CN103308524A - Pcb自动光学检测系统 - Google Patents

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CN103308524A CN 201110380943 CN201110380943A CN103308524A CN 103308524 A CN103308524 A CN 103308524A CN 201110380943 CN201110380943 CN 201110380943 CN 201110380943 A CN201110380943 A CN 201110380943A CN 103308524 A CN103308524 A CN 103308524A
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陈婵歌
许婷
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Xian Zhongke Maite Electronic Technology Equipment Co Ltd
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Abstract

PCB自动光学检测系统，其特征在于，该系统包括光学照明系统、精密运动平台控制系统、图像采集系统、控制系统、图像处理系统五部分构成，所述图像采集系统连接控制系统，控制系统连接图像处理系统，所述的精密运动平台控制系统包括二维工作台和运动控制器，所述的图像采集系统包括CCD摄像机和视频采集卡，所述的图像处理系统通过计算机完成对PCB板缺陷的检测以及图像显示功能，整个系统检测过程都是在PC上位机上通过操作系统软件完成对采集运动的控制以及图像采集、识别处理，实现了高速、精确的PCB缺陷检测，具有较好的实时性和准确性。

Description

PCB自动光学检测系统
技术领域
本发明涉及一种PCB缺陷检测系统，特别是涉及一种结合光学原理的PCB自动光学检测系统。
背景技术
随着光电子、通信、计算机、机械、材料等行业的飞速发展，印刷电路板这一行业也迅速发展起来，在现代电子及通信产品中，PCB几乎随处可见，小到一个芯片，大到超大集成电路板，PCB产业具有强大的生命力，是现在以及未来电子行业中的支柱产业，同时，PCB行业的迅速发展对PCB的质量提出了更高的要求，为了生产高质量的PCB，必须对PCB进行检测，现有检测系统效率低下。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供PCB自动光学检测系统，该系统通过结合软硬件结构和系统软件实现了高速、精确的PCB缺陷检测，具有较好的实时性和准确性。
本发明采用的技术方案为：
PCB自动光学检测系统，其特征在于，该系统包括光学照明系统、精密运动平台控制系统、图像采集系统、控制系统、图像处理系统五部分构成，所述图像采集系统连接控制系统，控制系统连接图像处理系统；
所述的照明系统采用高亮度的激光二极管，照射待检PCB；
所述的精密运动平台控制系统包括二维工作台和运动控制器，运动控制器控制二维工作台的运动，实现待检PCB的二维定位；
所述的图像采集系统包括CCD摄像机和视频采集卡，将待检PCB的图像通过光学系统成像后，将数据信息经过放大处理后转换成相应的电信号输出并保存在视频采集卡中；
所述视频采集卡与控制系统相连接，最后将信息传递给图像处理系统；
所述CCD摄像机采用高分辨率的线阵CCD， 
所述视频采集卡采用APX-334卡，作为一种高速图像数据缓冲器，通过它可以实时采集CCD输出的图像数据，并传送给PC上位机；
所述的控制系统采用单片机来控制二维工作台的运动并通过RS232口与上位机通讯；
所述的图像识别检测系统作为系统图像检测与处理的核心，该系统运行在Windows操作平台，可以完成图像的去噪处理、增强处理、拼接处理以及图像缺陷的快速识别，通过该系统软件的处理，可以给操作者展现出一幅清晰的图像，方便操作者完成对PCB板的锡膏印刷情况、焊点缺陷以及零件缺陷的检测；
整个系统通过光学照明系统的发光源给PCB提供高亮度的照明，用CCD摄像机拍摄所被检PCB的局部，通过CCD图像传感器光学成像后，经过与PC上位机相连接的视频采集卡采集后将数据信息经过PCI接口传送给PC上位机后，经过PC上位机对采集的图像数据进行放大处理后转换成相应的电信号输出而得到最终输出的PCB图像，该系统通过计算机软件完成对PCB板缺陷的检测以及图像显示功能。整个系统都是在控制系统的控制下完成对采集运动的控制以及图像采集。
本发明的有益效果是：该PCB自动光学检测系统具有人性化的设计理念，通过系统自检和设备监测及缺陷检出等处理，对比前后双重互补去噪使得系统具有较好的抗干扰能力和稳定性，另外，计算机软件功能模块化、硬件电路的模块化使得系统具有较好的扩展性和自适应性；为系统监测和缺陷分析提供了一定的交互性，提高了系统的智能性。事实证明该系统在工业生产上具有一定的实用价值。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图。
图2为本发明的图像处理软件流程图。
具体实施方式:
如图1所示：本发明涉及PCB自动光学检测系统，该系统包括光学照明系统、精密运动平台控制系统、图像采集系统、控制系统、图像识别检测系统五部分构成。所述的精密运动平台控制系统包括二维工作台和运动控制器。所述的图像采集系统包括CCD摄像头和图像采取卡。所述的图像识别检测系统通过计算机主要完成对PCB板缺陷的检测以及图像显示功能。
其中的二维工作台采用电机驱动丝杆、螺母传动，带动运动工作台的移动来实现工作台上；采用丝杆旋转的机械原理，通过带动丝杠上螺母传动，带动运动平台的移动来实现工作台沿X轴或Y轴做直线运动。
CCD摄像机采用高分辨率的线阵CCD，其特征在于它作为一种光敏器件，可以将来自被摄物体的光通过光学系统经由摄像器件形成光学图像，进一步放大后转换成相应的电信号输出。
图像采集系统中的视频采集卡，其特征在于它是图像获取系统的重要组成部分，采用APX-334卡，其位于CCD输出与计算机之间，可以解决CCD图像传感器与计算机不同步工作问题而采用的一种高速图像数据缓冲器，通过它可以实时采集CCD输出的图像数据并将其视频信号转化数字信号通过PCI接口给计算机。
采用加权识别算法，可以精确的识别被检PCB板缺陷，根据自动识别出的关键检测区域，将待检测图像分块成一些小的图像矩阵，统计图像矩阵各点的样本方差，然后给出一个0-1之间的权值，通过正态分布给出权值，进行柔性识别检测，从而达到很好的识别效果。
图像处理系统，其特征在于具有图像去噪功能，采用频域滤波法，可以将邻域中的像素按照灰度级进行排序，然后选择排序结果序列的中间值作为输出像素值。
图像处理系统具有图像增强处理功能，主要采用去灰度冗余与灰度变换相互结合的图像增强算法，去灰度冗余算法可以使图像的动态范围加大，从而增强其对比度，图像变亮。再经过灰度变换算法处理可以将图像中较小的灰度空间按线性关系扩展到较大的灰度空间，从而增加了灰度级的动态范围，增强了图像的对比度，从而解决了图像颜色偏暗以及对比度不高等问题。
如图2所示：当系统启动自检，在检测前向计算机系统主机输入PCB标准格式文件，通过计算机系统检测软件恢复显示PCB板标准全图、建立标准图模块库，根据标准特征数据设定系统运动采集等参数；检测时将待检PCB板置于二维工作台，检测软件通过运动控制器控制伺服电机进而控制工作台运动，使得放置PCB板的平台相对于固定不动的摄像机作有规律的平面运动，同时检测软件通过视频采集卡控制摄像机CCD，在光源照明下获取高精度数字化的PCB待测图模块，将其保存入待测图像模块库等待拼接以进行缺陷检出和分析处理等；当捕捉完一个小模块图像后，二维工作平台被控制继续运动以便采集设备能采集下个待测图模块并送与处理，如此反复规律性连续采集直至采集完毕；检测软件进行缺陷检出分析处理时，根据已知检测精度和误差容忍度等检测要求，利用标准图模块对待测模块进行缺陷位置检出和缺陷分析，将相关信息及时反馈操作员。

Claims (3)

1.PCB自动光学检测系统，其特征在于，该系统包括光学照明系统、精密运动平台控制系统、图像采集系统、控制系统、图像处理系统五部分构成，所述图像采集系统连接控制系统，控制系统连接图像处理系统；
所述的照明系统采用高亮度的激光二极管，照射待检PCB；
所述的精密运动平台控制系统包括二维工作台和运动控制器，运动控制器控制二维工作台的运动，实现待检PCB的二维定位；
所述的图像采集系统包括CCD摄像机和视频采集卡，将待检PCB的图像通过光学系统成像后，将数据信息经过放大处理后转换成相应的电信号输出并保存在视频采集卡中；
所述视频采集卡与控制系统相连接，最后将信息传递给图像处理系统。
2.根据权利要求1所述的PCB自动光学检测系统，其特征在于，所述CCD摄像机采用高分辨率的线阵CCD。
3.根据权利要求1所述的PCB自动光学检测系统，其特征在于，所述视频采集卡采用APX-334卡。
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