基于机器视觉的元器件实时检测系统

作     者：闫梦涛 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：包晓敏;苏玮

授予年度：2019年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：PCB 机器视觉 采集拼接分板 元器件检测 

摘      要：随着电子行业的飞速发展,印刷电路板(PCB)上集成的元器件密度越来越大,一旦发现元器件漏插、错插、插反等问题,整个PCB板将会报废,严重影响PCB的生产效率。而目前市面上针对印刷电路板(PCB)的自动光学检测设备都是基于焊点质量检测,对PCB表面的元件器检测准确率低、易误报。基于此,本文研究的基于机器视觉的元器件实时检测系统能够对产线上的电路板元器件进行实时精准的检测。本系统由采集拼接分板模块、PCB元器件检测模块和数据记录与展示模块组成。本文的主要工作内容如下:(1)硬件平台的搭建:采用箱式无影灯箱、高处理能力的工业计算机、高帧率和高分辨率的工业相机、大光圈的工业镜头和方便移动的移动台架,实现系统运行的最佳环境。(2)采集拼接分板模块:该模块程序由采集线程、拼接线程和分板线程独立运行实现,程序首先通过循环计算PCB视频画面中采集区域的结构相似度变化来判断三个线程的开启时机,线程开启后,采集线程每隔一定帧率采集PCB视频画面中采集区域的小图像并存储于指定文件夹下;当采集完一定数目的小图像后,拼接线程利用拼接算法进行快速实时的图像拼接;PCB板无缝进入系统时,分板线程通过分板算法进行分板,并将分板后的图像逐步送入检测队列检测。(3)PCB元器件检测模块:该模块首先对待测PCB图像进行矫正从而实现坐标映射,然后进行元器件检测,元器件检测分为存在性检测和极性检测。元器件存在性检测算法设计了RGB图像分割、直方图相似度、结构相似度和模板匹配四种存在性检测算法;元器件极性检测算法主要是针对二极管、插座和电解电容三种有极性的元器件检测,分别设计了基于模板匹配定位的元器件极性检测算法、基于霍夫圆定位的电解电容极性检测方法和基于阈值分割定位的插座极性检测算法。(4)数据记录与展示模块:该模块首先将检测的结果数据实时记录在本地,然后通过搭建的Node服务器将检测的结果数据以Web页面和微信公众号的形式展示给用户。此模块可以让用户远程实时查看本系统检测的结果数据。