基于机器视觉的PCB微钻几何参数精密检测技术研究

摘要

为了适应PCB钻头不断微细化(主流产品直径0.2mm，最细已达0.02mm)的趋势，对高速、高精度、高集成度的PCB微钻检测装备与技术进行研究开发具有积极的社会经济效益和广阔的应用前景。基于机器视觉的PCB微钻精密检测装备采用了图像处理、自动控制、虚拟仪器、机械设计等技术，集机、电、光、气于一体，具有其它微钻检测装备所无法比拟的优越性。本文以自主开发的一台基于机器视觉的PCB微钻精密检测装备为背景，主要研究了PCB微钻精密检测中图像处理、视觉系统建立、机构设计等方面的关键技术。 机械结构是整个检测系统的载体。本文主要从装备整体结构布局，入、收料移动机构，上料盘与良品、不良品盘机构，旋转与高度调整机构等方面探讨了保证实现微钻精密检测的硬件基础。视觉系统是整个检测系统的关键部件。本文根据侧面检测与刃面检测的不同，分别研究设计了相应的视觉检测系统，讨论了相机、镜头、光源等的选择原则和方法。图像处理技术直接影响到检测的精度和速度，本文针对侧面和刃面各检测项目的要求，提出了一种微钻刃面角点的自适应提取方法，并研究了实现PCB微钻几何参数精密测量的优化算法。试验结果表明所提出的测量算法稳定可靠，能满足高测量精度和快速性要求。同时，本文对影响微钻精密检测的几个主要因素进行了试验研究，并对检测装备的人机交互技术进行了设计分析。 PCB微钻几何参数精密检测的试验结果表明，图像测量精度在1微米以内，钻针检测速度达到了20支/分钟，本文所研究的相关检测技术为检测装备的工业实际应用提供了有力的技术保证。