快速高精度的贴片产品图像检测系统研究

摘要

随着电子制造业的发展，印刷电路板元器件安装越来越多采用表面贴片安装技术，使得产品集成度更高、元器件体积更小、安装密度更大，并实现了贴片安装的自动化。但传统的检测技术在检测能力和速度上都不能适应新的电子制造技术。基于机器视觉的检测技术可以快速、准确地实现对贴片安装产品缺陷的自动检测，是提高电子制造业自动化水平和产品质量的重要技术。机器视觉系统，一般采用CCD或CMOS摄像机摄取待检测目标并转化为数字信号，再采用先进的计算机硬件与软件技术对数字图像信号进行处理，根据其结果显示图像，输出数据，由反馈信息引导执行机构完成位置调整、好坏筛选等自动化流程。 本文在回顾了机器视觉及相关技术研究的历史和现状的基础上，说明了图像检测系统研究的积极意义，对机器视觉硬件系统结构、数字图像的采集和处理、图像特征提取、图像匹配、图像拼接等问题进行了研究，将机器视觉技术应用到贴片产品的缺陷检测中，实现贴片产品的自动缺陷检测。针对生产实际工程需要，制定快速高精度的贴片产品图像检测系统总体方案，讨论了机器视觉检测系统工作原理，为该图像检测系统搭建了软硬件平台：包括照明系统、图像采集系统、以及控制台系统；在图像处理部分中，总结了贴片产品图像拼接的工程特点，设计了在光照不均匀含噪声的情况下，贴片产品图像可快速准确拼接的算法。该算法通过编码法和先粗后细、粗细结合的搜索法相结合，可使得图像的信息得以充分利用，在提高精度的同时减少了大量的运算量。通过仿真试验结果表明了该方法的鲁棒性、快速和良好拼接效果。 本文通过分析C＃与MATLAB各自编程技术的优缺点，使用MATLABAdd-in生成DLL的方式实现了混合编程，将在Matlab6.5中经过成功仿真的算法移植到C＃编程环境中，并不断完善了图像检测系统的软件部分。

目录

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第一章绪论

1.1本课题研究的目的及意义

1.2本课题国内外发展现状与趋势

1.3本论文的构成及研究内容

第二章图像检测系统基本原理

2.1数字图像处理的基本原理

2.2机器视觉的基本原理

2.3自动光学检测技术的基本原理

2.4图像配准技术

2.5图像编码技术

2.6图像拼接技术

第三章 图像检测系统的设计与实现

3.1图像检测系统的硬件结构

3.1.1系统光源的选取与设计

3.1.2摄像机的比较与选择

3.1.3系统图像采集卡选取

3.1.4系统X-Y移动平台硬件设计

3.2图像检测系统的软件结构

3.2.1系统软件开发环境选择

3.2.2 C#与MATEAB结合方式

3.3图像检测系统总体功能

3.3.1检测的基本流程

3.3.2图像检测系统功能模块设计实现

3.3.3系统总体界面设计

第四章图像拼接的算法及平滑化处理

4.1图像拼接的基本思路

4.2一般的模版匹配法

4.3一种基于编码的快速拼接方法

4.3.1局部灰度特征的编码与计算

4.3.2特征的匹配过程

4.3.3拼接算法的具体实施及结果

4.4图像的平滑化处理

4.4.1平滑化技术介绍

4.4.2平均值法

4.4.3加权融合法

4.4.4平滑处理前后结果对比与结论

4.4.5垂直拼接和混合拼接

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢