微电子封装生产设备(例如高精度贴片机)结构复杂,其中视觉自动对准系统是关键的部件之一。目前的视觉自动对准伺服系统一般由专用的硬件和软件组成,但是专用的硬件大都非常昂贵,它们的软件也难以编写。为此,需要开发出一种由通用硬件和通用软件组成的系统结构,这样就能缩短系统构建时间,降低系统价格,软件的开发也将大为简化。本文介绍了高精度机器视觉自动对准系统的结构与设计,进行了相关的计算机控制软件系统模块设计与开发,提出的模式匹配算法及相关的图像处理算法。视觉对准系统所涉及的光学部件设计和图像处理算法,本身就是高度专业化的产品。本论文分析了高精度自动贴片机中视觉对准系统的原理和结构,从芯片和基底键合时的图像垂直对准和平行度对准两方面进行了光学对准系统的光路设计,确保键合获得亚微米级的对准精度。其中图像垂直对准涉及到贴片前图像垂直对准和贴片后的图像垂直对准反馈校正两部分。图像处理技术是视觉对准的关键技术之一,图像预处理方法直接影响图像定位的精度,本文研究了图像定位所需要的各种相关的图像预处理算法,对ROI技术、阈值分割、边缘提取等图像检测技术进行了深入探讨。为了实现自动视觉定位,深入研究了小波变换理论、图像特征提取和神经网络模式训练方法。提出了一种基于图像小波特征的精确模式定位算法。此算法提取图像小波特征,采用径向基(RBF)网络进行神经网络学习训练,得到RBF分类器,对图像进行邻域搜索从而实现模式定位。从理论上该算法正确率趋于稳定,实验结果表明该算法对图像目标的旋转、平移、尺度变化不敏感,定位坐标和旋转角度可以达到亚象素级别。开发了一套图像处理软件系统,将上述各种图像处理算法集成于此系统中。