探针台、针卡对针校准方法、控制器和存储介质与流程

1.本技术涉及半导体测试技术领域，特别涉及一种探针台、针卡对针校准方法、控制器和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.扎针测试是为半导体领域的一项重要测试，为了保证圆晶、i c、pcb等器件的良品率，需要在这些器件出厂前对其进行扎针测试，使针卡的针尖接触到器件的引脚或者焊盘上，对器件进行电性能测试，测试器件的电流、电压、反向击穿等特性，此外，当器件发生故障时，还可以通过对不同的引脚进行扎针测试，从而定位故障点，对器件进行精准检修，而在自动化扎针测试的过程中，需要精准地将针卡和被测单元对位，现有的对针测试方法，要么无法将针卡和被测单元精准对位，要么需要借助标靶作为标的物才能准确地将针卡和被测单元对位，而标靶往往是在器件中心使用光刻技术刻制原点的玻璃标准件，其成本较高且容易损坏，这导致对针测试成本高昂，现有技术中，往往无法兼顾对针测试成本和对针精度。


技术实现要素：

3.本技术实施例的主要目的在于提出一种探针台、针卡对针校准方法、控制器和存储介质，通过两个摄像模块分别拍摄针卡与被测单元，并根据摄像模块拍摄的图像控制xy运动电机，从而将针卡和被测单元对准，同时兼顾对针精度和对针测试的成本。
4.本技术实施例的第一方面提出一种探针台，包括：
5.基座；
6.xy运动电机，设置于基座上方；
7.支撑架，设置于基座的上表面，支撑架的上方设置有安装面板，安装面板安装有针卡电机和第一摄像模块，针卡电机的下端安装有针卡，安装面板位于载片台上方，其中，第一摄像模块设置有高倍视场模式和低倍视场模式；
8.载片台，设置于xy运动电机的上方，载片台的正下方设置有第二摄像模块，第二摄像模块嵌入于xy运动电机，载片台用于放置被测单元，被测单元至少包括一个基准单元；
9.控制器，控制器和xy运动电机、针卡电机、第二摄像模块、第一摄像模块连接。
10.本技术实施例的第二方面提出一种针卡对针校准方法，应用于如第一方面实施例所述的探针台，方法包括：
11.在第一摄像模块处于低倍视场模式下，获取基准单元移动前后的第一图像和第二图像，并根据第一图像和第二图像确定第一摄像模块的第一像素坐标系和xy运动电机的运动坐标系的第一坐标变换比例；
12.在第一摄像模块处于高倍视场模式下，获取基准单元移动前后的第三图像和第四图像，并根据第三图像和第四图像确定第一摄像模块的第二像素坐标系和运动坐标系的第二坐标变换比例；
13.获取第二摄像模块移动前后的第一针卡图像和第二针卡图像，并根据第一针卡图像和第二针卡图像确定第二摄像模块的第三像素坐标系和运动坐标系的第三坐标变换比例；
14.控制基准单元移动至第一摄像模块的视场的中心，获取xy运动电机的第一坐标；
15.控制基准单元移动至针卡下方，通过第二摄像模块获取针卡的图像，根据针卡图像确定针卡的第一针尖像素坐标，并根据第一针尖像素坐标和第三坐标变换比例控制xy运动电机运动以使针卡的针尖和基准单元重合，获取xy运动电机的第二坐标；
16.根据第一坐标和第二坐标确定第一摄像模块和针卡的第一相对位置；
17.根据第一相对位置和第一坐标变换比例确定第一像素坐标系和运动坐标系的第一坐标映射关系；
18.根据第一相对位置和第二坐标变换比例确定第二像素坐标系和运动坐标系的第二坐标映射关系；
19.根据第一摄像模块的实时图像、第一坐标映射关系和第二坐标映射关系控制xy运动电机以校准被测单元的位置。
20.在一些实施例中，在第一摄像模块处于低倍视场模式下获取基准单元移动前后的第一图像和第二图像，并根据第一图像和第二图像确定第一摄像模块的第一像素坐标系和xy运动电机的运动坐标系的第一坐标变换比例，包括：
21.开启第一摄像模块的低倍视场模式，并通过第一摄像模块获取第一图像，其中，第一图像中包括被测单元；
22.确定被测单元在第一图像中的第一像素坐标；
23.控制xy运动电机运动，并记录xy运动电机在x轴方向的第一x轴位移和y轴方向的第一y轴位移；
24.通过第一摄像模块获取xy运动电机运动后的第二图像；
25.确定被测单元在第二图像中的第二像素坐标；
26.根据第一像素坐标、第二像素坐标、第一x轴位移和第一y轴位移确定第一坐标变换比例。
27.在一些实施例中，在第一摄像模块处于高倍视场模式下获取基准单元移动前后的第三图像和第四图像，并根据第三图像和第四图像确定第一摄像模块的第二像素坐标系和运动坐标系的第二坐标变换比例，包括：
28.开启第一摄像模块的高倍视场模式，并通过第一摄像模块获取第三图像，其中，第三图像中包括基准单元；
29.确定基准单元的焊接位在第三图像中的第三像素坐标；
30.控制xy运动电机运动，并记录xy运动电机在x轴方向的第二x轴位移和y轴方向的第二y轴位移；
31.通过第一摄像模块获取xy运动电机运动后的第四图像；
32.确定基准单元的焊接位在第四图像中的第四像素坐标；
33.根据第三像素坐标、第四像素坐标、第二x轴位移和第二y轴位移确定第二坐标变换比例。
34.在一些实施例中，根据第一摄像模块的实时图像、第一坐标映射关系和第二坐标
映射关系控制xy运动电机以校准被测单元的位置，包括：
35.在第一摄像模块的低倍视场模式下，获取目标单元在第一摄像模块的实时图像中的像素坐标，并根据目标单元的像素坐标和基准单元的像素坐标确定第一像素坐标差值，目标单元是被测单元中的一个；
36.根据第一像素坐标差值和第一坐标变换比例控制xy运动电机运动，以将目标单元移动至针卡下方；
37.将第一摄像模块切换至高倍视场模式，并确定目标单元的焊接点在第一摄像模块的视场中的焊点像素坐标；
38.根据焊点像素坐标和第二坐标变换比例计算焊点位置偏移量，并根据焊点位置偏移量控制xy运动电机运动，以校准目标单元的焊点位置。
39.在一些实施例中第一摄像模块包括第一相机和对焦电机，方法还包括：
40.控制第一相机聚焦于载片台的上表面，并获取聚焦过程中向对焦电机输入的第一脉冲数据，根据第一脉冲数据确定载片台的上表面的第一z轴坐标；
41.控制相机聚焦于被测单元的上表面，并获取聚焦过程中对焦电机的第二脉冲数据，并根据第二脉冲数据确定被测单元的上表面的第二z轴坐标；
42.根据第一z轴坐标和第二z轴坐标确定被测单元的厚度；
43.根据被测单元的厚度确定针卡针尖的高度阈值；
44.在针卡针尖的高度低于高度阈值的情况下，禁止xy运动电机运动。
45.在一些实施例中，方法还包括：
46.将第二摄像模块移动至针卡下方；
47.将针卡的针尖移动至第二摄像模块的焦平面，并获取针卡的针尖在第二摄像模块的视场中的第二针尖像素坐标；
48.根据第二针尖像素坐标和第三坐标变换比例控制xy运动电机运动，以使针卡的针尖重合。
49.在一些实施例中，方法还包括：
50.通过第二摄像模块获取针卡图像，并根据针卡图像确定所有针尖的第一针尖像素坐标；
51.根据第一针尖像素坐标检测异常针尖。
52.本技术实施例的第三方面提出一种控制器，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如第二方面实施例中任意一项的方法。
53.本技术实施例的第第四方面提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器运行，以实现如第二方面实施例中任一项的方法。
54.本技术提出一种探针台、针卡对针校准方法、控制器和存储介质，方法包括：在第一摄像模块处于低倍视场模式下，获取基准单元移动前后的第一图像和第二图像，并根据第一图像和第二图像确定第一摄像模块的第一像素坐标系和xy运动电机的运动坐标系的第一坐标变换比例；在第一摄像模块处于高倍视场模式下，获取基准单元移动前后的第三图像和第四图像，并根据第三图像和第四图像确定第一摄像模块的第二像素坐标系和运动
坐标系的第二坐标变换比例；获取第二摄像模块移动前后的第一针卡图像和第二针卡图像，并根据第一针卡图像和第二针卡图像确定第二摄像模块的第三像素坐标系和运动坐标系的第三坐标变换比例；控制基准单元移动至第一摄像模块的视场的中心，获取xy运动电机的第一坐标；控制基准单元移动至针卡下方，通过第二摄像模块获取针卡的图像，根据针卡图像确定针卡的第一针尖像素坐标，并根据第一针尖像素坐标和第三坐标变换比例控制xy运动电机运动以使针卡的针尖和基准单元重合，获取xy运动电机的第二坐标；根据第一坐标和第二坐标确定第一摄像模块和针卡的第一相对位置；根据第一相对位置和第一坐标变换比例确定第一像素坐标系和运动坐标系的第一坐标映射关系；根据第一相对位置和第二坐标变换比例确定第二像素坐标系和运动坐标系的第二坐标映射关系；根据第一摄像模块的实时图像、第一坐标映射关系和第二坐标映射关系控制xy运动电机以校准被测单元的位置。通过在被测单元中锚定基准单元，基于基准单元的移动前后的像素坐标变换确定第一摄像模块和xy运动电机的运动坐标系之间的坐标变换比例，再通过将基准单元依次移动至第一摄像模块的视场中心以及针卡针尖对位处，从而计算出针卡的针尖与第一摄像模块的视场中心之间的相对位置偏移量，基于该相对位置偏移量将针卡的针尖的坐标映射至第一摄像模块的视场中心，从而将运动坐标系的坐标原点与第一像素坐标系、第二像素坐标系的坐标原点统一，再结合第一坐标变换比例、第二坐标变换比例即可建立起第一摄像模块的像素坐标系与xy运动电机的运动坐标系之间的映射关系，从而根据第一摄像模块拍摄的实时图像控制xy运动电机，将被测单元与针卡的针尖对准，从而在无需标靶作为标的物的前提下实现自动化对针测试，大幅降低对针测试的成本。
附图说明
55.图1是本技术一个实施例提供的探针台的结构示意图；
56.图2是本技术一个实施例提供的针卡对针校准方法的流程图；
57.图3是图2中步骤s201的子流程图；
58.图4是图2中步骤s202的子流程图；
59.图5是图2中步骤s210的子流程图；
60.图6是本技术另一个实施例提供的针卡对针校准方法的流程图；
61.图7是本技术再一个实施例提供的针卡对针校准方法的流程图；
62.图8是本技术一个实施例提供的电子设备的结构示意图；
63.附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
具体实施方式
64.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
65.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
66.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
67.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
68.参照图1,本技术提出一种探针台，包括：
69.基座100；
70.xy运动电机101，设置于基座上方；
71.支撑架102，设置于基座的上表面，支撑架的上方设置有安装面板103，安装面板安装有针卡电机104和第一摄像模块105，针卡电机的下端安装有针卡106，安装面板位于载片台上方，其中，第一摄像模块设置有高倍视场模式和低倍视场模式；
72.载片台107，设置于xy运动电机的上方，载片台的正下方设置有第二摄像模块108，第二摄像模块嵌入于xy运动电机，载片台用于放置被测单元，被测单元至少包括一个基准单元；
73.控制器，控制器和xy运动电机、针卡电机、第二摄像模块、第一摄像模块连接。
74.在本实施例中，探针台的上表面设置有支撑架，具体的，支撑架可以包括至少一个在探针台上表面的边缘位置设置的立柱，立柱上方设置有用于安装针卡电机和第一摄像模块的安装面板，针卡电机和第一摄像模块固定于安装面板，可以理解的是，针卡电机和第一摄像模块分别安装于安装面板的不同区域，针卡电机的下端安装有针卡，针卡电机用于驱动针卡上下运动，针卡用于对被测单元进行扎针测试，第一摄像模块用于拍摄被测单元，并将所拍摄的图像传输至控制器从而计算被测单元的像素坐标，并以此控制xy运动电机运动，从而将放置于载片台的被测单元准确地移动至针卡下方进行扎针测试。
75.基座上方还设置有xy运动电机，xy运动电机可以包括第一运动平台和第二运动平台以及驱动第一运动平台和第二运动平台移动的驱动装置，第一运动平台和第二运动平台在基座上方叠层设置，第一运动平台的下方设置有第一导轨，基座的上表面设置有第一突出部，导轨和第一突出部咬合，第一运动平台和第二运动平台之间则通过第二突出部和第二导轨咬合，需要指出的是，第一导轨和第二导轨的设置成正交方向，即第一运动平台和第二运动平台的运动方向正交，xy运动电机的上表面设置有载片台，具体的，载片台设置于第二运动平台的上表面，载片台用于放置被测单元，载片台的下方设置有用于拍摄针卡图像的第二摄像模块，第二摄像模块嵌入于xy运动电机，具体的，第二摄像模块嵌入于第二运动平台，可以理解的是，由于第二摄像模块嵌入于第二运动平台，载片台设置于第二运动平台的上表面，被测单元放置于载片台，故第二摄像模块、载片台以及放置于载片台的被测单元之前的相对位置固定。第二摄像模块将拍摄的针卡图像传输至控制器，使控制器判断针卡和被测单元的相对位置以及针卡下扎深度，从而控制xy运动电机和针卡电机的工况。
76.在一些实施例中，探针台还包括一控制器，控制器分别和xy运动电机、针卡电机、第一摄像模块以及第二摄像模块连接，用于获取第一摄像模块和第二摄像模块拍摄的图
像，并根据图像计算针卡和被测单元的位置偏移量，再转化成xy运动电机的位移量从而控制xy运动电机运动，使被测单元移动至针卡下方，并在确认针卡和被测单元对位完成后控制针卡电机是针卡下扎完成扎针测试。
77.参照图2，本技术还提出一种针卡对针校准方法，应用于如上探针台，方法包括但不限于如下步骤s201至步骤s210：
78.步骤s201，在第一摄像模块处于低倍视场模式下，获取基准单元移动前后的第一图像和第二图像，并根据第一图像和第二图像确定第一摄像模块的第一像素坐标系和xy运动电机的运动坐标系的第一坐标变换比例；
79.步骤s202，在第一摄像模块处于高倍视场模式下，获取基准单元移动前后的第三图像和第四图像，并根据第三图像和第四图像确定第一摄像模块的第二像素坐标系和运动坐标系的第二坐标变换比例；
80.步骤s203，获取第二摄像模块移动前后的第一针卡图像和第二针卡图像，并根据第一针卡图像和第二针卡图像确定第二摄像模块的第三像素坐标系和运动坐标系的第三坐标变换比例；
81.步骤s204，控制基准单元移动至第一摄像模块的视场的中心，获取xy运动电机的第一坐标；
82.步骤s205，控制基准单元移动至针卡下方，通过第二摄像模块获取针卡的图像，根据针卡图像确定针卡的第一针尖像素坐标；
83.步骤s206，根据第一针尖像素坐标和第三坐标变换比例控制xy运动电机运动以使针卡的针尖和第二摄像模块的视场中心重合，获取xy运动电机的第二坐标；
84.步骤s207，根据第一坐标和第二坐标确定第一摄像模块和针卡的第一相对位置；
85.步骤s208，根据第一相对位置和第一坐标变换比例确定第一像素坐标系和运动坐标系的第一坐标映射关系；
86.步骤s209，根据第一相对位置和第二坐标变换比例确定第二像素坐标系和运动坐标系的第二坐标映射关系；
87.步骤s210，根据第一摄像模块的实时图像、第一坐标映射关系和第二坐标映射关系控制xy运动电机以校准被测单元的位置。
88.在一些实施例中，第一摄像模块可以设置有高倍视场模式和低倍视场模式，在低倍视场模式下，第一摄像模块可以获得更宽广的视野，但同时图像分辨率也会相应的降低，适合在完成当前被测单元的扎针测试后从图像中寻找下一个需进行扎针测试的被测单元并计算两个被测单元之间的相对位置，而高倍视场模式下，第一摄像模块的视野较小，但同时图像分辨率更高，适合在将被测单元移动至针卡下方后，查找被测单元的焊点位置并计算针卡与焊点之间的位置偏移量，进行针卡与焊点的精准对位。而为了根据第一摄像模块拍摄的图像精准地控制xy运动电机实现针卡与焊接点的精准对位，首先需要分别建立第一摄像模块处于低倍视场下的第一像素坐标系、高倍视场下的第二像素坐标系与xy运动电机的运动坐标系之间的映射关系，从而统一第一摄像模块的像素坐标系和xy运动电机的运动坐标系。
89.参照图3，在一些实施例中，步骤s201包括但不限于如下步骤s301至步骤s306.
90.步骤s301，开启第一摄像模块的低倍视场模式，并通过第一摄像模块获取第一图
像，其中，第一图像中包括被测单元；
91.步骤s302，确定被测单元在第一图像中的第一像素坐标；
92.步骤s303，控制xy运动电机运动，并记录xy运动电机在x轴方向的第一x轴位移和y轴方向的第一y轴位移；
93.步骤s304，通过第一摄像模块获取xy运动电机运动后的第二图像；
94.步骤s305，确定被测单元在第二图像中的第二像素坐标；
95.步骤s306，根据第一像素坐标、第二像素坐标、第一x轴位移和第一y轴位移确定第一坐标变换比例。
96.在一些实施例中，在第一摄像模块处于低倍视场模式下，获取其拍摄被测单元的第一图像，并记录基准单元在第一图像中的像素坐标，可以理解的是，基准单元可以是被测单元中的一个，在本实施例中，基准单元也可以是被测单元中的任意一个，通过其与第二摄像模块的相对位置将其中锚定即可，由此直接以被测单元作为标的物建立像素坐标系与电机运动坐标系之间的映射关系，而无需借助标靶等易损坏且成本较高的玻璃标准件作为标的物，从而降低对针测试的成本。此时，将基准单元在第一图像中的像素坐标记为(x
1_pixel
，y
1_pixel
)，再控制xy运动电机运动，从而移动被测单元，可以理解的是，在被测单元移动的过程中，基准单元始终处于第一摄像模块的视场内；通过第一摄像模块获取xy运动电机运动后，即被测单元移动后的第二图像，并记录基准单元在第二图像中的像素坐标(x
2_pixel
,y
2_pixel
)，基于此可以计算出基准单元移动前后在第一摄像模块的视场内的像素坐标变换量(x
1_pixel-x
2_pixel
,y
1_pixel-y
2_pixel
)，同时分别记录xy运动电机在x轴方向的第一轴位移x1和y轴方向的第一y轴位移y1，即可计算出被测单元实际位移与其在第一摄像模块处于低倍视场模式下的像素位移之间的比值，参照如下公式；
97.d
xa
＝x1/(x
1_pixel-x
2_pixe1
)；
98.d
ya
＝y1/(y
1_pixel-y
2_pixel
)；
99.其中d
xa
、d
ya
分别表征x轴方向的第一坐标变换比例和y轴方向的第一坐标变换比例，该坐标变换比例表征了第一像素坐标系和运动坐标系之间的量纲比值。
100.参照图4，在一些实施例中，步骤s202包括但不限于步骤s401至步骤s406。
101.步骤s401，开启第一摄像模块的高倍视场模式，并通过第一摄像模块获取第三图像，其中，第三图像中包括基准单元；
102.步骤s402，确定基准单元的焊接位在第三图像中的第三像素坐标；
103.步骤s403，控制xy运动电机运动，并记录xy运动电机在x轴方向的第二x轴位移和y轴方向的第二y轴位移；
104.步骤s404，通过第一摄像模块获取xy运动电机运动后的第四图像；
105.步骤s405，确定基准单元的焊接位在第四图像中的第四像素坐标；
106.步骤s406，根据第三像素坐标、第四像素坐标、第二x轴位移和第二y轴位移确定第二坐标变换比例。
107.在一些实施例中，在第一摄像模块处于高倍视场模式下，获取其拍摄基准单元的第二图像，可以理解的是，在高倍视场模式下，第一摄像模块的视野较小，但同时其所拍摄的图像细节更清晰，可以清晰地看到基准单元的焊点，此时，通过第一摄像模块获取第三图像，并记录基准单元的焊点在第三图像中的像素坐标(x
3-pixel
,y
3-pixel
)，此时，通过xy运动电
机使被测单元移动，可以理解的是，此时xy运动电机的运动范围较小，被测单元移动后，基准单元仍处于第一摄像模块的视场内，此时，记录被测单元的焊点的像素坐标(x
4_pixel
,y
4_pixel
)，并记录移动过程中xy运动电机在x轴方向的第二x轴位移x2和y轴方向的第二y轴位移y2，从而计算出第一摄像模块的高倍视场模式下的第二像素坐标系与xy运动电机的运动坐标系之间的第二坐标变换比例,
108.d
xa2
＝x2/(x
3_pixel-x
4_pixel
)，d
ya2
＝y2/(y
3_pixel-y
4_pixel
)；
109.其中d
xa2
、d
ya2
分别表征x轴方向的第一坐标变换比例和y轴方向的第二坐标变换比例，该坐标变换比例表征了第二像素坐标系和运动坐标系之间的量纲比值。
110.可以理解的是，由于针卡电机和第一摄像模块分别位于安装面板的不同位置，二者之间存在一定的位置偏移，即在控制xy电机移动以将被测单元移动至针卡下方进行扎针时，还需要考虑第一摄像模块与针卡电机之间的相对位置才能根据第一摄像模块拍摄的图像准确地计算出被测单元在x轴方向和y轴方向上需要移动的距离从而控制xy运动电机的工况，基于此，在本实施例中，通过将基准单元移动至第一摄像模块的视场中心，并记录此时xy运动平台的第一坐标(x
a0
,y
a0
)，再将第二摄像模块移动至针卡下方，并根据第二摄像模块拍摄的图像控制xy运动电机的工况，使基准单元与针卡的针尖对准，并记录此时xy运动电机的第二坐标，可以理解的是，由于第二摄像模块和基准单元之间的相对位置是固定的，基于第二摄像模块拍摄的图像可以计算出针卡的针尖相对于第二摄像模块的视场中心的位置偏移量，再基于该位置偏移量可以判断针卡的针尖是否与基准单元对准，当针卡的针尖和基准单元对准时，记录此时xy运动电机的第二坐标(x0,y0)，基于xy运动电机的第一坐标和第二坐标计算出第一摄像模块和针卡之间的相对位置偏移量(x
0-x
a0
,y
0-y
a0
)，该相对位置偏移量表征了针卡的针尖与第一摄像模块的视场中心之间的位置偏移量，基于该相对位置偏移量可以将针卡的针尖的坐标映射至第一摄像模块的视场中心，从而将运动坐标系的坐标原点与第一像素坐标系、第二像素坐标系的坐标原点统一，再结合上述实施例中得到的第一坐标变换比例、第二坐标变换比例即可基于第一摄像模块拍摄的图像准确地控制计算出将每个被测单元准确移动至针卡的针尖下方时所需的位移量，从而控制xy运动电机，在一些实施例中，还可以基于针卡和第一摄像模块的相对位置偏移量在第一摄像模块的像素坐标系中锚定针卡坐标(x
0-x
a0
,y
0-y
a0
)，具体，当已知第n个被测单元在第一摄像模块的拍摄图像中的像素坐标为(x
an
,y
an
)，则其移动至针卡的针尖下方时其像素坐标偏移量是(x
an
+(x
0-x
a0
),y
an
+(y
0-y
a0
))，再结合第一坐标变换比例，即可算出将该目标被测单元移动至针卡下方所需的位移量，从而控制xy运动电机在x轴方向和y轴方向的运动量从而将被测单元准确地移动至针尖下方。
111.参照图5，在一些实施例中，步骤s210包括但不限于如下步骤s501至步骤s504。
112.步骤s501，在第一摄像模块的低倍视场模式下，获取目标单元在第一摄像模块的实时图像中的像素坐标，并根据目标单元的像素坐标和基准单元的像素坐标确定第一像素坐标差值，目标单元是被测单元中的一个；
113.步骤s502，根据第一像素坐标差值和第一坐标变换比例控制xy运动电机运动，以将目标单元移动至针卡下方；
114.步骤s503，将第一摄像模块切换至高倍视场模式，并确定目标单元的焊接点在第一摄像模块的视场中的焊点像素坐标；
115.步骤s504，根据焊点像素坐标和第二坐标变换比例计算焊点位置偏移量，并根据焊点位置偏移量控制xy运动电机运动，以校准目标单元的焊点位置。
116.可以理解的是，在自动化对针测试的过程中，需要不断切换被测单元直至对载片台上的每个被测单元都完成对针测试，基于此，在本实施例中，通过第一摄像模块实时拍摄被测单元图像，并确定每个被测单元在低倍视场下的像素坐标，将下一个需要扎针测试的被测单元设定为目标单元，计算目标单元与基准单元之间的第一像素坐标差值(dx
a-pixel-n
,dy
a-pixel-n
)，基于第一像素坐标差值和第一坐标变换比例，即可计算出将目标移动至针卡下方所需的x轴方向的位移量和y轴方向的位移量，从而控制xy运动电机将目标单元移动至针卡下方。
117.可以理解的是，由于在低倍视场模式下第一摄像模块拍摄的图像细节较差，仅能粗略地将目标单元移动至针卡下方，而难以精准地完成目标单元的焊点与针卡的针尖的对位，由此，将目标单元移动至针卡下方后，需将第一摄像模块切换至高倍视场模式，并确定目标单元的焊接点在第一摄像模块的视场中的焊点像素坐标，计算其与针尖的位置偏移量并以此控制xy运动电机，从而对目标单元的位置进行微调，使目标单元的焊接点与针卡的针尖对位。
118.参照图6，在一些实施例中，针卡对针校准方法还包括但不限于如下步骤s601至步骤s605。
119.步骤s601，控制第一相机聚焦于载片台的上表面，并获取聚焦过程中向对焦电机输入的第一脉冲数据，根据第一脉冲数据确定载片台的上表面的第一z轴坐标；
120.步骤s602，控制相机聚焦于被测单元的上表面，并获取聚焦过程中向对焦电机输入的第二脉冲数据，并根据第二脉冲数据确定被测单元的上表面的第二z轴坐标；
121.步骤s603，根据第一z轴坐标和第二z轴坐标确定被测单元的厚度；
122.步骤s604，根据被测单元的厚度确定针卡的针尖的高度阈值；
123.步骤s605，在针卡的针尖的高度低于高度阈值的情况下，禁止xy运动电机运动。
124.在一些实施例中，第一相机可以是不具备自动对焦功能的工业相机，其通过外置或集成一体的对焦电机调整其相机镜头的位置从而实现对焦，在本实施例中，对焦电机可以是步进电机，每对其输入一个脉冲，会使相机移动一个单位距离，当相机对焦至不同高度的平面时，相机的位置变化幅度也不相同，由此，在对焦过程中，向对焦电机输入的脉冲数量也不相同，响应于相机对焦过程中对焦电机接收的脉冲数量，可以得到相机镜头的位移幅度。
125.在本实施例中，先使第一相机聚焦于载片台的上表面，并记录对焦过程中向对焦电机输入的脉冲数量，由此可以得出对焦过程中相机镜头的位移幅度，记为第一z轴位移，结合相机镜头的坐标零位，可以得到载片台上表面在第一摄像模块的像素坐标系中对应的第一z轴坐标z
a0
，同理，使第一摄像模块复位至初始零位，再控制第一摄像模块对焦至放置于载片台上方的被测单元的上表面，记录对焦过程中的向对焦电机输入的脉冲数量，记为第二脉冲数据，基于第二脉冲数据可以计算出被测单元上表面在第一摄像模块的像素坐标系中对应的第二z轴坐标z
an
，而被测单元的下表面和载片台的上表面贴合，基于第一z轴坐标和第二z轴坐标作差即可得到被测单元的厚度。在一些实施例中，由于载片台的位置是固定的，也可以将相机对焦于载片台上表面时的镜头高度作为相机镜头的坐标零位，此时，第
一z轴坐标记为z
a0
＝0，在计算被测单元厚度时仅需将相机的对焦平面从载片台上表面移动至被测单元的上表面并记录对焦过程中向对焦电机输入的脉冲数量，得到z
an
即可。
126.可以理解的是，当需要切换被测单元时，由于针卡位置是固定的，若此时针卡下扎深度较高，针尖高度低于被测单元上表面的高度，则容易在移动被测单元的过程中损坏针卡和划损被测单元，由此，需要基于被测单元的厚度设定针卡的高度阈值，当针卡的高度低于高度阈值时，说明针尖下扎至低于被测单元上表面的位置，此时禁止xy运动电机运动，从而避免被测单元移动导致针卡的针尖和被测单元受损。
127.参照图7，在一些实施例中，方法还包括但不限于步骤s701至步骤s702。
128.步骤s701，通过第二摄像模块获取针卡图像，并根据针卡图像确定所有针尖的第一针尖像素坐标；
129.步骤s702，根据第一针尖像素坐标检测异常针尖。
130.可以理解的是，为提高扎针测试效率，一个针卡可以设置有多个针尖，由此实现同时对多个焊接点进行扎针测试，此时，针尖的排布方式需要和晶振上各个焊接点的排布方式相匹配，针尖之间往往呈现标准的阵列式排布，相邻针尖之间的间隔是相同的，而在扎针测试的过程中如果存在弯曲、缺损的针尖，则容易导致扎针测试时出现漏测或者对位不准损坏被测单元的情况，由此，需要对弯曲、缺损的异常针尖进行检测，在本实施例中，通过第二摄像模块拍摄针卡图像，并确定图像中所有针尖的像素坐标，通过计算相邻针尖之间的像素坐标差值，即可检测到异常针尖，具体的，由于每个针尖之间的间隔相同，因此，相邻的两个正常的针尖之间的像素坐标差值都是相同的，将该像素坐标差值记为标准坐标差值，而当针尖缺损或弯曲时，则会导致其与相邻针尖之间的像素坐标差值明显偏离标准坐标差值，由此即可检测出异常针尖。
131.参照图8，本技术实施例还提供了一种控制器800，包括：
132.至少一个处理器，以及，
133.与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
134.存储器存储有指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行指令时实现如本技术实施例中任一项的方法。
135.下面结合图8对控制器的硬件结构进行详细说明。该控制器包括：处理器810、存储器820、输入/输出接口830、通信接口840和总线850。
136.处理器810，可以采用通用的中央处理器(central processing unit，cpu)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本技术实施例所提供的技术方案；
137.存储器820，可以采用只读存储器(read only memory，rom)、静态存储设备、动态存储设备或者随机存取存储器(random access memory，ram)等形式实现。存储器820可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器820中，并由处理器810来调用执行本技术实施例的扫地机器人控制方法；
138.输入/输出接口830，用于实现信息输入及输出；
139.通信接口840，用于实现本设备与其他设备的通信交互，可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wi f i、蓝牙等)实现通信；
140.总线850，在设备的各个组件(例如处理器810、存储器820、输入/输出接口830和通信接口840)之间传输信息；
141.其中处理器810、存储器820、输入/输出接口830和通信接口840通过总线850实现彼此之间在设备内部的通信连接。
142.本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于使计算机执行本技术实施例的扫地机器人控制方法。
143.存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
144.本技术实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本技术实施例的技术方案，并不构成对于本技术实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
145.本领域技术人员可以理解的是，图1至图8中示出的技术方案并不构成对本技术实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
146.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
147.以上参照附图说明了本技术实施例的优选实施例，并非因此局限本技术实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本技术实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本技术实施例的权利范围之内。

技术特征：
1.一种探针台，包括：基座；xy运动电机，设置于所述基座上方；支撑架，设置于所述基座的上表面，所述支撑架的上方设置有安装面板，所述安装面板安装有针卡电机和第一摄像模块，所述针卡电机的下端安装有针卡，所述安装面板位于载片台上方，其中，所述第一摄像模块设置有高倍视场模式和低倍视场模式；载片台，设置于所述xy运动电机的上方，所述载片台的正下方设置有第二摄像模块，所述第二摄像模块嵌入于所述xy运动电机，所述载片台用于放置被测单元，所述被测单元至少包括一个基准单元；控制器，所述控制器和所述xy运动电机、所述针卡电机、所述第二摄像模块、所述第一摄像模块连接。2.一种针卡对针校准方法，应用于如权利要求1所述的探针台，所述方法包括：在所述第一摄像模块处于低倍视场模式下，获取所述基准单元移动前后的第一图像和第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像确定所述第一摄像模块的第一像素坐标系和xy运动电机的运动坐标系的第一坐标变换比例；在所述第一摄像模块处于高倍视场模式下，获取所述基准单元移动前后的第三图像和第四图像，并根据所述第三图像和所述第四图像确定所述第一摄像模块的第二像素坐标系和所述运动坐标系的第二坐标变换比例；获取第二摄像模块移动前后的第一针卡图像和第二针卡图像，并根据所述第一针卡图像和所述第二针卡图像确定所述第二摄像模块的第三像素坐标系和所述运动坐标系的第三坐标变换比例；控制所述基准单元移动至所述第一摄像模块的视场的中心，获取所述xy运动电机的第一坐标；控制所述基准单元移动至针卡下方，通过第二摄像模块获取针卡的图像，根据所述针卡图像确定针卡的第一针尖像素坐标；根据所述第一针尖像素坐标和所述第三坐标变换比例控制所述xy运动电机运动以使所述针卡的针尖和所述基准单元对准，获取所述xy运动电机的第二坐标；根据所述第一坐标和所述第二坐标确定所述第一摄像模块和所述针卡的第一相对位置；根据所述第一相对位置和所述第一坐标变换比例确定所述第一像素坐标系和所述运动坐标系的第一坐标映射关系；根据所述第一相对位置和所述第二坐标变换比例确定所述第二像素坐标系和所述运动坐标系的第二坐标映射关系；根据所述第一摄像模块的实时图像、所述第一坐标映射关系和所述第二坐标映射关系控制所述xy运动电机以校准所述被测单元的位置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第一摄像模块处于低倍视场模式下获取基准单元移动前后的第一图像和第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像确定所述第一摄像模块的第一像素坐标系和xy运动电机的运动坐标系的第一坐标变换比例，包括：
开启所述第一摄像模块的低倍视场模式，并通过所述第一摄像模块获取第一图像，其中，所述第一图像中包括被测单元；确定所述被测单元在所述第一图像中的第一像素坐标；控制所述xy运动电机运动，并记录所述xy运动电机在x轴方向的第一x轴位移和y轴方向的第一y轴位移；通过所述第一摄像模块获取xy运动电机运动后的第二图像；确定所述被测单元在所述第二图像中的第二像素坐标；根据所述第一像素坐标、所述第二像素坐标、所述第一x轴位移和所述第一y轴位移确定所述第一坐标变换比例。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第一摄像模块处于高倍视场模式下获取所述基准单元移动前后的第三图像和第四图像，并根据所述第三图像和所述第四图像确定所述第一摄像模块的第二像素坐标系和所述运动坐标系的第二坐标变换比例，包括：开启所述第一摄像模块的高倍视场模式，并通过所述第一摄像模块获取第三图像，其中，所述第三图像中包括所述基准单元；确定所述基准单元的焊接位在所述第三图像中的第三像素坐标；控制所述xy运动电机运动，并记录所述xy运动电机在x轴方向的第二x轴位移和y轴方向的第二y轴位移；通过所述第一摄像模块获取xy运动电机运动后的第四图像；确定所述基准单元的焊接位在所述第四图像中的第四像素坐标；根据所述第三像素坐标、所述第四像素坐标、所述第二x轴位移和所述第二y轴位移确定所述第二坐标变换比例。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一摄像模块的实时图像、所述第一坐标映射关系和所述第二坐标映射关系控制所述xy运动电机以校准所述被测单元的位置，包括：在所述第一摄像模块的低倍视场模式下，获取目标单元在所述第一摄像模块的实时图像中的像素坐标，并根据所述目标单元的像素坐标和所述基准单元的像素坐标确定第一像素坐标差值，所述目标单元是所述被测单元中的一个；根据所述第一像素坐标差值和所述第一坐标变换比例控制所述xy运动电机运动，以将所述目标单元移动至所述针卡下方；将所述第一摄像模块切换至高倍视场模式，并确定所述目标单元的焊接点在所述第一摄像模块的视场中的焊点像素坐标；根据所述焊点像素坐标和所述第二坐标变换比例计算焊点位置偏移量，并根据所述焊点位置偏移量控制所述xy运动电机运动，以校准所述目标单元的焊点位置。6.根据权利要求2所述的方法，所述第一摄像模块包括第一相机和对焦电机，其特征在于，所述方法还包括：控制所述第一相机聚焦于载片台的上表面，并获取聚焦过程中向所述对焦电机输入的第一脉冲数据，根据所述第一脉冲数据确定所述载片台的上表面的第一z轴坐标；控制所述相机聚焦于所述被测单元的上表面，并获取聚焦过程中向所述对焦电机输入
的第二脉冲数据，并根据所述第二脉冲数据确定所述被测单元的上表面的第二z轴坐标；根据所述第一z轴坐标和所述第二z轴坐标确定所述被测单元的厚度；根据所述被测单元的厚度确定所述针卡的针尖的高度阈值；在所述针卡的针尖的高度低于所述高度阈值的情况下，禁止所述xy运动电机运动。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一针尖像素坐标和所述第三坐标变换比例控制所述xy运动电机运动以使所述针卡的针尖和所述基准单元对准，获取所述xy运动电机的第二坐标，包括：将所述第二摄像模块移动至所述针卡下方；将所述针卡的针尖移动至所述第二摄像模块的焦平面，并获取所述针卡的针尖在所述第二摄像模块的视场中的第一针尖像素坐标；根据所述第一针尖像素坐标和所述第三坐标变换比例控制所述xy运动电机运动，以使所述针卡的针尖与所述基准单元对准；获取所述xy运动电机的第二坐标。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过第二摄像模块获取针卡图像，并根据所述针卡图像确定所有针尖的所述第一针尖像素坐标；根据所述第一针尖像素坐标检测异常针尖。9.一种控制器，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求2至8中任意一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器运行，以实现如权利要求2至8中任一项所述的方法。

技术总结
本申请提出一种探针台、针卡对针校准方法、控制器和存储介质，方法包括：在第一摄像模块处于低倍视场模式和高倍视场模式下，分别获取基准单元移动前后的图像，并分别根据基准单元移动前后的图像确定第一摄像模块的像素坐标系和运动坐标系之间的第一坐标变换比例和第二坐标变换比例；再通过将基准单元先后移动至第一摄像模块的视场中心和针尖下方，得到针尖和第一摄像模块的视场中心之间的相对位置偏移量，以确定第一摄像模块的像素坐标系与XY运动电机的运动坐标系之间的坐标映射关系，根据第一摄像模块拍摄的实时图像控制XY运动电机，将被测单元与针卡对准，在无需标靶作为标的物的前提下实现高精度的自动化对针测试，同时兼顾对针精度和成本。时兼顾对针精度和成本。时兼顾对针精度和成本。


技术研发人员：李景均 吴贵阳 杨应俊
受保护的技术使用者：矽电半导体设备（深圳）股份有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/10/19