电子制造设备中图像检测与处理技术研究

摘要

随着半导体产品集成度的增加和电子元器件尺寸的减小，对电子制造设备定位精度的要求越来越高。而图像检测与处理技术作为保证电子设备高精度定位的关键技术，成为国内外学者的研究热点。
　　本文自主设计了贴装实验平台，该实验平台涉及电子制造设备中的多种通用技术。基于该实验平台，对亚像素检测技术进行了研究，将亚像素检测技术应用到了PCB板十字标记点的定位中，并且完成了亚像素定位算法的实验验证。论文的主要工作内容如下：
　　（1）完成了实验平台硬件系统的搭建，将硬件系统划分为运动控制系统与视觉检测系统。在运动控制系统中，完成了贴装头控制模块与三轴运动模块的搭建，主要包括运动控制器、伺服执行机构和检测装置的选型。视觉检测系统主要选取了CMOS相机、光学镜头和照明光源。
　　（2）本文研究了常规图像处理方法以及它们在本实验平台的具体应用技术，特别对使用亚像素边缘检测技术实现高精度的定位做了深入的研究，并通过实验测试结果说明了算法的准确性。描述了常用的几种亚像素边缘检测算法，并通过实验分析了各种算法的优缺点。
　　（3）针对传统定位算法中边缘检测的图像像素不精细的问题，提出了应用亚像素检测技术对其进行二次检测的方法。针对电子制造设备视觉系统中常见的十字形标记点定位精度低的问题，改进了标记点的图像处理算法，即：对标记点进行边缘检测时，先进行像素级别的粗定位，然后运用亚像素检测算法进行精定位。针对十字形标记点的亚像素定位精度问题，完成了图像处理算法的仿真研究和实验验证，结果证明了该方法比传统的算法定位精度高，而且具有鲁棒性。
　　（4）设计了贴装实验平台的上位机软件，将软件分为图像处理程序和运动控制程序两部分。在图像处理程序中，实现了PCB板的亚像素精度的定位算法和坐标转换。在运动控制程序中，设计了一对多的主从通信方式，完成了对贴装头模块和三轴运动模块的协同控制。实现了图像处理程序和运动控制程序的数据交互。应用亚像素图像检测技术在实验平台上进行了元器件的贴装实验，最后实验成功将亚像素技术应用到了实际工程中。实验结果表明，相较传统的方法，采用亚像素技术的贴装实验精度更高。

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第一章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2相关技术和研究现状

1.3研究内容与章节安排

第二章 实验平台的设计

2.1实验平台系统组成与工作流程

2.2视觉系统设计

2.3运动控制系统设计

2.4本章小结

第三章 亚像素边缘检测算法的研究

3.1亚像素检测技术

3.2亚像素算法的研究与仿真实验

3.3标记点亚像素定位算法的研究与仿真

3.4元器件亚像素定位算法的研究与仿真

3.5本章小结

第四章 基于贴装设备实验及结果分析

4.1实验平台程序设计

4.2实验结果与分析

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2展望

参考文献

致谢

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