【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機器視覺晶圓定位檢測領域，具體涉及一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法。
技術介紹
1、晶圓(wafer)是制造半導體芯片的基礎性原材料。芯片的形成包括幾個工藝環節，首先極高純度的半導體經過拉晶、切片等工序制備成為晶圓，然后晶圓經過一系列半導體制造工藝形成極微小的電路結構，最后經切割、封裝、測試成為芯片，廣泛應用到各類電子設備當中。其中，基于半導體晶圓的電路制作，需要對晶圓進行圓心、半徑及角度的精確定位，以保證高性能的電路制作，然而，初步切片形成的晶圓，并非標準圓，精確確定其圓心及半徑困難，因此精準檢測晶圓的圓心和半徑是芯片制作的核心技術。
2、現有的晶圓檢測方法僅依賴于人工測量，如使用高精度游標卡尺測量其半徑，這不僅效率低下，而且在精度和靈活性方面無法滿足芯片制作流水線的要求。因此，尋找一種高效、精準的自動檢測方法成為提升晶圓檢測效率的迫切需求，對此本專利技術提出基于機器視覺的晶圓自動檢測方法。
3、在機器視覺檢測系統中，邊緣檢測算法是實現高精度晶圓自動檢測的技術基礎。不同的邊緣檢測算法在工業應用中表現出各自的優缺點：sobel算子在簡單性和對噪聲的抑制方面表現良好，但其邊緣定位的精度不足，可能會錯過細微邊緣。canny邊緣檢測算法提供了較高的邊緣檢測準確性和較好的信噪比，但復雜度高，對實時性要求較難滿足。laplacian算子能夠突出尖銳邊緣，適合細節豐富的工件檢測，但其對噪聲高度敏感，容易產生誤檢。prewitt算子實現簡單，有效檢測邊緣方向，但同樣在精度和抗噪聲能力方面存在不足，同
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術存在的問題，提出一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法。本專利技術提出利用相機去提取晶圓的邊緣，并且通過算法獲取到晶圓邊緣上三個精確的代表點，對此代表點進行擬合圓，得到精確的圓心坐標及半徑。
2、為了實現上述目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，按照以下步驟進行：
3、s1、機械臂發送晶圓當前位置的世界坐標及數字代碼，根據收到的世界坐標及數字代碼獲取晶圓不同位置的圖片；
4、s2、對晶圓斜邊拍照，通過計算斜邊與水平方向的夾角得到晶圓角度；
5、s3、對晶圓邊緣的三個不同位置拍攝三張圖像，計算得到三個代表點；
6、s4、由步驟s3計算出的三個代表點擬合圓，計算得到晶圓圓心坐標與半徑。
7、進一步的，所述步驟s1中采集晶圓圖片的具體過程為：
8、s11、機械臂發送通信代碼為1、2、3、4；
9、s12、視覺系統根據收到的通信代碼，執行相應的操作：
10、操作1：收到通信代碼1，視覺系統拍攝晶圓斜邊一側，得到圖片img1；
11、操作2：收到通信代碼2，視覺系統拍攝晶圓邊緣第一張圖，得到圖片img2，收到通信代碼3，拍攝晶圓邊緣的第二張圖，得到圖片img3，收到通信代碼4，拍攝晶圓邊緣的第三張圖，得到圖片img4。
12、進一步的，所述步驟s2中晶圓角度的計算過程如下：
13、s21、對圖像image1二值化并取反；
14、s22.、對取反后的圖像檢測邊緣，并將圖像上、下、左、右邊緣的100像素區域繪制成黑色；
15、s23、對邊緣進行膨脹操作以使檢測的邊緣連續；
16、s24、對膨脹后的圖像進行直線檢測得到晶圓斜邊；
17、s25、計算晶圓斜邊與水平方向的夾度得到晶圓角度；
18、s26、返回角度及通信代碼并保存。
19、進一步的，所述步驟s3中三個代表點的計算過程如下：
20、s31、步驟s1中接收到三張圖片image2、image3、image4及所對應的世界坐標；
21、s32、對傳遞來的數據進行數據格式轉換，將世界坐標的字符串格式轉換為雙精度格式；
22、s33、對image2、image3、image4分別進行二值化并找到圓邊界；
23、s34、分別將image2、image3、image4圓邊界點的坐標放入三個容器中；
24、s35、對每個容器求取一個代表點，操作如下：
25、設對應的視場中心圖像坐標為(xc,yc)，遍歷其邊緣點(x,y)，確定一個代表點坐標(xp,yp)，滿足條件：xp＝xc且100<yp<1100，或者yp＝yc且100<xp<1500，計算yp與yc的像素偏差或者xp與xc的像素偏差，再乘以單像素精度系數，得到世界坐標系下的偏差量，從而得到代表點的世界坐標。
26、進一步的，所述s4中晶圓圓心坐標與半徑的具體計算過程如下：
27、s41、設晶圓圓心坐標(x0，y0)，半徑為r，三個代表點的坐標分別是a(x1，y1)，b(x2，y2)，c(x3，y3)，三點定圓的公式定義為：
28、(x1-x0)2+(y1-y0)2＝r2?(1)
29、x2-x0)2+(y2-y0)2＝r2?(2)
30、x3-x0)2+(y3-y0)2＝r2?(3)
31、s42、由公式(1)、公式(2)、公式(3)化簡得到：
32、(x1-x2)x0+(y1-y2)y0＝(x12-x22)-(y22-y12)/2?(4)
33、(x1-x3)x0+(y1-y3)y0＝(x12-x32)-(y32-y12)/2?(5)
34、s43、設a＝x1-x2，b＝y1-y2，c＝x1-x3，d＝y1-y3，e＝(x12-x22)-(y22-y12)/2，
35、f＝(x12-x32)-(y32-y12)/2，由上述公式(4)、公式(5)通過非齊次線性方程組得到：x0＝(ed-bf)/(ad-bc)，y0＝(af-ec)/(ad-bc)；
36、s44、上述得到的(x0，y0)即圓心坐標，將(x0，y0)代入公式(1)計算得到半徑r；
37、s45、返回圓心坐標(x0，y0)、半徑r及通信代碼并保存。
38、與現有技術相比，本專利技術的有益效果為。
39、1、本專利技術通過機械臂發送世界坐標及數字代碼，視覺軟件根據收到的世界坐標及數字代碼執行相應的檢測算法；對晶圓邊緣的三個不同位置拍攝三張圖像，計算得到三個代表點；由三個代表點擬合圓，計算得到晶圓圓心坐標與半徑；對晶圓斜邊拍攝一張圖像，計算得到晶圓角度。
40、2、本專利技術提出用三次拍攝的三個圖像分別確定一個代表點，而且提出在晶圓邊緣上取與視場中心點橫坐標或縱坐標相同的點作為代表點，利用三個代表點擬合圓，從而完成對晶圓圓心的確定。<本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，其特征在于：按照以下步驟進行：
2.根據權利要求1所述的一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，其特征在于：所述步驟S1中采集晶圓圖片的具體過程為：
3.根據權利要求2所述的一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，其特征在于：所述步驟S2中晶圓角度的計算過程如下：
4.根據權利要求3所述的一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，其特征在于：所述步驟S3中三個代表點的計算過程如下：
5.根據權利要求4所述的一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，其特征在于：所述S4中晶圓圓心坐標與半徑的具體計算過程如下：
【技術特征摘要】
1.一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，其特征在于：按照以下步驟進行：
2.根據權利要求1所述的一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，其特征在于：所述步驟s1中采集晶圓圖片的具體過程為：
3.根據權利要求2所述的一種晶圓圓心、半徑及角度的視覺檢測方法，其特征在于：所述步...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王安紅，侯廷潤，張靜，景灝，張德彪，李沛豪，
申請(專利權)人：太原科技大學，
類型：發明
國別省市：
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