大幅面柔性印刷线路板缺陷在线视觉检测系统

发布时间：2017-10-02 09:06

  本文关键词：大幅面柔性印刷线路板缺陷在线视觉检测系统

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【摘要】：柔性印刷线路板,是指以聚亚胺、聚酯薄膜为基材的一种可弯曲或卷折的印刷线路板,具有柔性好、环保等优点,被广泛应用在电子自动化、智能设备、消费电子、电脑、通讯中。由于自然及生产环境等因素,线路板易产生短路、断路、凸起、残缺等几类缺陷。目前,企业主要采用人工检测方法,具有成本高、效率低、准确率低等缺点。因此,本文根据生产企业需求,针对目前大幅面柔性印刷线路板实际缺陷情况,研制了缺陷在线视觉检测系统。该检测系统首先选择适当参数的硬件设备,设计并研制了大幅面柔性印刷线路板缺陷在线视觉检测硬件系统,即线路板成像系统,主要研究成像系统分辨率、灵敏度与速度之间的相互制约因素,分析光源位置、光源角度对成像质量的影响,生产线非匀速状态下采集图像的失真问题,通过分析、实验,给出优化的整体解决方案。其次,研究从印刷线路板CAD文件到标准印刷线路板图像的转换方法,即从CAD图纸的DWG格式,经CAM350软件到Gerber文件格式,再从Gerber文件格式读取数据,CAD空间到图像空间的坐标变换,生成电路板标准图像,并得到线路标准尺寸及坐标信息。最后,利用线路板标准尺寸确定基于Gerber文件的局部匹配缺陷检测算法,包括标准图像到待检测图像的映射、银线的局部配准、缺陷的检测,并实现从图像空间坐标到印刷机物理坐标的转换,以进行相应的修补工作。根据设计制作出检测系统样机,并通过现场测试,证明所设计的检测系统平均扫描时间为346ms,基于Gerber文件的缺陷检测算法平均检测时间为2338ms,平均准确率高达91.13%。从CAD文件到标准印刷线路板图像的转换属于检测之前的工作,不占用检测时间。该检测系统能够有效检测出线路板上常见的几类缺陷,实现高效在线实时检测。
【关键词】：大幅面柔性印刷线路板 线路缺陷检测 Gerber文件
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景与研究意义9-12
• 1.1.1 课题背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-12
• 1.2 国内外柔性印刷电路板缺陷在线检测研究现状综述12-13
• 1.2.1 电路板自动检测设备研究现状12
• 1.2.2 柔性电路板缺陷检测算法研究现状12-13
• 1.3 课题主要工作与论文组织结构13-15
• 1.3.1 课题主要工作13-14
• 1.3.2 论文组织结构14-15
• 第2章 大幅面柔性印刷线路板缺陷在线检测硬件系统设计15-32
• 2.1 在线检测硬件系统方案设计15-18
• 2.1.1 系统设计原则15
• 2.1.2 大幅面柔性印刷线路板缺陷在线检测系统构成15-17
• 2.1.3 在线检测系统相关设备参数分析17-18
• 2.2 大幅面柔性线路板成像的高分辨、高速和图像亮度的矛盾18-21
• 2.2.1 摄像机与采集图像分辨率、图像亮度和采集速度的关系18-20
• 2.2.2 光学镜头与摄像机的关系20-21
• 2.3 光源类型及光照角度对成像对比度的影响21-25
• 2.3.1 光源选型22
• 2.3.2 光照角度对图像成像对比度的影响22-25
• 2.4 非匀速状态下采集图像的失真问题与摄像机行触发方式的关系25-28
• 2.4.1 图像采集卡的选择25-26
• 2.4.2 光栅尺与图像采集卡触发脉冲输入的接口电路设计26-28
• 2.5 生产线运动平台速度、相机增益对成像效果的分析28-29
• 2.6 实验结果与分析29-31
• 2.6.1 实验条件29
• 2.6.2 测试结果与分析29-31
• 2.7 本章小结31-32
• 第3章 从CAD文件获取柔性印刷线路板标准图像的方法研究32-45
• 3.1 从CAD系统文件到Gerber文件32
• 3.2 Gerber文件概述32-35
• 3.2.1 Gerber文件简介32
• 3.2.2 Gerber文件格式与结构32-35
• 3.3 Gerber文件与柔性印刷线路板标准图像之间的关系35-36
• 3.4 解析模块设计36
• 3.5 Gerber文件解析部分36-39
• 3.5.1 词法分析37
• 3.5.2 参数提取37-39
• 3.5.3 坐标提取39
• 3.6 Gerber图像图形光栅化39-43
• 3.6.1 图形数据归类40
• 3.6.2 图形光栅化40-43
• 3.7 柔性印刷线路板标准图像的生成43-44
• 3.7.1 绘制表面的确定43
• 3.7.2 坐标系变换43
• 3.7.3 绘制图像43-44
• 3.8 本章小结44-45
• 第4章 基于Gerber文件的大幅面柔性印刷线路板缺陷检测算法45-60
• 4.1 图像预处理45-46
• 4.2 标准图像到待检测柔性印刷线路板图像的映射46-50
• 4.2.1 标准图像定位框参数的提取46
• 4.2.2 待检测线路板图像定位框参数的提取46-48
• 4.2.3 标准图像到待检测图像的映射48-50
• 4.3 基于局部匹配的缺陷检测50-55
• 4.3.1 图像局部校正寻找线路最佳匹配位置50-51
• 4.3.2 断路检测与识别51-52
• 4.3.3 短路检测与识别52-54
• 4.3.4 凸起检测与识别54-55
• 4.3.5 残缺检测与识别55
• 4.4 缺陷坐标输出55-58
• 4.4.1 图像坐标系与印刷机物理坐标系的坐标转换55-57
• 4.4.2 数据输出57-58
• 4.5 实验结果与分析58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第5章 结论60-61
• 参考文献61-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

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