本文選題：機器視覺 + 自動光學(xué)檢測　； 參考：《電子科技大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,軍工和民用設(shè)備日趨小型化、集成化,進而對印制電路板(PCB:Printed Circuit Board)的質(zhì)量要求日益提高。PCB光學(xué)自動檢測(AOI:Automatic Optical Inspection)設(shè)備是保證PCB質(zhì)量(尤其是高端PCB質(zhì)量)的關(guān)鍵設(shè)備。然而,由于歷史的原因,中國起步較晚,只研制成功一些相對較低端的PCB檢測設(shè)備,國內(nèi)使用的PCB檢測設(shè)備,尤其是高端PCB檢測設(shè)備,主要來自于以色列、日本及一些歐美國家。這不僅使我國喪失了AOI本身的廣闊市場,而且還嚴重制約了相關(guān)領(lǐng)域高端的研究和發(fā)展。顯然,要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)調(diào)整和“中國智造”,必須自主研制高端PCB AOI,以擁有具自主知識產(chǎn)權(quán)的核心裝備。而PCB AOI的核心技術(shù)是圖像處理和分析。因此,為發(fā)展我國高端AOI設(shè)備,增強我國在相關(guān)領(lǐng)域的競爭實力,必須就AOI的圖像處理和分析算法展開深入研究。正是為研制有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高端AOI,以滿足國家相關(guān)領(lǐng)域的迫切需求,本文就AOI最底層的基礎(chǔ)算法展開研究。本文對高端PCB自動光學(xué)檢測設(shè)備中的圖像處理分析基礎(chǔ)算法(Low-level Algorithm)進行了深入研究,提出了實際的解決方案,并應(yīng)用到了最終的設(shè)備中,為高端PCB自動光學(xué)檢測設(shè)備的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。主要的研究成果和創(chuàng)新之處如下:1.設(shè)計了針對PCB外觀檢測的顏色預(yù)處理算法PCB外觀檢測機在判斷顏色缺陷的穩(wěn)定性上,一直存在問題,即便是國外設(shè)備也同樣存在此問題。尤其是焊盤區(qū)域顏色的紋理分布以及氧化造成的暗斑,導(dǎo)致設(shè)備不能穩(wěn)定地檢出相關(guān)缺陷;本文通過分析PCB金屬焊盤和雜質(zhì)的顏色分布,及其噪聲形態(tài),利用***均勻顏色空間和Bilateral濾波相結(jié)合的方式,在抑制噪聲的同時保留了缺陷特征,實現(xiàn)了檢測的穩(wěn)定性。同時還有效提煉了數(shù)據(jù)的信息量,為后續(xù)的缺陷分類器提供了良好的數(shù)據(jù)源;2.在雙遠心光學(xué)系統(tǒng)下,實現(xiàn)了真實亞像素精度的測量,達到國外領(lǐng)先產(chǎn)品的相同指標針對高精度測量對邊緣檢測提出的更高要求,本文分析了現(xiàn)有邊緣檢測算子、亞像素邊緣檢測算子存在的亞像素位置偏移問題。在原有亞像素邊緣檢測算子的基礎(chǔ)上,利用自動化的圖像分析算法和統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論以及相關(guān)的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性函數(shù)插值技術(shù),設(shè)計實現(xiàn)了亞像素邊緣檢測算子的補償系統(tǒng);應(yīng)用此補償系統(tǒng)在實際的測量設(shè)備中,達到了在圖像單個像元45分辨率下5的測量精度,和在圖像單個像元18.7分辨率下1的測量精度,趕上了國際上領(lǐng)先產(chǎn)品的指標,并以絕對優(yōu)勢領(lǐng)先于國內(nèi)同類型產(chǎn)品;3.面陣和線陣光學(xué)檢測系統(tǒng)的自動化高精度校調(diào)技術(shù)針對面陣系統(tǒng),本文分析了決定標定參數(shù)準確度的相關(guān)參數(shù),為系統(tǒng)的標定過程,提供了理論指導(dǎo);針對線陣系統(tǒng),提出了一套自動化的標定矯調(diào)方法。該方法利用線陣相機的陣列方向建立空間坐標,通過采集到的圖像分析計算出空間坐標的相關(guān)自由度參數(shù),這些參數(shù)表征了線陣相機與坐標系的相對位置,然后通過調(diào)校相關(guān)自由度參數(shù)即可實時地調(diào)校相機位置;理論分析和實驗結(jié)果表明:采用該方法可以獲得高達2.7的光學(xué)分辨率,并且實現(xiàn)了結(jié)果分析與調(diào)校的同步;4.提出了一種二維圖像光柵的亞像素級定位拼接新方法針對自動視覺檢測系統(tǒng)中,難以獲得具有重復(fù)紋理特征的大面積物體的高精度圖像問題,該方法采用光柵尺記錄物體的位置信息,引入圓盤格標定板對二維運動平臺X、Y軸與相機X、Y軸之間的夾角進行準確標定,建立基于全局物理直角坐標系的二維拼接模型完成圖像的拼接;實驗結(jié)果表明,該方法的標定重復(fù)精度可以達到10-4弧度量級,拼接的物理誤差為8,拼接精度比校正前提高了近8倍,比已見報道的方法提高一倍以上;該方法已成功應(yīng)用于導(dǎo)航衛(wèi)星接收天線電路的在線檢測設(shè)備,并可廣泛推廣至檢測精度要求達到亞像素級的機器視覺自動化檢測領(lǐng)域;5.提出了一種針對大數(shù)據(jù)量的改進K-D樹空間位置搜索算法該方法在生成樹和進行完整樹查詢時的計算復(fù)雜度都為(log)。實驗表明,這種方法查詢效率高于傳統(tǒng)的順序查詢搜索法和K-D樹查詢搜索法,對含有10萬個以上孔的PCB板,依然有著較好的性能;該方法已成功應(yīng)用于國內(nèi)首臺PCB AOI檢孔機中。通過上述幾個方面的研究,切實解決了PCB自動光學(xué)檢測在工程實現(xiàn)上的若干重要問題,為高端PCB自動光學(xué)檢測設(shè)備的自主研發(fā)奠定了堅實的理論基與技術(shù)基礎(chǔ)。
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【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.41

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 章煒;;機器視覺技術(shù)發(fā)展及其工業(yè)應(yīng)用[J];紅外;2006年02期

2 胡躍明;譚穎;;自動光學(xué)檢測在中國的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展[J];微計算機信息;2006年04期

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本文編號：1751059