隨著PCB行業(yè)的迅猛發(fā)展,對PCB檢測技術(shù)也提出了更高的要求。PCB缺陷自動光學(xué)檢測系統(tǒng)(AOI,Automated Optical Inspection)是基于圖像處理對生產(chǎn)過程中遇到的缺陷進(jìn)行檢測和處理。實(shí)踐表明,這種方法準(zhǔn)確率高、實(shí)用性強(qiáng),國內(nèi)外已有多家企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品并投入使用。但是面對國外昂貴的檢測設(shè)備和國內(nèi)旺盛的PCB自動檢測設(shè)備需求,研究經(jīng)濟(jì)實(shí)用的PCB缺陷檢測系統(tǒng)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文以PCB裸板為研究對象,對其典型缺陷進(jìn)行識別并分類,以提高PCB生產(chǎn)效率。本文借鑒國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套PCB缺陷檢測系統(tǒng),分析了系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),完成了主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主要包括兩大部分:硬件系統(tǒng)由照明單元、圖像采集單元及運(yùn)動控制單元三部分構(gòu)成,軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化、標(biāo)準(zhǔn)圖像獲取、圖像采集與預(yù)處理、缺陷識別與分類幾大模塊。軟件系統(tǒng)一方面實(shí)現(xiàn)對下位機(jī)控制,另一方面是圖像處理和缺陷檢測的算法實(shí)現(xiàn)。本文的具體研究內(nèi)容和成果如下:1、設(shè)計(jì)了一套PCB缺陷檢測系統(tǒng),完成主要器件的選型,搭建系統(tǒng)硬件工作平臺,結(jié)合硬件環(huán)境確定圖像采集方案。2、在分析Gerber文件語法結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,首先通過正則表達(dá)式提取信息,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的類保存提取得到的圖元信息及路徑信息,然后利用GDI+完成標(biāo)準(zhǔn)圖像的繪制,給出了繪制過程中出現(xiàn)的像素坐標(biāo)不匹配問題的解決方法。3、研究了自動對焦技術(shù)中的核心問題即圖像清晰度評價(jià)函數(shù)的選取,從其幅頻響應(yīng)角度分析了常用空域圖像清晰度評價(jià)函數(shù),經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到了本實(shí)驗(yàn)環(huán)境下較優(yōu)的Brenner算法。4、根據(jù)PCB圖像的特點(diǎn),明確圖像預(yù)處理的方案為去噪、畸變矯正、圖像增強(qiáng)三個(gè)步驟,分別對各個(gè)步驟中的常用算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用了在圖像去噪領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用的自適應(yīng)全變分模型進(jìn)行PCB圖像去噪;針對圖像的桶形畸變,采用雙線性插值進(jìn)行灰度重建,使畸變得到有效矯正;提出了去除灰度冗余與局部均方差結(jié)合的圖像增強(qiáng)方法,拉伸灰度范圍的同時(shí)使對比度得到增強(qiáng)。5、采用基于同心圓特征的配準(zhǔn)算法,分析了傳統(tǒng)Hough檢測的原理后對其進(jìn)行改進(jìn),并對改進(jìn)后的算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。通過游程編碼算法標(biāo)記連通目標(biāo),最后統(tǒng)計(jì)缺陷目標(biāo)的連通區(qū)域數(shù)、二值圖像面積、外包線像素值等特征參數(shù),聯(lián)合多個(gè)缺陷特征逐級分類識別缺陷種類。6、開發(fā)了PCB缺陷檢測軟件系統(tǒng),通過對系統(tǒng)主要功能的測試,表明本文完成了系統(tǒng)主要模塊功能。該系統(tǒng)硬件成本較低,檢測結(jié)果相對穩(wěn)定,軟件界面簡潔易操作,符合我國市場的實(shí)際需求。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN41;TP391.41
【部分圖文】：

圖 2-1 缺陷檢測系統(tǒng)工作原理圖檢測系統(tǒng)通用結(jié)構(gòu)包括照明單元、圖像采集單元、個(gè)部分[21]。照明單元用于提供穩(wěn)定、高質(zhì)量的光源，；圖像采集單元負(fù)責(zé)拍攝清晰的圖像并傳輸至 PC 端定傳送到鏡頭視野范圍內(nèi)；軟件系統(tǒng)用于控制硬件的功能[22]，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-2 所示。CCD攝像機(jī)鏡頭運(yùn)動控制器計(jì)算機(jī)及軟件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)圖獲取待測圖采集圖像預(yù)處理圖像配準(zhǔn)圖像對比缺陷檢出檢測結(jié)果顯示

圖 2-3 不同照明方式示意圖板是由多層壓制而成，每一層都是由不同材質(zhì)構(gòu)成的，例如基油層是由綠油構(gòu)成，焊盤層由銅片構(gòu)成，鉆孔為通孔，在圖的顏色。PCB 表面反射的主要類型是漫反射和鏡面反射，為B 板圖像，在照明系統(tǒng)中采用 LED 環(huán)形低角度照明，型號為 H 2-4 所示。圖 2-4 HF-HX7040 光源像采集單元設(shè)計(jì)

圖 2-3 不同照明方式示意圖制而成，每一層都是由不同材質(zhì)構(gòu)成油構(gòu)成，焊盤層由銅片構(gòu)成，鉆孔為 表面反射的主要類型是漫反射和鏡照明系統(tǒng)中采用 LED 環(huán)形低角度照
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2875478