本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)器視覺(jué)的PCB缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： PCB 機(jī)器視覺(jué) Hough變換 圖像校正 缺陷檢測(cè)

【摘要】：PCB缺陷檢測(cè),是PCB裝配過(guò)程中必經(jīng)的檢測(cè)流程,早期主要靠人工目檢來(lái)完成,但是人類視覺(jué)終究是存在一定的局限性,容易發(fā)生漏檢和誤檢,且效率不高。而且,隨著PCB生產(chǎn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展,大型化、高密度化以及高精度化成為PCB的發(fā)展趨勢(shì),針對(duì)此類PCB,人工目檢更加困難甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為了能夠滿足越來(lái)越高的檢測(cè)要求,及時(shí)發(fā)現(xiàn)PCB在焊接過(guò)程中存在的缺陷,采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)PCB缺陷的檢測(cè)已經(jīng)成為當(dāng)前PCB缺陷檢測(cè)研究的主體方向,其中大多數(shù)是通過(guò)比較被檢測(cè)圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像來(lái)識(shí)別PCB缺陷。但是,這種檢測(cè)方法只能識(shí)別是否存在缺陷,而無(wú)法確定缺陷的類別,同時(shí)也無(wú)法指出缺陷與PCB上元器件的具體從屬關(guān)系。針對(duì)上述問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺(jué)的PCB缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),主要包括系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、PCB圖像定位以及PCB缺陷檢測(cè)相關(guān)算法的研究。在對(duì)缺陷檢測(cè)相關(guān)算法的研究過(guò)程中,結(jié)合系統(tǒng)對(duì)PCB缺陷檢測(cè)內(nèi)容以及檢測(cè)精度的具體要求,本文實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)各模塊功能,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)以及相關(guān)軟件。本文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:(1)在圖像定位相關(guān)算法研究中,為了提高檢測(cè)PCB對(duì)角定位孔的效率,提出一種改進(jìn)的Hough變換算法,改進(jìn)算法從圓參數(shù)方程入手,將圖像空間像素點(diǎn)映射到參數(shù)空間,然后在降低累加器維度的同時(shí)用多維數(shù)組來(lái)代替多重循環(huán)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)投票,獲取圓半徑,在經(jīng)過(guò)計(jì)算得出圓心坐標(biāo)。并經(jīng)過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)Hough變換的多次實(shí)驗(yàn)比較與分析,證明了該圓檢測(cè)算法的可行性以及時(shí)效性。(2)在元器件圖像以及焊盤(pán)圖像的提取過(guò)程中,本文提出了一種基于PCB元器件信息文檔中唯一標(biāo)識(shí)號(hào)(Designator)、封裝信息(Footprint)、元器件焊盤(pán)位置信息(Mid_X,Mid_Y)、旋轉(zhuǎn)角度(Rotation)以及元器件容量(Value)等信息的感興趣區(qū)域(Region Of Interest,ROI)提取算法。具體提取過(guò)程為:首先以唯一標(biāo)識(shí)號(hào)作為索引,讀取元器件的封裝信息;結(jié)合元器件焊盤(pán)位置信息與封裝信息,得出元器件圖像區(qū)域范圍以及焊盤(pán)區(qū)域范圍;提取感興趣區(qū)域圖像。通過(guò)上述提取算法,可以自動(dòng)確定元器件以及元器件焊盤(pán)的圖像區(qū)域,提高了缺陷檢測(cè)的精度。(3)本文提出了一種缺陷自動(dòng)檢測(cè)方法,該方法將PCB元器件信息文檔引入到具體元器件圖像的定位與獲取過(guò)程,不但可以明確缺陷類別,也可以指出缺陷與PCB上元器件的具體從屬關(guān)系,主要通過(guò)以下內(nèi)容實(shí)現(xiàn):首先,通過(guò)PCB對(duì)角線上的定位孔校正待檢PCB圖像,解決圖像采集過(guò)程中可能發(fā)生不同程度幾何畸變的問(wèn)題,其中PCB左下角定位孔圓心與PCB元器件文檔參考原點(diǎn)一致;其次,分析文件內(nèi)元器件的相關(guān)信息,以左下角定位孔圓心為原點(diǎn),定位并獲取元器件圖像以及元器件焊盤(pán)圖像;最后,經(jīng)過(guò)圖像處理算法有針對(duì)性地分析前一步獲取的元器件相關(guān)圖像,提取圖像中能夠反映缺陷的有用信息,并將其與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較,從而得出檢測(cè)結(jié)果。通過(guò)對(duì)PCB上元器件焊盤(pán)漏焊少錫以及貼片電阻錯(cuò)焊缺陷的檢測(cè)研究,驗(yàn)證了該方法的的準(zhǔn)確性和實(shí)效性,并為該檢測(cè)方法提供了可行性依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：PCB 機(jī)器視覺(jué) Hough變換 圖像校正 缺陷檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN41;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景、目的與意義10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究目的和意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文的主要工作與論文結(jié)構(gòu)安排14-15
• 1.3.1 論文的主要工作14
• 1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)安排14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)16-26
• 2.1 系統(tǒng)架構(gòu)的搭建16-17
• 2.2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)17-21
• 2.2.1 OPT-RIA211-RGB環(huán)形光源19
• 2.2.2 FL2G-50S5M相機(jī)19-20
• 2.2.3 OPT-5M03-110高清遠(yuǎn)心鏡頭20
• 2.2.4 二維伺服平臺(tái)20-21
• 2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21-25
• 2.3.1 圖像采集軟件設(shè)計(jì)22-24
• 2.3.2 圖像處理軟件設(shè)計(jì)24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 PCB圖像定位的研究26-46
• 3.1 PCB圖像定位概述26
• 3.2 幾種邊緣檢測(cè)算法26-34
• 3.2.1 圖像的邊緣檢測(cè)26-27
• 3.2.2 梯度算子27-30
• 3.2.3 高斯-拉普拉斯算子30-32
• 3.2.4 Canny算子32
• 3.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析32-34
• 3.3 定位圓檢測(cè)算法34-41
• 3.3.1 Hough變換概述34
• 3.3.2 Hough圓檢測(cè)原理34-36
• 3.3.3 幾種定位圓參數(shù)獲取算法36-38
• 3.3.4 改進(jìn)的Hough變換38-40
• 3.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析40-41
• 3.4 PCB圖像校正41-45
• 3.4.1 幾何變換原理42-43
• 3.4.2 灰度插值原理43
• 3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 PCB缺陷檢測(cè)相關(guān)算法的研究46-59
• 4.1 PCB缺陷檢測(cè)概述46
• 4.2 元器件提取方法46-49
• 4.2.1 元器件信息文件46-47
• 4.2.2 元器件封裝簡(jiǎn)介47
• 4.2.3 提取元器件圖像47-48
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析48-49
• 4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法49-52
• 4.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念49-51
• 4.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51-52
• 4.3.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練52
• 4.4 貼片電阻錯(cuò)焊檢測(cè)52-55
• 4.4.1 檢測(cè)流程52-53
• 4.4.2 字符檢測(cè)53-54
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析54-55
• 4.5 漏焊少錫檢測(cè)55-57
• 4.5.1 檢測(cè)流程55-57
• 4.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析57
• 4.6 本章小結(jié)57-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 總結(jié)59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間的主要學(xué)術(shù)活動(dòng)和研究成果67

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