检测系统如图3所示，半导体激光器发出的光经光束准直和单向扩束光路后形成激光线光源，照射在被测器件DUT（Device Under Test）的管脚上，被照亮的一排管脚经透镜成像在CCD摄像机的光敏面上，图像经过图像卡采集，量化为数字信号，送入计算机进行处理。一次成像可以得到一排被测管脚的二维尺寸。计算机控制步进电动机带动工作台作单向运动，每隔一定的脉冲采集一帧图像，每排管脚各采集10帧图像，通过计算采样间隔的脉冲数，就可以得到在扫描方向上芯片管脚的坐标值。

下面建立测量系统数学模型。如图4所示，分别建立物方坐标系Oxyz和像方坐标系O′x′y′z′，O与O′是成像共轭点，物距与像距分别为l和l′。

图3 栅状阵列器件激光视觉检测系统示意图

图4 测量系统数学模型

由三角法原理可得物方坐标系下任意一点P（x，y，z）与其像点P′（x′，y′，z′）变换关系为

式中，α为入射光的入射角；β为摄像机的倾斜角。

调整系统结构使参数近似满足α+β=π/2，由于x′＜＜l′，式（1）又近似等于(www.daowen.com)

式中，k_y=l/l′；k_z=lcosα/l′sin（α+β）。

所以，只要标定出坐标变换系数k_y和k_z，便可根据式（2）求出被测器件管脚在物面坐标系下的二维坐标y和z。x方向的参数由扫描机构的走行速度和图像采集频率决定，设D为单位脉冲内的走行位移，N_i为第i帧图像对应的走行脉冲数，则相应管脚在该点处的坐标x_i为

x_i=DN_i （3）

在表面安装技术中，芯片管脚高度方向（z方向）的数值对共面性的评价影响最大，测量精度要求也最为严格。而由于导轨存在一定的直线度误差（5μm），工作台表面也非理想平面，尤其电动机在运动时还有一定的振动，这样会给测量带来一定的影响。为了能实时有效地补偿这些误差，采用JDC系列非接触式电容测微仪实时监测工作台的起伏变化，在采集芯片管脚的每一帧图像时，同时检测工作台的运动状态，对提取出的顶点的z参数进行误差补偿。

JDC系统电容测微仪可以实现频率在4kHz以下的位移信号的动态测量，由于8098在12MHz晶振时的A-D转换时间为22μs，加上其他操作时间，完成一次采集大约需要35μs，为了提高测量精度，对每一个采样点都连续采集10个数据，这样，每一采样点大约共需要350μs，远远小于采集一幅图像所需要的时间（40ms）。

试验证明，工作台扫描过程中在z方向的位移可高达十几微米，经过实时修正后取得了满意的结果。