PCB裸板钻孔精度检测系统研究

摘要

本课题来源于国防“十二五”基础科研项目“面向电磁兼容的高速电路互联制造工艺技术”，主要对PCB裸板的钻孔精度检测方法进行研究。现有PCB裸板钻孔精度检测设备使用拍照的方法采集待测图像和模板图像。采集时的拍摄角度易引起图像变形，光照强度影响图像质量，从而影响检测精度。因此，采用设计数据直接对比扫描图像的方法进行检测，提高检测精度，非常值得研究。
　　本文提出了一种基于设计数据和扫描图像的钻孔精度检测方法，该方法解析EDA设计文件获取设计数据，使用扫描仪获得高质量的待测图像，用设计数据直接对比图像数据，避免拍摄角度、光照强度对图像的影响，提高了检测精度。同时，本文提出了一种距离定位方法，人工选取位于对角线位置的两个安装孔作为图像参考点，则 EDA设计文件中与之对应的点是设计参考点，利用设计参考点与 EDA设计文件中钻孔的位置关系，计算扫描图像上对应钻孔的位置，实现钻孔区域的快速定位，降低了定位复杂度。此外，结合图像参考点和设计参考点，本文提出了一种孔位误差计算方法，该方法分别计算图像参考点与图像上钻孔的距离、设计参考点与EDA设计文件中钻孔的距离，两者差值表征孔位误差。
　　基于以上方法，本文设计并实现了 PCB裸板钻孔精度检测系统。系统的主要模块包括EDA设计文件解析模块、参数配置模块、扫描图像预处理模块、钻孔定位模块、钻孔参数计算模块、误差计算模块和报告生成模块。其中，EDA设计文件解析模块为后续钻孔定位、误差计算提供设计数据；扫描图像预处理模块包括灰度化子模块、亮度增强子模块、倾斜校正子模块、裁剪子模块；钻孔定位模块使用距离定位方法快速定位图像钻孔区域；钻孔参数计算模块包括钻孔预处理子模块、边缘分类子模块和参数拟合子模块；误差计算模块根据设计数据、图像数据，计算钻孔孔径、孔位误差。
　　对系统功能和性能进行测试，测试结果表明，系统检测中小型 PCB裸板上钻孔的误差不超过5％，符合国防科研项目委托任务书的要求，系统功能和性能已达到设计目标。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2研究现状

1.3本文工作

1.4章节安排

第二章 相关知识

2.1 PCB组成与分类

2.2 PCB钻孔缺陷分类

2.3基于机器视觉的检测方法

2.4图像处理基础

2.5本章小结

第三章 关键技术

3.1基于设计数据和扫描图像的钻孔精度检测方法

3.2 EDA设计文件解析技术

3.3钻孔定位技术

3.4钻孔参数计算技术

3.5误差计算技术

3.6本章小结

第四章 PCB裸板钻孔精度检测系统

4.1系统需求分析

4.2系统总体设计

4.3系统详细设计与实现

4.4系统测试

4.5本章小结

第五章 结论和展望

5.1研究结论

5.2研究展望

参考文献

致谢

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