基于机器视觉自动对位平行光曝光机关键技术研究

摘要

曝光机是制造PCB（Printed Circtuit Board，印刷线路板）的关键工艺设备之一，线路曝光机的主要作用完成印刷线路图的图形转移，将印刷线路图转移到覆盖有紫外感光油墨的裸铜板上。其图形转移的质量好坏，直接关系到PCB的品质。高端线路曝光机目前主推平行光曝光机，线条分辨率2/2mil，可用于高精度、高密度的中高端PCB的生产。影响曝光机图形转移的最基本、最直接的因素就是底片与PCB板的对位。
　　早期的PCB曝光机是人为对好印制有印刷电路图案的底片和PCB，高的对位效率及的品质在线条越来越细、线间距越来越小的高密度板的制造中很难保证。本文研究的就是机器视觉代替人眼完成对位识别的曝光机，CCD识别并自动对位曝光机的开发就有极大的客户需求。
　　CCD识别并自动对位曝光机的开发涉及到的技术涵盖光、机、电、机器视觉等很多专业领域，需要各方面技术的综合。如何做到高效率及高品质的对位，需要机器视觉技术，以及运动控制技术、平台加工及传动技术。
　　本论文正是针对上述问题，工艺过程方面的软件编程、视觉编程、运动控制编程、界面编程为主要的研究对象，在深入分析制作高精度的PCB板工艺机理、技术需求的基础上，通过编写调试软件及整机软件获取CCD识别并自动对位的标准算法，达成整机开发的软件编程实现。主要内容为：
　　1．详细研究对位平台的传动机构，电机研磨，获得最佳的对位平台；
　　2．详细研究底片对位靶标的图像识别及处理，获得最佳的图像处理算法；
　　3．研究了对位平台对位准备及对位机构控制的全过程，获得最佳的对位过程及算法；
　　4．研究曝光机做板工艺，编写最佳的PLC过程控制程序；
　　5．研究客户所需要的设备的历史数据、故障信息、报警及保护措施编制满足客户需要的人性化操作、并能智能实现客户现代工艺、生产管理及设备管理所需要的人机界面程序。

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目录

第一章 绪 论

1.1 研制背景

1.2 课题来源

1.3 课题意义

第二章 国内外相关研究现状

2.1 国外研究现状

2.2 国内研究现状

2.3 机器视觉技术在曝光机中的应用

第三章 研究目标和内容

3.1 研究目标

3.2 研究内容

第四章 关键技术和解决方案

4.1 系统总体解决方案

4.2 基于PC的自动化及西门子软PLC

4.3 界面模块与软PLC的数据交换：

4.4 高精密光路系统设计

4.5 光能量的精确控制

4.6 对位步进运动控制

4.7 图像处理识别、对位原理及算法

4.8 运动控制

4.9 平行光光路形成、检测机理，台面光均匀度测试

4.10 具有CCD自动对位功能的双玻璃晒架设计

第五章 系统控制软件设计

5.1 界面控制程序设计

5.2 PLC控制程序

5.3 运动控制程序

5.4 图像处理程序

第六章 程序调试及整机测试

6.1 自动CCD对位曝光机控制系统框图：

6.2 自动CCD对位曝光机工作流程：

6.3 PLC程序调试

6.4 图像识别处理模块调试

6.5 运动控制程序调试

6.6 整机功能联合调试

6.7 整机功能及性能测试

第七章 结论和展望

7.1 本论文研究总结

7.2 前景展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果

附录1 OPC通讯VB程序部分代码

附录2 图像处理程序部分代码

1 BMP.bas（定义位图格式）

2 dib1.bas（图像处理）

3 module2.bas（找坐标）

4 test.bas

5 module1.bas(找圆心)