[发明专利]半导体工业中用于三维测量和检测的机器视觉系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2006年6月13日提交的且名称为“Lighting Subsystem for aMachine Vision System”的先有申请号PCT US2006/023030的部分继续申请，其通过引用被全部并入。该申请也要求2005年11月12日提交的且名称为“3D metrology and inspection for the semiconductor industry”的美国临时申请号60/735,778的利益，其也通过引用被全部并入。

技术领域

本发明一般涉及机器视觉(machine vision)领域，尤其涉及机器视觉领域的半导体工业中用于三维测量和检测的新颖而有用的机器视觉系统。

背景技术

在1976年，Yakimovsky和Cunningham写了一篇题目为“A System forExtracting Three-Dimensional Measurement form a Stereo Pair of TVCameras”的文章。在Computer Graphics and Image Processing 7，195-210(1978)中出版的这篇文章通过引用被全部并入。通过一系列复杂的建模、计算和校准，该文章公开了每个照相机(camera)的精确位置的计算，这使物体的三维位置的直接三角测量(triangulate)更容易。

通过引用被全部并入的美国专利号6,101,455在2000年8月8日发布给Michael S.Davis，本发明的发明人之一的导师之一。引用Yakimovsky和Cunningham的文章的‘455专利公开了系统内照相机的自动校准。‘455专利公开了一种技术，其包括将照相机校准到公共坐标框架并将物体移动一段已知的相对距离，以使用向量关系来确定照相机的位置。然而，‘455专利没有公开使用多于两个照相机。

通过引用被全部并入的美国专利号6,064,756在2000年5月16日发布且目前转让给Scanner技术公司。‘756专利公开了用于球阵列设备的三维检测装置，且在一个实施方式中公开了使用三个照相机。然而，‘756专利公开了使用三角测量法，以参考预先计算的校准平面来计算球阵列设备的球的三维位置，而没有公开每个照相机的精确位置的计算和球阵列设备的球的三维位置的直接三角测量。

本领域的传统技术虽然适合于某些应用，但不适合于在不同制造阶段中对快速移动的半导体或封装电子部件的主体和连接端子(导线、球栅(ball grid)、隆起(bump)、焊盘)进行精确测量。传统技术只是不适合于在半导体或封装电子部件中连接端子变形的这种受限环境中进行检测。在这些环境中，由本领域的传统技术引入的误差包括统计误差(由测量装置中随机的、因而内在地不可预测的波动引起)和系统误差(由未知的但非随机的波动引起)。

因此，在机器视觉领域中存在创造改进的机器视觉系统的需要，该系统减小了统计和系统误差，以变得适合于半导体工业中的三维测量和检测。本发明提供了这样的改进的机器视觉系统。

附图说明

图1是优选实施方式的系统的向上看的透视图。

图2是优选实施方式的照明子系统的向上看的透视图。

图3是优选实施方式的控制器的示意性图示。

图4是优选实施方式的系统的向上看的透视图。

具体实施方式

本发明的优选实施方式的下列描述不是用来将本发明限制为这些优选实施方式，而更确切地是使本领域的技术人员能够制造和使用本发明。

如图1和2所示，优选实施方式的系统10包括提供稳定平台和振动隔离的结构子系统20、当移动物体移进取景区(viewing area)时捕获该移动物体的图像的照相机子系统30、照亮移动物体的照明子系统50、以及选择性地启动照相机子系统30和照明子系统50以允许在不同条件下观察复杂物体的反射能力的控制器。系统10特别设计成照亮并捕获移动物体的图像，例如在制造设备中的封装电子部件的连接端子(例如，导线、球栅和焊盘)。然而，系统10可用于照亮并捕获任何适当的移动或不移动的物体的图像。