基于FPGA的贴片机视觉系统设计与算法研究

发布时间：2017-09-04 06:25

  本文关键词：基于FPGA的贴片机视觉系统设计与算法研究

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【摘要】：机器视觉系统是贴片机最为重要的组成部分之一。其主要功能是对电路板进行定位和待贴装元件进行纠偏。传统的贴片机是采用机械爪抓取待贴片元件,缺点是容易损伤元件、速度较慢,并且只对一种类型的阻容器件适用,对集成度较高的IC贴片元件适应性差。针对此问题,本文进行了一种基于FPGA的贴片机视觉系统设计与贴片头定位、片状元件纠偏算法研究。本文研究的视觉系统以FPGA作为主控器,利用CMOS图像传感器进行图像采集,结合USB2.0进行图像的传输,采用FPGA图像处理技术对目标进行定位与纠偏算法研究,将检测结果通过CAN总线传输至贴片机运动控制系统。经实验结果表明该系统稳定、可靠,其最终实现贴片速度为5000片/小时;贴片精度为±0.02mm。
【关键词】：FPGA 贴片机 贴片头定位 元件纠偏
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 引言8
• 1.2 课题来源及研究目的和意义8-9
• 1.3 国内外贴片机发展现状9-10
• 1.3.1 国外贴片机发展现状9-10
• 1.3.2 国内贴片机发展现状10
• 1.4 本文的主要研究内容和技术指标10-11
• 1.4.1 本文的主要研究内容10-11
• 1.4.2 主要技术指标11
• 1.5 本章小结11-12
• 第2章 基于FPGA的数字图像处理技术12-22
• 2.1 FPGA选型和设计流程12-14
• 2.1.1 FPGA选型12-13
• 2.1.2 FPGA设计流程13-14
• 2.2 数字图像表达方法14-15
• 2.3 图像滤波15-19
• 2.3.1 均值滤波16-17
• 2.3.2 中值滤波17-18
• 2.3.3 高斯滤波18
• 2.3.4 效果对比18-19
• 2.4 图像二值化19-20
• 2.5 边缘检测20-21
• 2.5.1 边缘技术原理20
• 2.5.2 梯度算子20-21
• 2.5.3 效果对比21
• 2.6 本章小结21-22
• 第3章 贴片机视觉系统硬件设计22-36
• 3.1 贴片机视觉系统组成与功能22-23
• 3.2 贴片机视觉系统工作流程23-24
• 3.3 贴片机视觉系统电路设计24-31
• 3.3.1 FPGA模块设计24-26
• 3.3.2 CMOS图像采集模块设计26-29
• 3.3.3 图像传输模块设计29-30
• 3.3.4 通讯模块设计30-31
• 3.4 照明模块设计31-33
• 3.4.1 纠偏相机照明模块设计32-33
• 3.4.2 定位相机照明模块设计33
• 3.5 工业镜头选型33-35
• 3.5.1 纠偏相机镜头选型33-34
• 3.5.2 定位相机镜头选型34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 贴片头定位算法研究36-45
• 4.1 机器视觉定位技术36
• 4.2 PCB板MARK点识别36-40
• 4.2.1 MARK点分类36-37
• 4.2.2 MARK点轮廓的形状匹配37-40
• 4.3 贴片头定位算法实现40-43
• 4.3.1 PCB板元件位置计算40-43
• 4.4 定位程序设计43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 片状元件纠偏算法研究45-61
• 5.1 片状元件纠偏技术45-47
• 5.1.1 元件偏移的种类45-46
• 5.1.2 纠偏原理46-47
• 5.2 片状元件纠偏算法实现47-55
• 5.2.1 片状元件轮廓描述47-53
• 5.2.2 形状匹配53
• 5.2.3 获取元件偏差53-55
• 5.3 纠偏程序设计55-56
• 5.4 系统实验和实验结果分析56-60
• 5.4.1 实验装置和步骤56-57
• 5.4.2 定位实验57-58
• 5.4.3 纠偏实验58-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第6章 总结与展望61-62
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 附录：硕士期间研究成果65

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本文编号：789874