4英寸芯片机器视觉高精度定位系统的开发

4英寸半导体芯片定位是进行芯片外观检测、芯片绑定、芯片管脚是否达到要求,能否成功生产出合格计算器、电子表的关键一环。针对这一问题,首先根据定位系统的结构原理,对4英寸半导体芯片高精度定位系统进行了方案设计并构建出其硬件结构。其次分析研究了定位系统的视觉部分,并运用图像处理中的模板匹配等算法,解决了4英寸半导体芯片在绑定时的图像识别与定位问题。然后对定位系统的运动控制机构平台部分进行研制,通过独立的运动控制器发脉冲操作驱动器控制步进电机带动同步带运动,并采用视觉大闭环进行位置反馈,从而实现滑台伺服系统X轴、Y轴、Z轴和θ角等方向上的精确定位。最后对定位系统的视觉软件、运动控制软件等部分进行设计,其中视觉软件采用VC6.0开发操作界面、图像处理软件Hexsight进行识别和定位,运动控制软件进行滑台的运动控制,从而获得4英寸半导体芯片在栅格盒上的精确位置。分别采用机器视觉、滑台伺服控制和高精度图像模板匹配技术,研制出4英寸半导体芯片高精度定位的自动化检测系统。实验测试结果表明,其图像定位精度误差小于6μm,滑台重复定位精度误差18μm,整体定位系统定位精度小于13μm,定位速度平均为6.4粒/秒4英寸半导体芯片。因此,不但能够满足定位系统的科研需求,也能推广应用到生产中去,为芯片级高精度定位系统开辟了新的方法。     

基于WiFi-GM指纹的室内定位算法

针对室内环境中单一指纹定位方法存在定位误差较大、定位漂移的问题,提出了一种融合室内Wi-Fi指纹和地磁指纹的定位算法。首先在大范围区域中通过K-means聚类方法将较大的匹配区域划分成更小的且特征更加明显集中的子区域,然后在在线阶段通过WiFi指纹粗定位到小区域,再通过地磁指纹定位系统进行近一步精匹配定位。实验表明,该融合算法缩小了地磁匹配的初始搜索范围,大大减少了指纹定位中的误匹配问题。实验中,平均定位误差仅2.17 m,最大定位误差3.61 m,较单一指纹定位系统性能均有大幅度提升,证明该定位方法具有一定的可行性与先进性。     

基于蒙特卡罗方法的LED芯片定位系统误差分析

该文根据LED芯片定位系统的特点,构建了从图像坐标系到芯片坐标系的数学模型。检测运动控制、图像处理过程以及标定过程中的误差分布,通过蒙特卡罗分析法估计LED芯片的定位误差,计算了各个测量变量对最终定位误差的敏感度。分析结果表明,绕z轴旋转角度误差为LED芯片定位系统误差的主要来源,图像处理误差以及运动控制误差对系统误差影响较小。因此,通过标定算法补偿绕z轴旋转角度误差是提高LED芯片定位精度的关键。     

芯片识别定位系统中LED光源的应用研究

介绍了LED光源在芯片识别定位系统中的应用。根据CCD的光谱灵敏度曲线和芯片的材料特点以及光学特性,采用不同颜色、不同类型的LED光源进行图像采集,通过归一化相关匹配算法对实验图片进行模板匹配分析,得出匹配得分最高的结果,选择适合此类材料的光源。     

基于朗伯模型参数估计的VLC室内定位优化算法

为实现高精度室内定位,本文设计了一种可见光 通信(VLC)室内定位系统,并通过 结合优化的朗伯模型、码分多址技术(CDMA)、三边定位算法而有效提升了定位精度和系统 扩展性。首先,每个发光二极管(LED)的ID信息经过直接序列调制后加载到LED驱动电路上 ,LED发出带有自身ID信息的灯光信号。在接收端通过光电探测器(PD)接收灯光信号,并 根据扩频码的正交性恢复出ID信息及接收信号强度(RSS),以此提高信道容量并增强系统 抗干扰能力。然后,根据朗伯光源模型,由三边定位算法得出待定位点的定位估计坐标。为 进一步提高精度,引入k最近邻(KNN)思想,采集适当的指纹点并由指纹点信息对每盏灯在 定位估计坐标处的朗伯光源模型参数进行估计,由优化后的朗伯模型计算出精度更高的定位 坐标。在1m×1m×1.35 m的空间区域中,进行本VLC室内定位系统 的实验测试。结果表明,提 出的高精度VLC室内定位系统的平均定位误差降低至2cm左右,其定位精度相比于传统三边 定 位算法提升了30%。此外,该系统方案所采用基于指纹点信息优化朗 伯模型参数的方法具备良好的实用扩展性,可实现广阔的应用场景。     

基于亚像素边缘检测的LED芯片定位算法研究

LED芯片的定位精度直接决定了LED制造装备的生产质量和效率,为了提高LED芯片的定位精度,提出了一种基于亚像素边缘检测的芯片定位算法.该算法首先采用Gamma变换方法增强图像的对比度,并利用Blob算法获取芯片有效区域;接着采用Canny算法进行芯片亚像素边缘轮廓的提取;最后,通过拟合芯片边缘轮廓,获取芯片位置中心,完成芯片位置的精确识别.该算法不需要人工训练模板进行匹配,提高了边缘提取的定位精度,实验表明,该算法能在平均4 ms内完成一颗芯片的识别,且重复精度达到0.1 pixel,满足LED芯片高速高精度定位需求.     

提高多芯片拼接线性度的新方法

为实现多芯片集成高精度拼接,对芯片拼接线性度进行了深入研究,提出了一种保证高精度芯片集成拼接方法.通过CCD图像匹配、识别定位每个芯片的实际位置坐标,根据已经拼接完成的芯片位置坐标拟合,进行芯片逐步预定位,及时纠偏,拼接完成后进行每一行芯片的直线度和行与行之间平行度的检测,介绍了芯片集成拼接工艺流程和拼接方法,并对检测...     

大功率LED芯片直接固晶热电制冷器主动散热

发光二极管（LED）作为新一代绿色固态照明光源,已广泛应用于照明和显示等领域,但散热问题一直是大功率LED封装的关键技术瓶颈。采用大功率LED芯片直接固晶热电制冷器（TEC）的主动散热方法,可增强大功率LED的热耗散,提升大功率LED的发光性能和长期可靠性。利用高精度陶瓷基板和纳米银膏材料制备出高性能TEC,TEC冷端温度最低可达-22.2℃。将LED芯片直接固晶于TEC冷端的陶瓷基板焊盘上,实现LED芯片与TEC的集成封装,制备出LED-TEC主动散热模块。在芯片电流为1.0 A时,由于热电制冷的珀尔帖效应,LED-TEC模块可将LED芯片的工作温度从232℃降低到123℃（降温幅度为109℃）,且可使其输出光功率从1087m W提升到1 479 m W,光功率提升幅度达到36.1%。     

基于VIO和Wi-Fi指纹技术的室内定位系统设计

针对视觉惯性里程计(Visual-Inertial Odometry,VIO)在特征高度重复的场合易产生较大误差以及Wi-Fi指纹精确度不高等问题,提出了一种基于VIO和Wi-Fi指纹技术的室内定位方法。该系统运用VIO和Wi-Fi指纹在系统层面的结合,利用Wi-Fi指纹的无漂移、成本低的特点和VIO在一定范围内的高精确度，先进行Wi-Fi指纹粗定位，后进行VIO精定位，将大面积切割成小面积从而有效提高系统室内定位精确度，降低误差。该系统能在精定位的同时进行对指纹数据库的更新。实验结果表明,该系统的定位误差小于单独使用VIO或Wi-Fi指纹的系统,平均误差达0.15 m，能够有效提高定位精度。     

基于视觉反馈的芯片高精定位系统标定算法研究

在LED芯片的制造过程中,检测和分拣都需要对芯片进行定位,定位的精度和速度也直接影响了LED芯片的生产质量和效率。为满足LED芯片定位系统的精度要求,提出了一种改进的标定算法。首先分析误差来源,确定主要误差来源于安装角度偏差,然后通过误差分析结果提出了改进的标定算法来补偿安装误差,相较于传统标定算法的矩阵求解,线性运算降低了标定时间。实验结果表明,改进的标定算法能有效提高芯片的定位精度,同时有较高的鲁棒性。     

基于相对点矩的SAR图像匹配算法

为了解决景象匹配导航系统中图像存在旋转误差以及遮档问题,提出了一种基于相对点矩的SAR图像匹配算法.Harris角点提取算于结合亚像素精确定位算法可以获得高精度的特征点坐标,而Hu不变矩具有平移、旋转、缩放(RTS)不变性,结合两者优点,本文首次提出了相对点矩的概念.相对点矩同样具有RTS不变性,可以实现任意旋转角度下...     

融合神经网络和指纹的可见光定位算法研究

针对人们对室内定位需求的不断提高,以及现有室内定位算法定位精度不高等问题,提出了一种融合神经网络和可见光指纹的室内高精度定位算法。该算法利用反向传播神经网络(BPNN)确定待测目标的粗略位置,并以其预测坐标和最大误差作为约束条件,进行指纹匹配以确定待测目标精确位置。仿真结果表明,该算法平均定位误差为1.5cm,具有一定的应用价值。     

四星时差定位中的卫星构型及其定位性能

针对目前多星联合定位研究中对卫星覆盖区域无法长时间高精度定位的问题,提出了一种新型的四星星座构型,并在STK软件中得到了实现。推导了在地球约束情况下基于四星时差定位的误差模型,对卫星全球飞行过程中星座构型变化时的定位性能进行了仿真。仿真结果表明,新型四星星座可以实现在卫星全球飞行过程中对覆盖区域保持高精度定位,在时差测量误差为50 ns且不考虑卫星位置误差的情况下,定位误差在依45毅波束范围内优于1.5 km,对多星联合定位技术在工程设计应用上具有重要意义。     

激光制导武器目标光斑检测系统设计与实现

为了实现激光制导武器目标光斑检测系统对远距离的来袭激光光斑的捕获与定位,采用机器视觉检测技术设计并实现全数字化、实时、高精度的激光检测系统。系统针对CMOS探测器采集到的激光光斑图像,采用硬件实现改进的快速二维中值滤波算法进行图像滤波处理,最大类间方差算法进行灰度图像阈值分割,灰度重心法进行中心提取,实现了精确中心定位。实验验证和误差分析表明,该系统具有很强的抗干扰性及精确的坐标定位,坐标误差在1mm以内。     

一个高精度、低成本10位数字模拟转换器的设计与实现

随着集成技术的日益发展,高精度的数字模拟信号转换器模块（DAC）已经是许多芯片中不可或缺的模块。影响数模转换精度关键的因素之一是电阻的匹配程度。本文详细地描述和实现了一个采用UMC0.35μm工艺的高精度、低成本的10位DAC的设计电路,该电路对电阻匹配系数要求与7位DAC的要求相同,对工艺、版图精度的要求降低了8倍,在相同精度要求下有效减小了版图面积,降低了设计难度和生产成本。最后在版图上采用新颖的排列方式,进一步降低了温度等因素的影响。本文设计的DAC的精度为DNL范围在-0.2～＋0.2,INL范围在-0.6～＋0.6。该模块已经成功应用在某些驱动芯片中。     

区域大气增强伪距单点定位算法及性能验证

传统的伪距单点定位模型,受限于模型噪声、轨道钟差精度和大气误差修正精度等因素,难以获得高精度的定位结果,已经无法满足现代化应用场景的需求。提出了一种区域大气增强的伪距单点定位方法,能够显著改善伪距单点定位的定位性能。算法采用精密轨道钟差产品削弱卫星轨道钟差误差,使用区域大气参数削弱对流层电离层误差,采用双频非组合模型降低观测模型噪声。实测数据的验证结果表明,区域大气增强伪距单点定位方法的定位精度均方根(RMS)在水平方向优于0.2 m,高程方向优于0.25 m,定位精度的提升非常显著,同时亚米级的伪距单点定位精度在实际工程应用中也具备重要的参考价值。     

Design and implementation of a high precision and wide range adjustable LED drive controller

This paper presents a novel high precision and wide range adjustable LED constant-current drive controller design. Compared with the traditional technique, the conventional mirror resistance is substituted by a MOSFET with fixed drain voltage, and a negative feedback amplifier is used to keep all mirror device voltages equal, so that the output current is precise and not affected by the load supply voltage. In addition, the electric property of the mirror MOSFET is optimized by a current subsection mirror (CSM) mechanism, thus ensuring a wide range of output current with high accuracy. A three-channel LED driver chip based on this project is designed and fabricated in the TSMC 0.6 μm BCD process with a die area of 1.1 × 0.7 mm~2. Experimental results show that the proposed LED drive controller works well,and, as expected, the output current can be maintained from 5 to 60 mA. A relative current accuracy error of less than 1% and a maximal relative current matching error of 1.5% are successfully achieved.     

基于灰色关联分析的图像匹配方法

针对图像匹配正确率的问题,在研究灰色关联理论的基础上,提出了基于灰色关联分析的匹配方法,找出模板图像在待匹配图像中的最佳匹配位置。通过计算图像直方图的灰关联度及边缘点集间的Hausdorff距离,从图像的灰度分布和形状特征两方面来验证了定位的准确性。实验采用了多张不同的图片进行图像匹配,实验结果表明了该算法的有效性和良好的匹配效果,具有匹配效率高、匹配误差小等特点。     

基于激光精密技术的光电探测误差智能识别

针对光电探测平台的高精度目标定位需求,以升降式光电探测平台为例,设计一种基于激光精密技术的光电探测误差智能识别方法。在光电探测平台与结构特征分析的基础上,利用激光精密技术确定误差来源,并结合光伏照射角度定理,生成误差识别规则;根据此规则对光电探测过程中光学传感器误差、平台指向误差和测量误差进行智能识别。仿真实验结果表明,方法能够有效识别光电探测过程中产生的各类误差,较传统方法的误差识别精度髙,说明方法适用于升降式光电探测平台,具备推广使用意义。