CN103076342A

CN103076342A - 一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统及其检测方法

Info

Publication number: CN103076342A
Application number: CN2013100172997A
Authority: CN
Inventors: 张开生; 杨武; 周倩
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-05-01

Abstract

一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统，PC机与执行装置相连，执行装置设在生产线上，生产线上设有红外检测器，红外检测器红外射线方向设有背景板，红外检测器下方设有光源，光源的附近设有图像采集器，红外检测器通过图像采集器与PC机相连，检测步骤：1)打开图像采集器采集的图像；2)在VisionAssistant中完成图像预处理的步骤设置；3)提取图像的上边和左边缘，设置上边和左边缘检测区域；4)提取图像的上边和左边的特征边缘后，建立直角坐标系；5)在建立的坐标系中设置矩形待检测区域；6)将采集的图像与未插件的图像比较，识别是否有漏插；7）将模板匹配的结果保存；8）执行装置根据结果阻止不合格的PCB板进入下道工序。本发明具有检测快速、准确率高和成本低的特点。

Description

一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及PCB板检测技术领域，具体涉及一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统及其检测方法。

背景技术

实际生产中，PCB板插件在线检测具有大批量、连续性、重复性等特点，目前，很多工厂主要靠人工检测，这种方式在给工厂增加巨大的人工成本和管理成本的同时，仍然不能保证100％的检验合格率。特别是对于PCB板尺寸较小、精确性要求较高的快速检测，人眼根本无法连续稳定地进行。此外，人工检测无法快速的存储检测信息，也不便于自动处理。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统及其检测方法，具有检测快速、准确率高和成本低的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统，包括有PC机，PC机与执行装置相连，执行装置设在生产线上，生产线上还设有红外检测器和背景板，红外检测器上方设有光源，光源的附近设有图像采集器，红外检测器与图像采集器相连，图像采集器与PC机相连。

所述的PC机内装载LabVIEW模块，LabVIEW模块基于NI Vision Builder检测软件，其安装在PC机中。

所述的光源采用LED光源。照射角度固定，具体设置需根据实际情况而定，光源用于确保采集的图像明亮程度和清晰度一致。

所述的图像采集器包括有CCD摄像头和图像采集卡。

所述的背景板上放置待测的PCB板。

所述的执行装置通过串口与PC机连接。当检测的PCB板出现元器件“漏插”时，执行装置将该PCB板推入不合格产品通道，能有效阻止不合格的PCB板进入下一道工序。

红外检测器安装在生产线上，背景板挡住红外射线，产生红外信号，并将该信号传输给图像采集模块的图像采集卡。光源采用LED光源，其照射方式为前向照明，照射角度固定，具体设置需根据实际情况而定，LED光源用于确保采集的图像明亮程度和清晰度一致。图像采集器进一步包括CCD摄像头和图像采集卡，CCD摄像头获取实时视频后，经过视频接口送到图像采集卡上，视频信号首先进过模数转换，然后送到数字解码器解码。红外检测器产生红外信号，将该信号传输给图像采集器，数字解码器解码产生N个周期的脉冲，在该脉冲的作用下数字化的视频信息被分割成n*m像素的数字图像，并保存在PC机的硬盘中。LabVIEW模块安装在PC机中，进一步包括图像采集、图像预处理、建立坐标系、设置待检测区域、模板匹配、结果存储和串口输出部分，这些部分都是在NI Vision Builder平台上开发设置的，LabVIEW模块对该图像进行模板匹配，即将采集的图像与事先采集的未插件的图像比较，判断PCB板上是否出现元器件“漏插”。在背景板上放置待测的PCB板，背景板应选择与PCB板颜色的灰度值相差较大的颜色，使背景板与PCB板连接处灰度值的可以有明显的突变，一般采用白色的背景板，此外，背景板的高度需要确保能遮挡住红外检测器的红外射线。

LabVIEW模块进一步包括图像采集模块、图像预处理模块、建立坐标系模块、设置待检测区域模块、模板匹配模块、结果存储模块和串口输出模块，这些部分都是在NI Vision Builder平台上开发设置的。

图像采集模块将图像采集器采集的图像提取到LabVIEW平台上。

图像预处理部分包括灰度变换、滤波。

建立坐标系的方法是首先寻找采集图像中PCB板的上边缘和左边缘，在PCB板上边缘和左边缘与背景板连接的地方，其灰度值会有明显的突变。寻找上边缘时，在设置的寻找范围内，从上至下寻找灰度值由小突变到大的边界，该边界即为PCB板的上边缘。按同样的方法，找到左边缘。以两边缘延长线的交点为原点、两边缘为轴线就可以建立直角坐标系。

模板匹配部分就是将采集的图像与事先采集的未插件的图像比较，识别PCB板是否有“漏插”现象。实现方法是：在建立的坐标系中设置待检测区域，比较该区域的图像与事先采集的未插件的图像。

结果存储模块将模板匹配的结果以Excel的形式保存起来。

串口输出模块将模板匹配的结果以串口的形式传输给执行装置。

一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测方法，包括有以下步骤：

步骤1：使用NI Vision Builder中的Simulate Acquisition模块打开图像采集器（3）采集的图像；

步骤2：在Vision Assistant中完成图像预处理的步骤设置，包括灰度变换、滤波；

步骤3：使用Find Straight Edge提取采集图像中PCB板的上边和左边边缘，分别设置好上边和左边的边缘检测区域和边缘极性；

步骤4：提取图像的上边和左边的特征边缘后，在两边缘上各形成两个端点，使用几何分析模块，根据四个点计算出两条特征边缘的交点，以该交点为原点，使用Set Coordinate System建立直角坐标系坐标系，以这种方式建立的坐标系会随着采集的图像PCB板的位置及偏移角度发生变化；

步骤5：在建立的坐标系中使用Create Region of interest设置待检测区域，设置的待检测区域为矩形，在建立的坐标系中的相对位置保持不变，这样使得待检测区域不会随着采集的图像角度发生变化；

步骤6：使用Match Pattern将采集的图像与事先采集的未插件的图像比较，识别PCB板是否有“漏插”现象。

步骤7：结果存储模块使用Data Logging将模板匹配的结果以Excel的形式保存起来，存储的内容可以包括时间、编号、检测结果；

步骤8：串口输出模块使用Serial I/O将模板匹配的结果以串口的形式传输给执行装置，执行装置将阻止不合格的PCB板进入下一道工序。

本发明的优点是：

本发明使得PCB板插件检测更加快速，完全可以替代人眼检测，同时在线检测变得更加自动化，可以智能地检测和控制。本发明的实现主要基于LabVIEW平台中的NI Vision Builder，具有快速开发的特点，程序开发周期短。

附图说明

图1为本发明的整体示意图。

图2为本发明的LabVIEW模块工作流程图。

图3为本发明待检测的PCB板结构示意图。

图4为本发明未插件的PCB板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统，包括有PC机4，PC机4与执行装置5相连，执行装置5设在生产线上，生产线上还设有红外检测器1和背景板6，背景板挡住红外射线，产生红外信号。红外检测器1上方设有光源2，光源2的附近设有图像采集器3，红外检测器1与图像采集器3相连，图像采集器3与PC机4相连。

所述的PC机4内装载LabVIEW模块，LabVIEW模块基于NI Vision Builder检测软件，其安装在PC机中。

所述的光源2采用LED光源。照射角度固定，具体设置需根据实际情况而定，光源用于确保采集的图像明亮程度和清晰度一致。

所述的图像采集器3包括有CCD摄像头和图像采集卡。

所述的背景板6上放置待测的PCB板７。

所述的执行装置5通过串口与PC机连接。当检测的PCB板出现元器件“漏插”时，执行装置将该PCB板推入不合格产品通道，能有效阻止不合格的PCB板进入下一道工序。

红外模块1安装在生产线上，背景板挡住红外射线，产生红外信号，并将该信号传输给图像采集器3的图像采集卡。光源2采用LED光源，其照射方式为前向照明，照射角度固定，具体设置需根据实际情况而定，LED光源用于确保采集的图像明亮程度和清晰度一致。图像采集器3进一步包括CCD摄像头和图像采集卡，CCD摄像头获取实时视频后，经过视频接口送到图像采集卡上，视频信号首先进过模数转换，然后送到数字解码器解码。红外模块1产生红外信号，将该信号传输给图像采集器3，数字解码器解码产生N个周期的脉冲，在该脉冲的作用下数字化的视频信息被分割成n*m像素的数字图像，并保存在PC机的硬盘中。LabVIEW模块4安装在PC机中，LabVIEW模块4对该图像进行模板匹配，即将采集的图像与事先采集的未插件的图像比较，判断PCB板上是否出现元器件“漏插”。在背景板6上放置待测的PCB板７，背景板6应选择与PCB板颜色的灰度值相差较大的颜色，使背景板与PCB板连接处灰度值的可以有明显的突变，一般采用白色的背景板，此外，背景板6的高度需要确保能遮挡住红外传感器的射线。执行装置通过串口与PC机连接，阻止不合格的PCB板进入下一道工序。

参见图2，LabVIEW模块进一步包括图像采集模块、图像预处理模块、建立坐标系模块、设置待检测区域模块、模板匹配模块、结果存储模块和串口输出模块，这些部分都是在NI Vision Builder平台上开发设置的。

图像采集模块将图像采集器3采集的图像提取到LabVIEW平台上。

图像预处理部分包括灰度变换、滤波。

参见图3、4，模板匹配部分就是将采集的图像与事先采集的未插件的图像比较，识别PCB板是否有“漏插”现象。实现方法是：在建立的坐标系中设置待检测区域，比较该区域的图像与事先采集的未插件的图像。

结果存储模块将模板匹配的结果以Excel的形式保存起来。

下面以检测一组PCB板上的电阻是否“漏插”为实施例作进一步说明。

由于一组待检测的PCB板放置在背景板上，放置的角度和位置不同，PCB板在采集的图像中位置和角度也不同，需要建立可以随PCB的位置而变化的坐标系，使得待检测的电阻区域在建立的坐标系中的位置相对不变。

具体包括以下步骤：

步骤1：使用NI Vision Builder中的Simulate Acquisition模块打开图像采集器3采集的图像；

步骤2：采集的图像为彩色图像，需在Vision Assistant中完成图像预处理的步骤设置，包括灰度变换、滤波，处理后的图像效果为灰色图像，参见图3；

步骤3：使用Find Straight Edge提取采集图像中PCB板上边边缘S和左边边缘L，分别设置好上边和左边的边缘检测区域，参见图3，提取上边边缘时，设置检测方向从上到下，边缘极性设置为仅从白到黑，提取左边边缘时，设置检测方向从左到右，边缘极性设置为仅从白到黑；

步骤4：提取图像的上边和左边的特征边缘后，在上边边缘S上形成两个端点S0、S1，在左边边缘L上形成两个端点L0、L1，使用几何分析模块，根据四个点计算出两条特征边缘的交点，以该交点为原点，使用Set Coordinate System建立直角坐标系坐标系，以这种方式建立的坐标系会随着采集的图像PCB板的位置及偏移角度发生变化；

步骤5：在建立的坐标系中使用Create Region of interest设置待检测的电阻区域，设置的待检测区域为矩形，在建立的坐标系中的相对位置保持不变，这样使得待检测区域不会随着采集的图像角度发生变化；

步骤6：参见图3和图４，在建立的坐标系中设置了检测电阻的区域，Match Pattern将该区域内的图像截取出来，同时与图4中事先设置的未插件模板进行模板匹配，若匹配不成功，则表明该区域电阻没有“漏插”，反之，匹配成功则表明该区域电阻“漏插”；

步骤8：串口输出模块使用Serial I/O将模板匹配的结果以串口的形式传输给执行模块，若模板匹配的结果为电阻“漏插”，执行装置将该不合格的PCB板推入不合格产品通道，阻止其进入下一道工序。

Claims

1.一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统，包括有PC机（4），PC机（4）与执行装置（5）相连，执行装置（5）设在生产线上，生产线上还设有红外检测器（1）和背景板（6），红外检测器（1）上方设有光源（2），光源（2）的附近设有图像采集器（3），红外检测器（1）与图像采集器（3）相连，图像采集器（3）与PC机（4）相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统，其特征在于，所述的光源（2）采用LED光源。

3. 根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统，其特征在于，所述的图像采集器（3）包括有CCD摄像头和图像采集卡。

4.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统，其特征在于，所述的背景板（6）上放置待测的PCB板（７）。

5.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测系统，其特征在于，所述的执行装置（5）通过串口与PC机连接，当检测的PCB板出现元器件“漏插”时，执行装置（5）将该PCB板推入不合格产品通道。

6. 一种基于LabVIEW的PCB板插件在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使用NI Vision Builder中的Simulate Acquisition模块打开图像采集器采集的图像；

步骤3：使用Find Straight Edge提取寻找采集图像中PCB板的上边和左边边缘，分别设置好上边和左边的边缘检测区域，提取上边边缘时，设置检测方向从上到下，边缘极性设置为仅从白到黑，提取左边边缘时，设置检测方向从左到右，边缘极性设置为仅从白到黑；

步骤4：提取图像的上边和左边的特征边缘后，在两边缘上各形成两个端点，使用几何分析模块，根据四个点计算出两条特征边缘的交点，以该交点为原点，使用Set Coordinate System建立直角坐标系，以这种方式建立的坐标系会随着采集的图像PCB板的位置及偏移角度发生变化；

步骤6：使用Match Pattern将采集的图像与事先采集的未插件的图像比较，识别PCB板是否有“漏插”现象，在建立的坐标系中设置了检测电阻的区域，Match Pattern将该区域内的图像截取出来，同时与事先设置的未插件模板进行模板匹配，若匹配不成功，则表明该区域元器件没有“漏插”；

步骤7：结果存储模块使用Data Logging将模板匹配的结果以Excel的形式保存起来，存储的内容包括时间、编号、检测结果；

步骤8：串口输出模块使用Serial I/O将模板匹配的结果以串口的形式传输给执行装置，执行模装置将阻止不合格的PCB板进入下一道工序。