PCB孔位检测系统研究与实现

摘要

随着电子技术和计算机技术的快速发展，PCB电路板运用越来越广泛。目前电子元器件的封装越来越小，PCB电路板的集成度也越来越高，PCB板上的孔越来越小且孔的密度也越来越大。如果对孔钻偏或漏钻等情况不及时的发现，那将会导致做成后的PCB电路板的检测时间大大增加，甚至整个PCB板报废。因此厂家为了增加PCB板的合格率，对裸板的PCB孔位的检测要求越来越严格。但是目前多数的厂家采用人工目测或者二次元抽检的方法显然不能满足快速准确检测的要求，而国外成熟的 PCB孔位检测产品往往价格昂贵，让一些企业望而却步。因此本文提出了一种基于机器视觉的孔位孔径检测设备，能够很好的弥补这一不足，具有重要的实用价值。
　　PCB孔位检测设备是一款智能化检测设备。该设备可以检测高精度的PCB孔位和孔径，精度可以达到10um，最大检测PCB尺寸500x720mm。对于检测的PCB板，它是在裸铜板上钻孔后的PCB板，板上就只有孔，孔径小（小孔0.1mm左右），精度高（10um），尺寸大，孔数达25000个左右。综合考虑采用线扫描摄像机，分多次扫描出整个 PCB板的多张局部图像，然后对每张图片进行图像预处理、图像识别等算法后，再对每张图像进行双线性空间变换，使其和标准孔位信息对应起来。然后再进行被测图像的孔位信息的快速拼接，得到实际 PCB板上的所有孔的孔位信息和孔径信息。最后再将钻孔时用的标准文件解析出来的孔位信息和孔径信息进行排序后与实际图像识别出来的信息，利用匹配算法将其一一对应起来，计算出每个孔的孔位误差和孔径误差。多钻和漏钻的孔将会被列出来并保存，供用户参考确认，以便后续的处理分析用。
　　通过实验表明，该系统采用的算法满足要求，稳定性好，能够实现快速、准确的匹配，并检测出多钻和漏钻的孔位信息。

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1 绪论

1.1课题的来源及意义

1.2研究现状

1.3论文预期的效果

1.4论文的结构安排

1.5本章小结

2 PCB孔位检测系统介绍

2.1孔位检测系统工作原理

2.2技术指标的设定

2.3系统的主要硬件介绍

2.4开发平台的构建

2.5检测系统中的关键技术

2.6本章小结

3 PCB孔位标准信息的制作

3.1钻孔文件介绍

3.2标准信息制作基本流程

3.3统一坐标系

3.4标准PCB图像文件的绘制

3.5本章总结

4 图像预处理技术

4.1 图像增强

4.2 灰度处理

4.3 阈值分割原理

4.4本章总结

5 PCB检孔机检测关键算法

5.1 PCB板定位孔

5.2图像的旋转变换

5.3仿射变换

5.4双线性空间变换

5.5.转换结果分析

5.6图像的拼接

5.7标准板信息和待测板快速精确配准

5.8 实验结果分析

5.9 实机调试出现的问题

5.10 本章总结

6 结论和展望

6.1 本论文结论

6.2 前景展望

参考文献

读研期间取得的成果

致谢