CN203191327U - 一种基于机器视觉的pcb板缺陷自动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于机器视觉的PCB板缺陷自动检测装置。该装置由密封箱、照明系统、图像采集系统、图像处理分析单元组成。其中密封箱由上提式门、底座工作台、圆柱形仪器外壳组成，圆柱形仪器外壳具有数据通信接口；照明系统由环形线性三色LED光源、微控制器构成；图像采集系统由双CCD相机装置、图像采集卡、运动轴、步进电机、运动控制卡组成；图像处理分析单元包含计算机系统，检测软件完成图像采集、双CCD相机的运动轴控制、环形线性三色LED光源的调控、图像的预处理、缺陷自动检测分析等功能。该装置克服了传统人工检测方法的缺点，有利于实现PCB板缺陷检测的自动化、快速性、准确性以及稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于机器视觉领域，涉及一种基于机器视觉的PCB板缺陷自动检测装置。
背景技术
在PCB板生产的腐刻工艺中，容易受到药剂量、温度以及时间等因素的影响，从而产生各种类型的生产缺陷。例如开路、短路、缺损、残铜以及针孔等常见缺陷。PCB板缺陷检测的常见方法有目测法、电测法以及机器视觉检测法。其中目测法劳动强度大，且具有较大的主观性；电测法只适合对开路和短路缺陷的检测，测试接点定位复杂，且针床夹具成本较高；机器视觉检测法避免与PCB板进行物理接触，因此是一种无损检测方法。它可方便实现PCB板图像的采集、智能化的快速识别判断、缺陷图像的存储和回溯等功能。
目前，国外在基于机器视觉的PCB板缺陷自动检测的研究与应用已经比较成熟，但由于其产品价格昂贵，售后服务以及维修费用高，很难被国内PCB板生产厂家所接受。因此国内的小型PCB板生产企业仍然以人工检定为主，不仅效率低下，且错检率高，难以满足高品质PCB板的生产需求。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种基于机器视觉的PCB板缺陷自动检测装置。
本实用新型包括密封箱、光照系统、图像采集系统和图像处理分析单元。所述密封箱由上提式门、底座工作台、圆柱形仪器外壳组成，上提式门可自由上下移动，底座工作平台固定在圆柱形仪器外壳底部，圆柱形仪器外壳设有数据通信接口；所述照明系统由环形线性三色LED光源、微控制器组成，环形线性三色LED光源固定在圆柱形仪器外壳中部内壁上，与微控制器信号相连，主控计算机发送控制指令到微控制器，达到控制环形线性三色LED光源同时或分时照明的目的；所述图像采集系统由双CCD相机装置、图像采集卡、运动轴、步进电机、运动控制卡构成，双CCD相机装置由高分辨率CCD相机和低分辨率CCD相机组成，通过图像采集卡与主控计算机相连，负责采集PCB板图像，双CCD相机装置同时与运动轴相连，通过主控计算机发送控制指令到运动控制卡，驱动步进电机来控制运动轴的运动，使双CCD相机装置在水平方向上运动，以调整CCD相机的合适视野；所述图像处理分析单元包括主控计算机，主要负责采集图像、调节照明系统、控制双CCD相机装置的位置、PCB板缺陷自动检测以及结果的保存与可视化显示。
本实用新型相对于现有技术，具有以下优点：
1、拥有可自由上下移动的上提式门，确保装置的密封性，避免外界环境对装置内图像采集的干扰，有利于获得高质量的PCB板图像。
2、本实用新型采用环形线性三色LED光源，且通过主控计算机可以调节LED光源的同时或分时照明，能够加强光源的稳定性，并可以减小PCB板的背景颜色对成像的影响。
3、本实用新型装置通过主控计算机控制CCD相机在水平方向上自由移动，可以进行CCD视野的调整，能够适应各种大小尺寸的PCB板缺陷自动检测应用，具有更高的灵活性与适用性。
4、本实用新型装置引入了双CCD相机装置，双CCD相机装置由低分辨率CCD相机和高分辨率CCD相机构成，低分辨率CCD相机采集的图像用于PCB板图像的定位，而高分辨率CCD相机采集的图像用于PCB板缺陷自动检测，这样有利于图像处理分析单元的快速性，有效提高检测的高效性与实时性。
5、本装置引入机器视觉技术有效地避免了人工检测方法因主观因素造成的误差，显著地提高了PCB板缺陷检测的实时性、可靠性和自动化。
6、本装置的计算机系统具有友好的人机交互界面，可以对检测的结果进行可视化显示，并将自动检测的结果保存于数据库中，也可以打印文档，以Excel图表等形式进行输出。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。本具体实施方式以PCB板作为缺陷自动检测的对象。
如图1所示，将环形线性三色LED光源4固定在圆柱形仪器外壳14内壁的中间处，将运动轴8的一端固定在圆柱形仪器外壳14内部上端处，装有低分辨率CCD相机5和高分辨率CCD相机6的双CCD相机装置7连接于运动轴8的另一端，将运动轴8的固定端与步进电机9相连接，运动控制卡11两端分别与步进电机9和主控计算机10相互连接，图像采集卡12两端分别与双CCD相机装置7和主控计算机10相连，微控制器13一端与环形线性三色LED光源4相连，另一端与主控计算机10相连。
打开上提式门3，将待检测PCB板2放置于底座工作台1上，关闭上提式门3。
在主控计算机10的人机交互界面上输入PCB板的相关信息，如PCB板的编号、PCB板的型号等。同时通过主控计算机10打开环形线性三色LED光源4与双CCD相机装置7，通过主控计算机10发出运动控制指令控制运动轴8在水平方向上移动，使待检测PCB板2位于双CCD相机装置7中的低分辨率CCD5的视野中心，固定此位置，同时操作主控计算机10发出调节光源指令，使环形线性三色LED4同时或分时照明，根据工作人员的操作经验，当低分辨率CCD相机5采集到的图像质量较清晰时，固定此时的光源模式。
在主控计算机10中控制双CCD相机装置7中的低分辨率CCD相机5采集低分辨率PCB板图像a，同时使双CCD相机装置7转动360°角度，使低分辨率CCD相机5和高分辨率CCD相机6互换位置，高分辨率CCD相机6采集高分辨率PCB板图像b，将采集的两幅图像a和b保存于主控计算机10中。
对低分辨率PCB板图像a采用定位算法获得粗定位位置，从而缩小后期图像处理的范围，有利于缺陷自动检测的快速性与高效性。对高分辨率PCB板图像b中的粗定位位置进行图像预处理(图像滤波、图像增强等一系列操作)，突出图像中的有用信息，采用图像分割算法对预处理后的图像进行分割，将背景信息和目标信息进行分离，提取PCB板的边缘信息，从而有利于后续PCB板缺陷的特征提取。将获得的PCB板的特征信息与数据库中的标准缺陷特征进行比对，得出PCB板缺陷检测的结果。
将检定的结果在人机交互界面上进行可视化显示，提示工作人员筛选出不合格的PCB板，同时将相关信息保存到数据库中，有利于批量检测结果的统计与汇总，也可以以打印检测记录文档、Excel表格等形式作为输出。
Claims (1)
1.一种基于机器视觉的PCB板缺陷自动检测装置，包括密封箱、光照系统、图像采集系统和图像处理分析单元，其特征在于：所述密封箱由上提式门、底座工作台、圆柱形仪器外壳组成，上提式门可自由上下移动，底座工作平台固定在圆柱形仪器外壳底部，圆柱形仪器外壳设有数据通信接口；照明系统由环形线性三色LED光源、微控制器组成，环形线性三色LED光源固定在圆柱形仪器外壳中部内壁上，与微控制器信号相连，主控计算机发送控制指令到微控制器，达到控制环形线性三色LED光源同时或分时照明的目的；所述图像采集系统由双CCD相机装置、图像采集卡、运动轴、步进电机、运动控制卡构成，双CCD相机装置由高分辨率CCD相机和低分辨率CCD相机组成，通过图像采集卡与主控计算机相连，负责采集PCB板图像，双CCD相机装置同时与运动轴相连，通过主控计算机发送控制指令到运动控制卡，驱动步进电机来控制运动轴的运动，使双CCD相机装置在水平方向上运动，以调整CCD相机的合适视野；所述图像处理分析单元包括主控计算机，主要负责采集图像、调节照明系统、控制双CCD相机装置的位置、PCB板缺陷自动检测以及结果的保存与可视化显示。
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