基于机器视觉的废弃电路板贴片元件定位系统设计

发布时间：2020-06-21 20:05

【摘要】：随着社会经济向智能化电子化方向发展,电子产品需求在日益增长,电子电器产品更新换代周期在逐渐缩短,废弃家电、手机等电子废弃物的数量也在与日俱增,成为全世界头痛的环境保护问题。目前,绝大多数废弃电路板处理是整块破碎,回收利用其中贵金属和塑料。实际上,废弃电路板上的很多电子元器件仍旧性能完好,远未达到电子元件的报废年限,完全可以二次使用。几十克芯片的再利用,一方面是电子元件再利用,有利于环境保护和节约资源,另一方面,其产生的经济效益远大于成吨垃圾破碎处理产生的经济效益,有利于推动电子废弃物资源化再利用技术进步。因此,废弃电路板电子元器件的无损拆卸回收再利用研究成为国内外电子废弃物处理领域关注的热点问题。要保障被拆解芯片的外观及性能完好,精准定位拆卸是关键,该文研究废弃电路板电子元件拆卸中芯片的自动精准定位问题。首先,根据废弃电路板贴片元件的定位要求,设计了一套软硬件结合的机器视觉系统,硬件部分由工业相机、镜头、图像采集传输线缆、光源、计算机等组成,软件主要分为图像采集、图像预处理、模板制作、定位/坐标测量、结果输出这几部分。其次,由于摄像机采集到的图像通常不能直接应用于实现各种功能的图像处理,图像灰度变换、噪声滤除和图像增强是图像预处理的重要环节,该文研究了经典的图像预处理算法,并分析了各自的优点和不足,给出相应算法通过编程实现的效果。再次,由于要对定位后贴片元件的坐标进行测量,且要求具有较高的定位精度,该文考虑镜头径向畸变的影响,在对废弃电路板上贴片元件进行定位测量前,建立非线性系统模型,采用一种基于LabVIEW的标定方法对相机进行了标定,确定了计算机图像坐标系与世界坐标系的转换关系,并通过标定实验分析证明了该标定方法标定精度的可靠性。在图像预处理和标定信息获取后进入定位测量阶段,根据贴片元件特点,选择基于灰度的模板匹配定位算法;为保证图像旋转后贴片元件也能与模板图像匹配,提出一种改进的模板匹配定位算法,在匹配定位过程中采用旋转模板图像以产生不同方向模板匹配方法,提高了芯片定位精度和准确率。最后,应用该文设计的系统软件对贴片元件定位进行了实验研究,实验结果表明,贴片元件定位耗时基本在0.5s以内,定位精度高,且定位准确率达90%以上;同时设计了废弃电路板贴片元件拆卸平台的控制系统,通过基于视觉定位坐标的拆卸实验进一步验证了定位精度的可靠性。
【学位授予单位】：上海第二工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;TN41;X705

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