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印刷电路板BGA器件缺陷的X射线检测与特征识别

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印刷电路板BGA器件缺陷的X射线检测与特征识别

作者：曲肇文中北大学

学位级别：硕士

本文针对X射线印刷电路板中BGA器件焊点缺陷检测的相关要求,研究基于X射线成像系统的缺陷检测及识别技术。在印刷电路板检测领域中,由于BGA封装器件下焊点不可见而引起焊接缺陷的典型问题,将导致焊点中含有连焊、气孔、虚焊等缺陷,影响... 详细信息

本文针对X射线印刷电路板中BGA器件焊点缺陷检测的相关要求,研究基于X射线成像系统的缺陷检测及识别技术。在印刷电路板检测领域中,由于BGA封装器件下焊点不可见而引起焊接缺陷的典型问题,将导致焊点中含有连焊、气孔、虚焊等缺陷,影响电路板产品的安全和质量,所以BGA焊点缺陷的检测分析十分重要。传统胶片X射线缺陷图像的检测受评片人工的经验的和技术素质影响。胶片图像检测具有操作复杂、效率低、胶片影片不易保存、检测过程非自动化等特点,因此采用X射线数字实时检测系统在线检测与评判,可以有效地降低人工评片引起的失误,从而使在线检测工作标准化、规范化、客观化。根据X射线检测成像原理,本文搭建一个高分辨率X射线BGA焊点缺陷自动检测系统,实现BGA焊点缺陷的自动检测与自动评定缺陷的性质,最后对焊点质量进行评定。为解决X射线焊点检测图像中存在大量随机噪声并且亮度低等问题,提出了一种帧积分叠加降噪方法有效去除了随机噪声并且最大限度的保留了原始图像中的信息。使用图像增强技术来增强图像的现实效果。为缺陷特征的自动提取奠定了基础。根据BGA器件焊点缺陷类型对缺陷分类。提取连通域个数、区域重心、连通域周长面积、周长面积比等特征向量,使用统计模式识别的方法建立分类器对特征选取判断分类。最后使用了统计识别的方法对射线BGA焊点图像中的缺陷进行识别。通过理论与先验知识的结合,设定分类器,输入实验数据使分类器学习得到训练结果,不断校正分类器训练结果,直到得到理想的分类效果。通过实验结果数据表明统计识别方法能够有效识别缺陷,并且有较高的正确率,算法效率较高。

关键词：焊点图像特征提取缺陷识别统计识别

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电阻点焊焊点压痕深度的预测模型

电阻点焊焊点压痕深度的预测模型

作者：刘兴刚兰州理工大学

学位级别：硕士

传统生产中,焊接质量是通过稳定焊接工艺参数和焊后检验来保证的。目前,采用的人工目测检查焊点外观质量的方法存在诸多问题,严重影响了生产效率。焊点压痕作为评价焊点质量的指标之一,它与焊点质量有着密切的关系。研究表明,电极位移... 详细信息

传统生产中,焊接质量是通过稳定焊接工艺参数和焊后检验来保证的。目前,采用的人工目测检查焊点外观质量的方法存在诸多问题,严重影响了生产效率。焊点压痕作为评价焊点质量的指标之一,它与焊点质量有着密切的关系。研究表明,电极位移信号和焊点表面图像都蕴藏着大量的焊点质量信息。文中以电极位移信号和焊点表面图像两大信息源,基于支持向量机（Support Vector Machine, SVM）,将预测焊点压痕深度作为研究目标,开展了以下研究工作:（1）搭建以激光位移传感器、DA-5型位移传感器、AC6115AD卡、Rogowski线圈为核心的信号采集系统。实现了焊接过程的焊接电流、电极间电压、电极位移的信号采集。采用激光位移传感器方法获取的电极位移信号,具有很好的重复性,不但可以监测焊接电流、电极压力等工艺参数对焊点质量的影响,而且可以表征点焊接头的熔核形成过程;（2）搭建以激光传感器、测量装置、计算机系统为核心的焊点压痕深度测量试验系统。研究了焊接电流,电极压力、电极位移信号等参数与焊点压痕深度的相关性。基于电极位移信号,提取了表征焊点压痕深度的特征参量h;（3）研究了基于数字图像的焊点压痕深度表征方法。针对电阻点焊接头,分别采用迭代法和OSTU法对获取的接头表面数字图像中焊点区域进行了分割。研究表明,采用迭代法分割可得到较满意的二值图像。基于焊点表面图像提取了能够反映焊点压痕深度的特征参量一环面积S、二环面积S、总面积S、总面积与一环面积比例系数l、总面积与二环面积比例系数l2,其中S、S、l与焊点压痕深度相关性比较大,可以作为预测焊点压痕深度的特征参量;（4）建立了基于SVM的焊点压痕深度预测模型。探索了两种压痕深度预测方法:其一,建立了以特征参量h、焊接电流I和电极压力F作为输入向量,焊点实际压痕深度hT作为输出向量的SVM在线预测模型。其预测结果和实测压痕深度的相关系数达到0.8955;其二,建立了以焊点图像压痕深度特征参量（S、S、l）、焊接电流I和电极压力F作为输入,以hT作为输出的SVM预测模型。其预测结果和hT相关系数达到0.9958。研究结果表明,建立的SVM预测模型可以实现压痕深度的预测,模型2比模型1的预测结果更加理想。

关键词：电阻点焊电极位移焊点图像压痕深度 SVM 回归预测

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电阻点焊电极头磨损程度的监测

电阻点焊电极头磨损程度的监测

作者：徐祥建兰州理工大学

学位级别：硕士

电阻点焊具有能量集中、变形小、生产效率高、易于实现自动化等特点，使其成为轿车车身装配过程中不可缺少的连接方法。在点焊过程中，电极发生磨损是不可避免的，当电极磨损程度不大时，对焊点质量的影响不明显，但当磨损达到一定程度... 详细信息

电阻点焊具有能量集中、变形小、生产效率高、易于实现自动化等特点，使其成为轿车车身装配过程中不可缺少的连接方法。在点焊过程中，电极发生磨损是不可避免的，当电极磨损程度不大时，对焊点质量的影响不明显，但当磨损达到一定程度时，就会严重影响焊点的质量，甚至造成焊件被烧穿。电极磨损主要表现为电极端面形态的变化。而焊点压痕是电极头在工件表面上，由热、力、电共同作用的结果，因此，焊点压痕的形状特征可间接地反映电极头端面的状态。文中以评判电极头的磨损程度为目标，基于支持向量机(SupportVector Machine, SVM)，以焊点压痕的表面图像为信息源，对电极头磨损程度的预测开展了以下的研究工作： 1)搭建了以激光位移传感器、专用测量装置、计算机等为核心的电极头磨损程度测量系统。探索了一种网格化的多点多次测量电极头端面状态的方法，其测得的高度值h可表示电极头端面的状况。通过对其与对应位置的新电极头端面高度值的比较，其结果表明了随着焊接个数的增加，电极头端面高度的变化越大，即表明了电极头磨损程度也越大。由于电极头端面高度的变化值Δh可以反映电极头磨损程度的状况，因而，提取了电极头端面平均高度变化值ΔH即平均球面下降量用于表征电极头的实际磨损程度。 2)搭建了焊点图像采集装置，确保在同一条件下获取焊点压痕的表面图像。对采集的焊点图像进行灰度和直方图的分析，采用迭代法和OSTU法对焊点的表面数字图像进行分割，结果表明了采用迭代法分割可得到较满意的二值图像;基于焊点表面图像提取了能够反映电极头磨损程度的特征参量中心圆面积S0、与中心圆紧邻的一环面积S、电极头与工件的直接接触区面积S、中心圆面积S0与接触区面积S的面积变化率K1，其中S、S、K与电极头平均球面下降量ΔH相关性比较大，可以作为预测电极头磨损程度的特征参量。 3)建立了以焊点压痕表面图像的特征参量(S、S、K)作为输入向量，以实际测定的电极头平均球面下降量ΔH作为目标向量的电极头磨损程度的SVM预测模型。所建模型的回归预测结果的相关系数达到0.9907，均方误差为0.0238，表明了采用焊点压痕特征参数可以监测电极头磨损导致的球面下降量，建立的SVM预测模型能够实现电极头磨损程度的评估。

关键词：电阻点焊电极磨损激光测量焊点图像支持向量机回归预测

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BGA焊点缺陷的自动检测与识别技术的研究

BGA焊点缺陷的自动检测与识别技术的研究

作者：赵晓霞中北大学

学位级别：硕士

BGA是一种球栅阵列封装器件，广泛应用于印刷电路板中，但由于BGA封装器件下焊点不可见，从而对焊接引起的缺陷检测显得尤为困难。文中就针对BGA焊点缺陷的检测，设计了一套基于X射线的印刷电路板（PCB）检测的机械系统，研究了BGA焊点... 详细信息

BGA是一种球栅阵列封装器件，广泛应用于印刷电路板中，但由于BGA封装器件下焊点不可见，从而对焊接引起的缺陷检测显得尤为困难。文中就针对BGA焊点缺陷的检测，设计了一套基于X射线的印刷电路板（PCB）检测的机械系统，研究了BGA焊点缺陷的自动检测与识别的方法。根据X射线检测的原理，设计了一套基于X射线的PCB检测的机械系统。通过调节系统各部分器件之间的距离，选择最佳距离，从而使得采集的图像效果最好。在图像预处理方面，采用了基于小波的自适应阈值法去噪，有效地去除了图像中的噪声;针对X射线图像中的动态范围小，对比度差的问题，采用了基于偏微分方程的图像增强方法，在增强图像对比度的同时较好的保护图像的边缘细节。本论文采用了基于变分水平集的分割方法，将BGA焊点及其内部的缺陷分割出来，实验证明，该方法抗噪能力强，能够得到边缘信息和轮廓特征，具有良好的分割效果。最后使用统计模式识别的方法对BGA焊点图像中的缺陷进行识别。根据BGA焊点缺陷的特征，选择焊点的面积、周长、周长面积比等特征参数作为特征向量，采用了基于决策树分类的方法，将各缺陷进行分类学习训练，形成分类器。实验结果表明，统计模式识别方法能够有效准确的识别BGA焊点图像中的缺陷。

关键词：焊点图像图像分割特征提取缺陷