【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于芯片定位技术和视觉检测，具体涉及一种高精度bga芯片位姿检测方法及相关装置。
技术介绍
1、随着集成电路规模的日益增大，芯片封装的形式越来越多越来越复杂，ic芯片正朝着更小的尺寸、更细的引脚和更紧密的引脚间距发展，芯片的贴装质量直接关系到电子设备的性能表现。具有更高集成度和更优性能的bga(球形栅格阵列)封装元件在电子电路中的应用日益广泛，bga封装芯片的输入输出端是用圆形球状焊点代替了外延的引脚。bga芯片在贴装元件中十分重要，是电子产品pcb上的核心部件。这种体积小、功能强大的芯片的单价远高于单一功能的电阻、电容以及一些可实现简单功能的qfp、sop芯片。因此在进行贴装之后，对芯片进行准确定位是保证电子产品能够正常工作的基准要求。
2、在传统的bga元件位姿检测中，通常采用矩形拟合和模板匹配技术，但是这些方法存在一些局限性。矩形拟合方法因其操作简单、速度快而受到青睐，但由于依赖的特征点较少，可能无法确保检测的准确性和稳定性。对于小型bga元件或排列不规则的元件，这种方法可能不适用。模板匹配方法能够在一定程度上提供更稳定的检测结果，但它的操作更为复杂，对计算资源的需求较高，且其检测精度难以保证。
3、目前对于bga元件的位姿检测大多采用点集配准的方法。而利用特征点集进行配准的bga元件检测方法，仍然存在以下问题：多引脚芯片在进行定位时往往需要花费更长的处理时间，对于球形引脚难以获得稳定的特征点。对于bga元件来说，如果直接以轮廓点集质心作为特征点集则存在稳定性差，准确性不足的问题；如果提取
4、具体的，如图1所示为一种bga芯片底部封装的原始灰度图像，用于识别的引脚在对称条形光源下呈现为白色圆形图案，且所有引脚呈栅格阵列分布。最简单的方法是采用拟合方法来估计位姿信息，但是在元件比较小的时候，可用于拟合的特征点数量较少，拟合结果的稳定性和准确性无法保证。使用模板匹配检测位姿虽然可以改善检测结果的准确性和稳定性，但是需要考虑角度旋转和x、y方向的缩放，模板制作会影响检测精度，而且算法时间复杂度较大，不能很好地满足贴片机快速定位的需求。如果采用传统特征点集配准的方式，虽然能在一定程度上改善模板匹配对于资源的需求，但是实际应用中bga引脚排列形式多且数量较大，存在难以获得稳定特征点，且配准特征点时耗时严重等问题，同样难以同时满足贴片机对于高精度、高效率的要求。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高精度bga芯片位姿检测方法及相关装置，本专利技术能够实现bga芯片位姿的快速高精度检测。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种高精度bga芯片位姿检测方法，包括如下过程：
4、获取bga芯片底部封装的原始灰度图像；
5、对所述原始灰度图像进行预处理，得到引脚边缘图；
6、在所述引脚边缘图上对bga芯片的引脚进行编号，得到引脚边缘编号图；
7、在引脚边缘编号图中计算每个引脚的质心并分析引脚边缘的形状，得到形状分析后的引脚质心点图；
8、在形状分析后的引脚质心点图上进行凸包顶点的提取，得到引脚质心定位点图；
9、将引脚质心定位点图与已预建立的第一类模板点集进行匹配，得到bga芯片的粗略旋转角度；所述第一类模板点集是理想引脚圆心组成的点集合的凸包顶点；
10、根据已预建立的第二类模板点集与引脚质心点图，利用粗略旋转角度，计算得到精确bga芯片的精确旋转角度，实现了bga芯片位姿检测，所述第二类模板点集是bga芯片最外围每边上均随机选取的若干引脚圆心组成的点集合。
11、优选的，对所述原始灰度图像进行预处理，得到引脚边缘图时：
12、对所述原始灰度图像进行中值滤波降噪，之后使用otsu阈值分割来分割出芯片引脚，再使用canny边缘算子检测引脚边缘，得到引脚边缘图。
13、优选的，在所述引脚边缘图上对bga芯片的引脚进行编号，得到引脚边缘编号图时：
14、基于8邻域遍历的连通域分析方法提取所有引脚边缘并对所有引脚边缘进行编号，提取引脚边缘时设置引脚边缘像素点数阈值范围，规则如下：
15、pstd＝round(2*π*r*pe)
16、其中，pstd值为像素标定的每个引脚像素周长，pe是标定的像素当量，r是bga芯片每个引脚半径实际尺寸。
17、优选的，在引脚边缘编号图中计算每个引脚的质心并分析引脚边缘的形状，得到形状分析后的引脚质心点图时：
18、通过加权平均法求得芯片每个引脚质心，在计算每个引脚边缘质心的同时，通过主成分分析引脚边缘的形状情况，得到形状分析后的引脚质心点图；
19、其中，通过主成分分析引脚边缘的形状情况时，使用主成分分析算法对编号后的引脚边缘进行数据降维分析，得到第一主成分特征向量与第二主成分特征向量，设置第二主成分特征向量与第一主成分特征向量的比值为非圆程度量p，正常引脚阈值范围设置为0.8-1，脚位基准标志阈值范围设置为0.45-0.55，缺陷引脚阈值范围设置为0-0.45和0.55-0.8。
20、优选的，将引脚质心定位点图与已预建立的第一类模板点集进行匹配，得到bga芯片的粗略旋转角度时，从引脚质心点图和点集合里面提取出凸包顶点，将凸包顶点与第一类模板点集通过svd分解，得到bga芯片的粗略旋转角，其中，从引脚质心点图和点集合里面提取出凸包顶点时，通过改进凸包检测算法提取凸包顶点，所述改进凸包检测算法包括如下过程：
21、基准点的选取：确定点集中纵坐标值最小的点，然后在纵坐标值邻域中找到横坐标值最小的点，将该点更新为基准点；
22、凸包检测：根据点集中所有点与基准点的极角和距离进行排序并进行边界判断得到凸包；
23、凸包筛选：通过任意点与相邻两点的夹角是否在π邻域内的判断条件进行凸包筛选，若夹角在π邻域内在邻域内，则该任意点被排除，若夹角不在π邻域内，则该任意点保留。
24、优选的，根据已预建立的第二类模板点集与引脚质心点图，利用粗略旋转角度，得到精确bga芯片的精确旋转角度时：
25、把第二类模板点集按照得到的芯片粗略旋转角度进行旋转变换后，再与引脚质心点图进行匹配，得到bga芯片最外围对应的引脚质心，通过圆拟合算法替换质心为拟合圆心，最后将第二类模板点集合与对应的外围引脚圆心点集和进行icp点集匹配得到最终的芯片精确旋转角度。
26、优选的，所述第一类模板点集和第二类模板点集均是根据bga芯片数据手册选取的。
27、本专利技术还提供了一种高精度bga芯片位姿检测系统，包括：
28、图像获取单元：用于获取bga芯片底部封装的原始灰度图像；
29、预处理单元：用于对所述原始灰度图像进行预处理，得到引脚边缘图；
30、编号单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高精度BGA芯片位姿检测方法，其特征在于，包括如下过程：
2.根据权利要求1所述的一种高精度BGA芯片位姿检测方法，其特征在于，对所述原始灰度图像进行预处理，得到引脚边缘图时：
3.根据权利要求1所述的一种高精度BGA芯片位姿检测方法，其特征在于，在所述引脚边缘图上对BGA芯片的引脚进行编号，得到引脚边缘编号图时：
4.根据权利要求1所述的一种高精度BGA芯片位姿检测方法，其特征在于，在引脚边缘编号图中计算每个引脚的质心并分析引脚边缘的形状，得到形状分析后的引脚质心点图时：
5.根据权利要求1所述的一种高精度BGA芯片位姿检测方法，其特征在于，将引脚质心定位点图与已预建立的第一类模板点集进行匹配，得到BGA芯片的粗略旋转角度时，从引脚质心点图和点集合里面提取出凸包顶点，将凸包顶点与第一类模板点集通过SVD分解，得到BGA芯片的粗略旋转角，其中，从引脚质心点图和点集合里面提取出凸包顶点时，通过改进凸包检测算法提取凸包顶点，所述改进凸包检测算法包括如下过程：
6.根据权利要求1所述的一种高精度BGA芯片位姿检测方法，
7.根据权利要求1所述的一种高精度BGA芯片位姿检测方法，其特征在于，所述第一类模板点集和第二类模板点集均是根据BGA芯片数据手册选取的。
8.一种高精度BGA芯片位姿检测系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的高精度BGA芯片位姿检测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种高精度bga芯片位姿检测方法，其特征在于，包括如下过程：
2.根据权利要求1所述的一种高精度bga芯片位姿检测方法，其特征在于，对所述原始灰度图像进行预处理，得到引脚边缘图时：
3.根据权利要求1所述的一种高精度bga芯片位姿检测方法，其特征在于，在所述引脚边缘图上对bga芯片的引脚进行编号，得到引脚边缘编号图时：
4.根据权利要求1所述的一种高精度bga芯片位姿检测方法，其特征在于，在引脚边缘编号图中计算每个引脚的质心并分析引脚边缘的形状，得到形状分析后的引脚质心点图时：
5.根据权利要求1所述的一种高精度bga芯片位姿检测方法，其特征在于，将引脚质心定位点图与已预建立的第一类模板点集进行匹配，得到bga芯片的粗略旋转角度时，从引脚质心点图和点集合里面提取出凸包顶点，将凸包顶点与第一类模板点集通过svd分...
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