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航天异构元器件检测实验室分布式调度建模与求解

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制造业自动化 2024年第8期46卷 91-99页

作者：张哲党炜冯业为李昕昕中国科学院大学北京100049 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094

精准快速的元器件检测调度是保证航天元器件检测任务按时交付的关键,是航天型号任务按时发射的保障。提出了航天异构元器件检测实验室在分布式环境下的检测任务调度问题,并针对该问题使用改进的三维析取图进行建模,提出了基于图注意力... 详细信息

精准快速的元器件检测调度是保证航天元器件检测任务按时交付的关键,是航天型号任务按时发射的保障。提出了航天异构元器件检测实验室在分布式环境下的检测任务调度问题,并针对该问题使用改进的三维析取图进行建模,提出了基于图注意力网络的策略网络对析取图模型求解。实例分析表明,提出的方法能在较短时间内实现对大规模算例的求解,满足实际应用场景下准确性与求解效率的要求,输出的调度方案可以在降低样品转移成本的同时有效缩短航天元器件检测任务周期。

关键词：元器件检测分布式调度图神经网络强化学习

基于图神经网络的PCB元器件检测与识别算法研究

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基于图神经网络的PCB元器件检测与识别算法研究

作者：巫立勋电子科技大学

学位级别：硕士

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)元器件检测算法作为PCB自动光学检测系统的核心技术,在企业PCB质检、恶意硬件木马排查、PCB逆向工程等场景中都有着广泛的应用,有着巨大的研究和应用价值。目前主流的PCB元器件检测算法存在以下不... 详细信息

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)元器件检测算法作为PCB自动光学检测系统的核心技术,在企业PCB质检、恶意硬件木马排查、PCB逆向工程等场景中都有着广泛的应用,有着巨大的研究和应用价值。目前主流的PCB元器件检测算法存在以下不足:(1)没有充分利用人工设计的PCB图像视觉特征;(2)忽略了元器件布局结构信息有助于提高检测的准确率。基于上述问题,本文针对PCB元器件检测任务,结合图神经网络和目标检测相关理论,围绕PCB视觉特征融合、PCB元器件关系推理两个关键问题展开了深入研究。本文的主要研究内容如下:(1)提出了一个基于多层次特征融合图神经网络的PCB元器件检测算法,其可以高效融合PCB图像的三种视觉特征,并利用得到的融合特征进行PCB元器件检测。首先,为了将视觉特征图像构造成图神经网络中的各个节点,本文使用一个基于图神经网络的特征提取骨干网络提取出视觉特征图像的多个不同尺度特征,并将其构造成多尺度特征节点;其次,为了将三种视觉特征构造的多尺度特征节点进行高效融合,本文利用图神经网络对不同特征节点之间的复杂关系进行建模,从而避免了将特征进行直接融合导致的不同特征之间互相干扰的问题。(2)提出了一个基于关系推理图神经网络的PCB元器件识别算法,其可以从元器件布局结构信息中学习到元器件之间的关系,并利用此关系对PCB上的所有元器件类别进行联合推理。首先,本文先将一块PCB上的所有元器件构造成图的节点,接着使用K近邻算法将位置接近的节点相连接从而将元器件的布局结构信息转换成图的结构信息;其次,本文通过图神经网络的节点消息传递机制让各个节点学习到其邻域内的邻接节点特征和局部图结构信息;最后,各个节点利用学习到的邻域信息对各个元器件类别进行联合推理。(3)针对上述工作中提出的算法,本文在目前规模最大PCB元器件检测数据集FICS-PCB上进行了大量实验,并与其他最先进的算法进行了比较。实验结果表明本文提出的算法检测平均准确率(AP)为0.651,分类平均正确率(Acc)为89.85%,均已超过目前已知的最先进算法,这验证了本文提出算法的有效性。本文创新性地利用图神经网络在特征融合和关系推理方面的优势来解决当前PCB元器件检测算法存在的两个问题。本文提出的算法不仅超过了目前已知的最先进算法,还是目前首个将图神经网络应用在PCB元器件检测任务上的算法。

关键词：印刷电路板元器件检测图神经网络计算机视觉

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元器件检测任务管理的信息化应用研究

电子元器件与信息技术 2023年第1期7卷 56-59+64页

作者：陈泫文陈捷宇刘伟力曾铭衡工业和信息化部电子第五研究所工业装备质量大数据工业和信息化部重点实验室

本文基于元器件检测任务实施的需求，研究信息化在检测任务管理过程中的应用，通过分析全过程管理和全要素管理的需求，围绕功能模块、管理流程、数据结构开展系统设计，并结合现有软件技术，讲解了独立系统、平台构建、微服务思想等三... 详细信息

本文基于元器件检测任务实施的需求，研究信息化在检测任务管理过程中的应用，通过分析全过程管理和全要素管理的需求，围绕功能模块、管理流程、数据结构开展系统设计，并结合现有软件技术，讲解了独立系统、平台构建、微服务思想等三种实现方式。最后通过信息化应用分析，总结了信息化对提高元器件检测任务管理效率、减少沟通成本的意义，实现自动化、智能化、数字化的元器件检测任务管理。

关键词：元器件检测任务管理信息技术信息化软件工程

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基于机器视觉的元器件实时检测系统

基于机器视觉的元器件实时检测系统

作者：闫梦涛浙江理工大学

学位级别：硕士

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PC... 详细信息

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。

关键词： PCB 机器视觉采集拼接分板元器件检测

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PCB板元器件在线实时检测系统研究

PCB板元器件在线实时检测系统研究

作者：陆晓浙江理工大学

学位级别：硕士

印刷电路板（Printed Circuit Board,PCB）元器件缺陷检测是其生产过程中的必经环节。但是,目前国外的PCB板元器件缺陷自动光学检测设备价格高昂,国内此类设备还不够成熟,因此大多数电子企业仍然采用人工目检的方式进行检测,但是由于人... 详细信息

印刷电路板（Printed Circuit Board,PCB）元器件缺陷检测是其生产过程中的必经环节。但是,目前国外的PCB板元器件缺陷自动光学检测设备价格高昂,国内此类设备还不够成熟,因此大多数电子企业仍然采用人工目检的方式进行检测,但是由于人工作业强度高易疲劳,容易造成漏检和误检,且效率低,因此,研发一款低成本、高效率的PCB板元器件缺陷检测设备成为电子企业的迫切需求。基于此,本文对PCB板元器件在线实时检测系统进行研究,实时获取插件线上的PCB图像,并对获取的图像进行处理、分析,进而得到PCB板元器件缺陷的检测结果。本文的主要工作内容如下:（1）研究PCB板拼接算法,为解决快速匹配拼接算法得到的图像存在明显拼痕的问题,通过研究ORB特征点匹配算法并分析其优缺点,本文提出了基于限定区域改进的ORB拼接算法,减小了拼接误差。该算法通过限制采样区域提高特征点采集效率,且约束特征点匹配距离进而加速特征点的匹配,提高拼接效率;（2）通过对PCB板元器件特性的研究,将元器件归纳为两类:极性元件与非极性元件。为解决彩色元器件阈值分割时对模板元器件信息依赖性强的问题,本文提出了基于颜色通道差分的阈值分割算法,仅通过自身三通道的灰度均值差异进行差分,降低模板依赖性;针对白色及高亮元件与底板白色丝印不易分割的问题,本文提出了基于BCG的阈值分割算法,提高了元器件与丝印的对比度,进而实现有效分割;针对二极管极性检测时灰度模板匹配不佳的问题,本文提出了基于目标外形特征的几何匹配算法,该算法融合边缘曲线提取与几何特征提取的特点,具有良好的匹配效果;电解电容极性检测时,针对传统最小二乘法对缺陷圆拟合不佳的问题,本文提出了基于亚像素边缘的最小二乘法圆拟合算法,解决凸、凹缺陷圆的拟合问题;（3）通过对DM码与QR码的研究,根据DM码具有丰富黑白块的特征设计了基于角点密度的DM码定位算法,并结合暗通道原理解决了成像过程中的过曝问题,增强了图像对比度,提高了识别率;针对QR码的定位符设计基于回字定位符的QR码定位算法,并结合多阈值分割算法解决了高元器件对QR码造成的阴影导致阈值分割不佳的问题;（4）测试结果分析及数据记录,对本系统的功能进行测试验证,统计每一个模块的准确率,并将检测数据以Excel的形式记录于本地,并通过局域网将数据传输至服务器中的数据库,并对数据进行整理和分析。

关键词： PCB 视觉检测图像采集图像拼接元器件检测二维码定位

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电路板质量检测系统

电路板质量检测系统

作者：丁迪浙江理工大学

学位级别：硕士

随着现代化电路板制造行业的迅猛发展,电路板产品趋向复杂化、精密化,传统的电路板检测系统远不能达到对产品检测的准确性和可靠性的要求,自动化、智能化的电路板质量检测系统已成为迫切需要。针对这一现状,本文根据自动光学检测和功能... 详细信息

随着现代化电路板制造行业的迅猛发展,电路板产品趋向复杂化、精密化,传统的电路板检测系统远不能达到对产品检测的准确性和可靠性的要求,自动化、智能化的电路板质量检测系统已成为迫切需要。针对这一现状,本文根据自动光学检测和功能测试的原理,运用机器视觉技术,研制了一种电路板质量检测系统,该系统能实时稳定地对电路板表面的元器件漏焊及错焊缺陷和LED屏幕显示缺陷进行自动检测。本文根据系统的功能分析得出的总体设计方案,完成了整个系统软硬件平台的搭建和相关图像检测算法的研究与实现。实验结果分析表明,文章提出的方法是可行和有效的。本系统的主要研究内容如下:(1)硬件平台设计方面,主要包括图像采集模块和LED驱动模块。图像采集模块由高像素的VTX500CPS工业相机、VTEM0616MP5镜头和COP-150W同轴光源组成,通过设置相机参数以保证图像成像质量,实现对待检测电路板图像的实时采集、传输;LED驱动模块主要由PST系列的可编程电源及RS232串口电路和供电电路组成,实现对待检测电路板供电,从而将电路板表面的LED屏幕点亮,为系统进行LED屏幕缺陷检测做好硬件准备。(2)软件平台设计方面,主要包括了图像采集软件、LED检测软件和元器件检测软件。根据各个软件的处理流程,通过Labview编程实现软件界面和框架的设计,Matlab编程实现软件的图像处理算法。(3)图像前期处理方面,主要包括图像预处理、特征提取、ROI提取等步骤,实现待检测元器件或LED屏幕的提取。图像预处理,主要是对图像进行灰度化、增强和平滑的处理;特征提取,主要是利用Harris算子的角点检测算法来提取角点;ROI提取,主要是提出了一种根据角点坐标确定ROI区域的方法,从而提取出待检测元器件或者LED屏幕所在区域的图像。(4)缺陷检测方面,主要包括了图像匹配、图像对比、阈值分割、Hough变换等步骤。其中,对于LED屏幕的显示缺陷和元器件漏焊的缺陷检测中,通过利用基于灰度相关的模板匹配方法,并结合简化的SSDA匹配算法计算相似度,最后通过经验阈值判断缺陷是否存在,并通过对图像进行异或对比处理和形态学腐蚀操作,得到最终的缺陷图像;对于电容等元器件错焊的缺陷检测中,提出一种基于自适应阈值分割的电容极性判断方法;对于芯片等元器件的错焊缺陷检测中,提出一种利用等步长Hough变换判断芯片焊接方向的方法。(5)最后,对带有不同缺陷种类的电路板分别进行LED缺陷和元器件缺陷的检测,同时每种情况取一定数目的电路板反复进行检测,得到实验结果。根据实验结果的总结与分析,得出系统检测时间在1秒以内,检测准确率达到90%以上,论证了该系统应用于工业化流水线检测的可行性。

关键词：电路板 LED检测元器件检测 ROI提取 Hough变换

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基于改进故障字典的电路板检测系统实现

科学技术创新 2021年第21期 158-159页

作者：刘光硕邓自宁王林飞北方民族大学计算机科学与工程学院宁夏银川750000

在企业中,电路板的故障检测与维修一直是一个棘手的问题。传统的万用表检测存在效率低下且容易误测的缺点,无法满足企业高效生产的需求。根据上述问题,本文介绍了基于改进故障字典的电路板检测系统。本系统通过化整为零的检测策略将电... 详细信息

在企业中,电路板的故障检测与维修一直是一个棘手的问题。传统的万用表检测存在效率低下且容易误测的缺点,无法满足企业高效生产的需求。根据上述问题,本文介绍了基于改进故障字典的电路板检测系统。本系统通过化整为零的检测策略将电路板中各不相同的复杂电路检测转化为相同的元器件检测,增加了系统的通用性。通过将检测的数据进行二值化处理来构建更精简、查找速度更快的故障字典,提高了检测效率。

关键词：故障检测改进故障字典电路板检测元器件检测

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声光延时控制电路的制作

电子测试 2009年第4期20卷 90-94页

作者：王晓静甘肃畜牧工程职业技术学院甘肃武威733006

本文从电路功能、材料、元器件识别与检测、单元电路分析、整机工作原理、制作、电路调试与检测、数据与分析等几个方面介绍了声光延时控制电路的制作过程,在制作时侧重于元器件的测试与单元电路分析,可以使制作者在进行电路调试与检测... 详细信息

本文从电路功能、材料、元器件识别与检测、单元电路分析、整机工作原理、制作、电路调试与检测、数据与分析等几个方面介绍了声光延时控制电路的制作过程,在制作时侧重于元器件的测试与单元电路分析,可以使制作者在进行电路调试与检测时运用相关的理论知识自行排除故障。采用这种方法制作声光延时控制电路既能够满足控制要求又避免盲目性,通过电路制作还可以逐步培养制作者分析与解决问题的能力。

关键词：声光延时控制电路制作过程元器件检测单元电路

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“教学做一体化”教学模式的研究

教育教学论坛 2015年第24期 215-216页

作者：孙小小邱晓华翁其华温州科技职业学院浙江温州325006

通过对高职院校《元器件检测与焊接技术》教学现状的分析,结合"教学做一体化"教学模式的内涵,提出"教学做一体化"教学模式在该课程中的应用,得出教学内容项目化、教学场所一体化、教学设计科学化、教学评价多元化的教学模式以及取得的... 详细信息

通过对高职院校《元器件检测与焊接技术》教学现状的分析,结合"教学做一体化"教学模式的内涵,提出"教学做一体化"教学模式在该课程中的应用,得出教学内容项目化、教学场所一体化、教学设计科学化、教学评价多元化的教学模式以及取得的教学效果。

关键词：教学做教学模式一体化元器件检测