CN104655643A - 一种电子器件表面焊接过程质量检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种电子器件表面焊接过程质量检测系统。本发明可以检测PCB焊盘焊膏涂覆质量，在电子元器件与PCB板的焊接质量检测领域有着重要的应用。本发明检测系统包括照明系统、图像采集系统、运动控制系统和图像处理系统；计算机控制运动系统运动，运动系统带动照明系统与图像采集系统对整张PCB板的不同位置进行图像采集，采集的图像数据返回图像处理系统进行缺陷检测。使用运动控制系统可以实现大范围小区域高精度检测，适用于批量电子器件表面焊接质量检测领域。
Description
技术领域
本发明属于电子元器件表面焊接质量检测领域，尤其涉及基于计算机视觉的质量检测装置。
背景技术
早期电子器件表面焊接质量检测方法主要采用人工目检等离线检测方法，其检测效率较低，仅适合产量较低的生产环境。随着生产力的发展，生产效率的提高，人工目测及离线抽检已不再适合现代生产的需求。
目前较为成熟的技术和方法包括：电气测试法、基于红外辐射的检测方法、基于不同波长激光扫描以及基于CCD成像的检测方法。电气测试多用于检测断路和短路，由于属于接触式检测法，所以可能会损坏待测电路板；红外测试通过探测表观温度差异来检测缺陷分布，但是在实际应用总应用范围受限；激光扫描提高了检测的实时性和灵敏度，增加了检测类型，但这类检测系统结构复杂，对微小型或者低对比度的缺陷分辨能力不足；与上述方法相比较，自动光学检测实现了工业生产的智能化和自动化，利用光学系统与图像采集系统结合取得成品的表观图像，通过图像处理算法来检测出异物等瑕疵，由于是非接触式检查，所以可应用在生产过程中对半成品进行检查。
发明内容
本发明目的是克服现有电子器件表面焊接质量检测方法存在的缺陷，提供一种检测速度快、检测缺陷类型多、结构简单的焊膏丝印质量检测装置。
本发明的技术方案是：
本发明提供的用于电子器件表面焊接表观质量检测系统主要包括以下几个部分：照明系统、图像采集系统、运动控制系统、图像处理系统和计算机；照明系统采用环形LED灯作为光源，图像采集系统采用面阵CCD相机，运动控制系统由X-Y两轴运动平台、步进电机和运动控制板卡组成，面阵CCD相机置于环形LED灯中央且与X-Y两轴运动平台连接，计算机控制运动控制系统带动照明系统与图像采集系统运动，拍取待测PCB不同位置的图像，将图像传输到计算机存储并由图像处理系统检测PCB焊盘焊膏涂覆质量；
所述X-Y两轴运动平台主要是用来装载CCD相机，为其提供一个稳定的支撑；歩进电机则是为X-Y两轴运动平台的运动提供动力；运动控制板卡是负责步进电机与计算机间的通讯，接收计算机发出的各种指令，从而来对运动系统进行控制。其有益效果是可以选择合适的运动路径能减少工作台的运动时间，提高AOI系统的检测速度。
所述照明系统为环形LED光源，采用低角度环形光源照射，可以提供一种小面积的扩散光，直接照射到相机的正前方，使采集到的图像具有较高的对比度。
所述图像采集系统为工业面阵CCD相机，具有较高分辨率，更大的信噪比和更高的灵敏度。
所述图像处理系统，是整个PCB焊接质量检测系统的核心部分，包括图像预处理、图像旋转对准、感性区域定位以及缺陷的检测与识别，该图像处理系统能够自动对拍取图像中目标区域进行精确定位、提取与检测。
本发明的优点和有益效果：
发明结构简单，成本低廉，适用于批量生产过程中PCB焊膏涂覆质量的检测。通过运动控制系统控制相机位置，可以实现大范围小区域高精度拍摄，通过图像处理系统检测出焊锡丝印缺陷部位。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、环形LED光源；2、工业CCD相机；3、步进电机；4、X-Y两轴运动平台；5、待检测PCB；6、实验平台；7、夹具。
图2为待检测图像。
图3为目标区域提取图像。
图4为缺锡检测图。
图5为多锡检测图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明作进一步的详细描述。
实验检测之前，需要先将待检测PCB板5固定在实验平台6上，如图1中，7为夹具。
所述照明系统为环形LED光源1，所述图像采集系统为工业面阵CCD相机2。环形LED光源1为图像拍摄提供稳定光源，面阵CCD相机2将图像信息传输给计算机。
所述运动控制系统由计算机控制步进电机3带动X-Y两轴运动平台运动4，将LED照明系统1与工业CCD相机2运动到待检测PCB板5的边缘，并以该点作为CCD相机的起拍点。
CCD相机2逐行每隔特定的时间采集一幅图像，即待检测PCB板5的一部分，然后传输进计算机进行保存。通过获取PCB板不同部分的图像，即可完成整张PCB板的图像釆集，采集过程中要求相邻两幅图像有重叠部分以避免漏检。
所述的图像处理系统，将采集到的图像进行目标区域的定位与提取、首先对拍摄图像如图2所示，进行二值化处理，将图像中的目标区域与背景分离，然后对处理过的图像分别做横向和纵向扫描，统计出图像中白色像素点所在区域的长度与宽度，进而找出图像中感性区域的具体位置并将图像中目标区域提取，提取效果如图3所示
提取图像与模板图像对比相当于对两副图像中像素点的像素值一一求差，图像中目标区域像素值大与背景像素值，求差时像素值相同的点结果为0，即结果图像中黑色部分，像素值不同的点结果不为0，即缺陷部分图像。当焊锡丝印过程中焊锡缺失时，目标区域像素值小于标准图像，则用标准图像减去检测图像即可得到缺锡效果如图4所示；反之则可得到多锡效果如图5所示。由于焊锡丝印过程中，缺陷的形成主要由于焊锡膏的多与少造成，将待测图像与标准图像做对比即可达到检测焊锡丝印质量的目的。
即完成PCB焊膏涂覆质量的检测。
Claims (4)
1.一种电子器件表面焊接过程质量检测系统，其特征在于该系统包括以下几个部分：照明系统、图像采集系统、运动控制系统、图像处理系统和计算机；照明系统采用环形LED灯作为光源，图像采集系统采用面阵CCD相机，运动控制系统由X-Y两轴运动平台、步进电机和运动控制板卡组成，面阵CCD相机置于环形LED灯中央且与X-Y两轴运动平台连接，计算机控制运动控制系统带动照明系统与图像采集系统运动，拍取待测PCB不同位置的图像，将图像传输到计算机存储并由图像处理系统检测PCB焊盘焊膏涂覆质量；
所述照明系统与图像采集系统固定在X-Y两轴运动平台上，使得照明系统为图像采集系统提供稳定照明；歩进电机则是为X-Y两轴运动平台的运动提供动力；运动控制板卡是负责步进电机与计算机间的通讯，接收计算机发出的各种指令，从而对运动控制系统进行控制。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于所述的照明系统选用环形LED光源，采用低角度环形光源照射，能够提供一种小面积的扩散光，直接照射到相机的正前方，使采集到的图像具有较高的对比度。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于所述的图像采集系统采用工业面阵CCD相机，具有较高分辨率，更大的信噪比和更高的灵敏度。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于所述的图像处理系统包括图像预处理、图像旋转对准、感性区域定位以及缺陷的检测与识别，该图像处理系统能够自动对拍取图像中目标区域进行精确定位、提取与检测。
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