PCB质量追溯中孔阵码的编解码系统研究

发布时间：2020-08-12 07:02

【摘要】：PCB广泛应用于各种电子产品,是重要的电子连接件,从个人电脑到手机,甚至是电子玩具,都有用到印刷电路板,可以说它对现在电子行业的发展有着重要的影响作用。为了更好的对产品品质进行管控,需要记录相关生产信息,便于电子产品的全程追溯与质量管控。对于PCB板在产品生产过程中的管控,在PCB板上进行标记信息,如生产批次,字符,条形码等信息成为行业的发展趋势。对于PCB板的质量追溯已经有基于MES的批次管理的解决方案,同时也有结合二维码技术实现的单板追溯方案。但是对于PCB多层板,压合工序后因看不到内层二维码导致内层信息丢失这一问题,现有的二维码追溯系统仍然无法解决。本文通过将追溯信息以孔阵码形式记录在PCB板上的方法,并在压合工序后使用X光检测设备进行检测,实现了PCB板的单板质量追溯,解决了压合工序后内层二维码信息丢失这一问题。本文为此设计了一套用于PCB质量追溯的孔阵码的编解码系统。本文首先根据Datamatrix码的相关特点进行分析,得到了Datamatrix码可以转化为点阵码的结论,紧接着给出了一种点阵码转化为孔阵码的方法。从理论上给出点阵码转化为孔阵码的方法后,进而确定了如何根据机床加工精度计算出孔阵码的相关参数。其次对视觉识别系统的选型进行了研究,同时确定了视觉系统的布局。利用OpenCV开源库,从优化“霍夫梯度法”,到优化凸包算法,再到最后通过孔阵码图像自身产生匹配模板,最终成功完成了孔阵码解码系统的研发。最后利用.NET 4.0结合Zxing库,完成了孔阵码的编码系统的研发,同时将孔阵码编码系统和解码系统整合在一起,完成了整个孔阵码编解码系统的研发。本文整个系统的开发采用模块化设计,使整个系统有更好的扩展性和可维护性。同时,本文在完成系统的研发后,也对系统功能进行能测试,其中解码系统在实验样本下能实现100%的识别率,达到需求效果。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN41;TP391.44
【图文】：

示意图,层压,叠层,示意图

图 1-1 层压后 PCB 叠层示意图Fig.1-1 Schematic diagram of laminated PCB board文采用孔阵码的方式，通过在 PCB 板上打孔的方式（在方法），不仅能够避免在 PCB 板加工的过程中，各种染，也能够保证在多层板压合后也能够查看到二维码信板的全流程追溯。的研究意义研究意义：提出了一种 DATAMATRIX 向孔阵码的转化阵码时所需要钻孔的数量，降低了钻孔所需的生产成本算法，提高了孔阵码检测的效率和准确度；本文的孔阵多层板的全流程追溯问题；对于单面板和双面板，使用信息在 PCB 板加工过程中的损失，保证识别信息的完整

二维码,全流程,流程,节点

图 2-1 二维码追溯流程节点Fig.2-1 Two-dimension code trace process node整个 PCB 二维码全流程追溯系统主要包含了三部分，第一部分是 MES 系统部分，由 MES 系统控制何时赋码和识别；第二部分是激光打孔工艺部分，减少能量消耗并最大程度的提高打孔效率，提高打孔的质量；第三部分是图像识别部分，负责识别出普通光源成像的孔阵码图片和 X 光成像的孔阵码图片。本文的主要工作是负责第三部分，也就是图像识别部分的程序开发和算法研究。本文实验的基本步骤是：首先用激光打孔设备在 PCB 原板上打出 150 个包含已知信息的孔阵码。将原板送往 PCB 加工工厂加工，对每个工序结束后的 PCB板上的孔阵码进行拍照取样，并拿出一部分该工序的样板进行保存，再对剩下的PCB 板进行后续工序加工（比如，经过沉铜电镀的 PCB 板有 130 张，对样板进行拍照取样后，留下 10 张样板，将剩下 120 张样板送去后续工序加工）。对拍到的图片进行初步识别，确认识别的可能性。确认识别的可能性后，对留下的不

序列,图片,二维码,条码

图 2-2 实际孔阵码图片Fig.2-2Actual hole array code picture简介些几何图形（比如矩形、圆等），将它上，用来记录相关的符号信息的图形信息；二维码技术中，利用黑色和白有序序列，不同的 0、1 序列，则代表就能代表不同的字符序列了。不同，二维码可以分为两种类型，一一维条码按一定规则堆叠在一起，就条码一样，所以堆叠式二维码的编码类似，常见的堆叠式二维码有：M(图 2-3、图 2-4)；另外一种是矩阵

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