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针对柔性电路板的AOI设备运动控制系统研究与设计

针对柔性电路板的AOI设备运动控制系统研究与设计

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作者：郑文秀东北大学

学位级别：硕士

随着信息时代的到来,柔性电路板的需求量大大提高,自动光学检测(Auto Optical Inspection,简称AOI)设备越来越多地应用到了 SMT生产线中。然而,我国AOI产业起步较晚,现有设备多数仅适用于硬板检测,且检测速度及精度不足以满足生产要求... 详细信息

随着信息时代的到来,柔性电路板的需求量大大提高,自动光学检测(Auto Optical Inspection,简称AOI)设备越来越多地应用到了 SMT生产线中。然而,我国AOI产业起步较晚,现有设备多数仅适用于硬板检测,且检测速度及精度不足以满足生产要求。在此背景下,本文研究并设计了针对柔性电路板检测的AOI运动控制系统。系统以Galil运动控制器为核心,通过伺服驱动器驱动精密模组,使之在X、Y平面内快速移动,并精确定位,从而采集待测板的图像。为达到快速取像缩短检测时间的目的,在相机移动路径规划上引入算法:运用改进的迭代自组织算法(Iterative Selforganizing Data Analysis,简称ISODATA),将线路板上所有待测焊点划分聚类,多次迭代得到最少聚类数目;由此转化成旅行商问题(TSP),进而运用遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA),得出最优的路径。为使运动控制系统精确定位,采用采样双闭环进行间隙补偿。其中,伺服电机指令脉冲为10000cts/rev,使电机到达给定位置,采用分辨率1μm的光栅尺读取负载位置,求出位置误差后使控制器命令电机移动到消除此误差的新的旋转位置。除此之外,系统采用C#编程上位机,将待测板信息存储在SQL Server数据库,在获得管理员权限的条件下可对数据库进行增删修改。采用MATLAB和C#混合编程,无需启动MATLAB引擎,通过调用编译文件即可得到路径规划结果,将结果编程为二字节代码直接打包下载到运动控制器,使之完成检测任务。通过调用API,实现了上位机界面对工作台实时数据的监测。通过使用不同规格电路板进行试验,验证了系统的精确高效以及实用性。路径规划算法的运用使系统相比于采用传统的顺序取像再进行图像拼接方式而言,拍照次数减少,相机移动路径缩短,图像处理难度也大大降低,AOI设备的工作效率显著提高。先进的硬件设备结合双闭环、直线插补、“S”曲线平滑处理等控制理论使系统性能稳定,重复定位精度高达±0.01mm,完全达到了自动光学检测需求的水平。

关键词：柔性板检测运动控制系统 AOI 遗传算法路径规划

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