基于图像检测的钻针光学自动检测系统研究

摘要

在印制电路板制造过程中，钻针的质量对于保证所钻电路板的合格性起着非常重要的作用。针对目前国内钻针检测手段的落后，本文研究基于图像检测技术的钻针光学自动检测系统的开发技术。 在分析钻针检测需求的前提下，本文首先设计了系统的整体结构，并对系统框架从信息流向的角度给予了详尽的说明。在此基础上，本文对系统涉及到的硬件分系统进行了设计。首先设计了使用环状照明系统放置于成像镜头上方的反射式照明方案。然后针对钻针针面的倾斜性，设计了采用远心光路进行光学成像的成像方案，最后针对钻针检测的需求，对CCD传感器、图像采集卡进行了选型。 对于钻针检测系统的软件开发，本文进行了详尽的论述。首先本文对钻针检测系统开发中的软件需求进行了分析，设计了软件的总体框架。在钻针图像的处理阶段，为软件系统设计了专用数据结构进行图像数据传递工作。针对钻针图像的特点，在边缘检测中提出了自动选择阈值的算法；之后针对钻针图像中的特殊噪声形式，对边缘检测算法进行了原理上的改进，通过对图像的灰度分布的数学模型的建立，提出了使用加权直线模板去噪法进行块状噪声的去除；通过上述算法的应用，良好地改善了图像处理的质量。在边缘提取阶段，针对钻针复杂的几何结构，提出了以直线拟合与邻域搜索结合的边缘提取算法。研究了先使用边缘检测初步找出特征点，再以原始图像数据进行精确定位的特征点定位算法；最后介绍了特征点定位应用于参数计算中的算法。应用上述算法，在VC平台下开发了钻针检测系统的软件，通过对实际钻针图像的处理，证实了上述算法的有效性。 本文从钻针图像处理出发，对所提出的带有加权算子的直线模板去噪法以及针对复杂几何形状的直线拟合与邻域搜索结合的边缘提取算法进行了理论分析，可以将上述算法推广到一般复杂几何形状物体图像检测中。