基于机器视觉的SMT精准IC定位与误差分析研究

摘要

SMT是现代电子信息产品组装行业的核心组成部分，直接决定着电子信息类产品的性能和使用寿命，也是电子制造业升级的关键。目前数字图像处理技术的高速发展与机器视觉在电子元件的检测定位中广泛应用，在全自动贴片机中采用机器视觉技术来进行器件定位与传统的机械定位和激光定位能够更加精确并且速度更快。基于机器视觉的精准SMT工艺技术，特别是IC芯片的精准定位和误差判别是SMT技术的难点，本文研究的主要内容如下：　　1.集成电路（IC）电路板图像预处理算法。首先，由计算机采集理想SMT焊接板图像作为IC贴片的基板(模板)，基板图像要进行一些图像的预处理，如图像的滤波，图像的分割、边缘提取等，将欲贴片的板子定位于工作台上，由IC吸嘴吸起欲焊接的芯片，通过上下、左右、前后6个摄像头对吸起的IC芯片进行定位，定位算法采用了镜头成像误差评定算法和引线键合视觉定位检测算法，每个芯片的定位都是以模板上对应芯片为基准。　　2.集成电路定位与图像匹配算法研究。其次，当整个板子的芯片都贴完后，再对所有芯片与基板上的所有芯片进一次完整比照，误差算法采本文提出的误差面积计算法，通过软件计算出每个IC芯片的误差率，然后对误差率进行统计求和，并在软件中根据精度的高低可以设置误差累积率的门限值，如果实际误差累积率高于设定的门限值则说明该SMT板为不合格板，并且每个芯片(每个芯片都有唯一编号)的定位误差率会生成一个由高到低的排序报表，根据此报表可以对不合格的板子进行人工返修（贴）。这样就实现了贴片定位与检测一体化。可以省掉目前 SMT 贴片企业专门自动光学检测 AOI （Automatic Optic Inspection）环节，即提高了工作效率，又节约了工作成本。　　3.各种算法的仿真与实验。最后，在基于MatLab软件开发平上对印刷电路板图像进行了预处理实验，并对镜头成像误差评定算法、引线键合视觉定位检测算法和误差面积计算法进行设计和实验，并将IC定位算法与IC定位误差算法在实际研发平台上进行实验，然后将定位算法与误差算法移置到生产实际的SMT帖片机上。经过仿真、实验与实际应用，本文提出的基于机器视觉的SMT精准IC定位与误差分析具有定位精度高、速度快，误差统计准确的特点，具有一定的企业应用价值。

目录

声明

1 绪 论

1.1 研究意义

1.2 国内外技术现状及发展趋势

1.3课题来源及主要研究内容

1.4本章小结

2 集成电路（IC）电路板图像预处理算法

2.1 常用图像滤波算法

2.2 IC板图图像分割

2.3 IC图像边缘提取

2.4本章小结

3 集成电路定位与图像匹配算法研究

3.1 镜头成像误差评定的算法设计

3.2 引线键合视觉定位检测算法设计

3.3 Mark点定位算法

3.4 IC芯片的图像匹配

3.5 集成电路焊接误差分析与统计

3.6 本章小结

4 实验平台的搭建与实验分析

4.1搭建SMT机器视觉定位与分析实验平台

4.2校建SMT生产实训中心与基于机器视觉的集成电路定位应用

4.3本章小结

5 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果