的线)形成第二对准平面，并且
其中所述第一对准平面和所述第二对准平面彼此正交。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述物体是诸如方型扁平封装(QFP)或薄型小尺寸封装(TSOP)的集成电路封装。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一图像捕捉装置和所述第二图像捕捉装置被用于确定沿所述第一对准平面的法线方向延伸的集成电路封装的引线的引脚角度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一图像捕捉装置和所述第三图像捕捉装置被用于确定沿所述第二对准平面的法线方向延伸的集成电路封装的引线的引脚角度。
5.根据权利要求1所述的系统，其中包括第四镜头和第四传感器的第四图像捕捉装置被安装在第四透视视角处以捕捉第四透视图图像，并且包括第五镜头和第五传感器的第五图像捕捉装置被安装在第五透视视角处以捕捉第五透视图图像；
其中所述第一图像捕捉装置、所述第二图像捕捉装置、所述第三图像捕捉装置、所述第四图像捕捉装置和所述第五图像捕捉装置以所述第一图像捕捉装置为中心形成十字形；
其中所述第二图像捕捉装置和所述第四图像捕捉装置在所述第一图像捕捉装置的相对侧上；
其中所述第三图像捕捉装置和所述第五图像捕捉装置在所述第一图像捕捉装置的相对侧上；并且
其中所述第四图像捕捉装置的第四光轴(即，穿过所述第四镜头的中心和所述第四传感器的中心的线)、所述第一图像捕捉装置的所述第一光轴以及所述第二图像捕捉装置的所述第二光轴形成第一对准平面；并且
第五成像捕捉装置的第五光轴(即，穿过所述第五镜头的中心和所述第五传感器的中心的线)、第一成像捕捉装置的所述第一光轴以及第三成像捕捉装置的所述第三光轴形成第二对准平面；并且
所述第一对准平面和所述第二对准平面彼此正交。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一图像捕捉装置、所述第二图像捕捉装置和所述第四图像捕捉装置被用于确定沿所述第一对准平面的法线方向延伸的集成电路封装的引线的引脚角度。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一图像捕捉装置、所述第三图像捕捉装置和所述第五图像捕捉装置被用于确定沿所述第二对准平面的法线方向延伸的集成电路封装的引线的引脚角度。
8.一种使用根据权利要求1所述的系统确定集成电路封装上的引线的引脚角度的方法，该方法包括以下步骤：
a)使用所述支撑件呈现集成电路封装；
b)用所述光源照射所述集成电路封装；
c)用所述第一图像捕捉装置获取所述集成电路封装的第一仰视图图像；
d)用所述第二图像捕捉装置获取所述集成电路封装的第二左透视图图像；
e)用所述第三图像捕捉装置获取所述集成电路封装的第三前透视图图像；
f)对于沿着由所述第一光轴和所述第二光轴形成的所述第一对准平面的法线方向延伸的那些引线，在所述第一仰视图图像和所述第二左透视图图像中检测引线尖端点和所述引脚上的距所述引线尖端的预设距离处的一个或多个附加点；
g)对于沿着由所述第一光轴和所述第三光轴形成的所述第二对准平面的法线方向延伸的那些引线，在所述第一仰视图图像和所述第三前透视图图像中检测所述引线尖端点以及与所述引脚上的距所述引线尖端预设距离处的一个或多个附加点；
h)重建每个引线尖端点的三维坐标；
i)重建所述引脚上的每个附加点的三维坐标；
j)用所有引线尖端点构建参考平面；
k)通过所述引线尖端和所述引脚上的一个或多个附加点的拟合来构建引脚线；和
l)将所述引脚角度确定为所述引脚线与所述参考平面之间的锐角。
9.一种使用根据权利要求5所述的系统来确定集成电路封装上的引线的引脚角度的方法，该方法包括以下步骤：
a)使用所述支撑件呈现集成电路封装；
b)用所述光源照射所述集成电路封装；
c)用所述第一图像捕捉装置获取所述集成电路封装的第一仰视图图像；
d)用所述第二图像捕捉装置获取所述集成电路封装的第二左透视图图像；
e)用所述第三图像捕捉装置获取所述集成电路封装的第三前透视图图像；
f)用所述第四图像捕捉装置获取所述集成电路封装的第四右透视图图像；
g)用所述第五图像捕捉装置获取所述集成电路封装的第五后透视图图像；
h)对于沿着由所述第一光轴、所述第二光轴和所述第四光轴形成的所述第一对准平面的法线方向延伸的那些引线，在第一仰视图图像、第二左透视图图像和第四右透视图图像中检测引线尖端点以及所述引脚上的距所述引线尖端预设距离处的一个或多个附加点；
i)对于沿着由所述第一光轴、所述第三光轴和所述第五光轴形成的所述第二对准平面的法线方向延伸的那些引线，在第一仰视图图像、第三前透视图图像和第五后透视图图像中检测所述引线尖端点以及所述引线上的距所述引线尖端预设距离处的一个或多个附加点；
j)重建每个引线尖端点的三维坐标；
k)重建所述引脚上的每个附加点的三维坐标；
l)用所有引线尖端点构建参考平面；
m)通过所述引线尖端和所述引脚上的一个或多个附加点的拟合来构建引脚线；以及
n)将所述引脚角度确定为所述引脚线与所述参考平面之间的锐角。
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