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《印刷電路板元件之視覺檢測技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、印刷電路板元件之視覺檢測技術(shù)吳明芳*李振興*王炳聰*康富銘***崑山科技大學(xué)電機工程系副教授**崑山科技大學(xué)電機工程研究所研究生摘要印刷電路板在電子資訊工業(yè)佔著舉足輕重的地位，世界各主要工業(yè)國家均列為最重要的基礎(chǔ)工業(yè)。雖然電路板組裝的過程已經(jīng)是十分自動化了，但仍然有許多檢測工作需要檢測員目測，這樣做法不僅浪費時間、而且檢測員會因個人主觀不同或者視覺產(chǎn)生疲勞，使得檢測結(jié)果不一致，讓品質(zhì)控管變的困難。本論文主要研究以電腦視覺檢測技術(shù)為主的系統(tǒng)來替代人工目視的方式，針對電阻、電容及二極體等電路板元件做缺件、錯件及極性相
2、反等檢測。此系統(tǒng)首先利用二值化(thresholding)、邊緣偵測(edgedetection)及細(xì)線化(thinning)等基本影像處理對電路板進行自動定位並找出待側(cè)元件的位置區(qū)塊，然後以差異值(variance)和不變矩(invariantmoment)配合歐幾里德距離對待測元件進行辨識。最後以實際電路板元件進行實驗，其結(jié)果顯示出98%以上的整體辨識率，驗證了本論文所提電路板元件之視覺檢測方法的可行性及正確性。關(guān)鍵詞：電路板、元件檢測、視覺技術(shù)一、前言由於電腦視覺技術(shù)逐漸成熟，電腦視覺的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，在
3、現(xiàn)實生活中，醫(yī)藥學(xué)界、工業(yè)界、學(xué)術(shù)界等使用電腦視覺檢測皆有耳聞；一般製造業(yè)為了提升產(chǎn)品的良率，均會在製程末段加入人工目視檢測採取抽樣或全檢，以過濾不良品，而在要求高品質(zhì)的印刷電路板(PrintedCircuitBoard，PCB)製造業(yè)中，由於電路板的功能需求提昇與製造裝配、組裝技術(shù)的不斷成長，半導(dǎo)體元件面積變小，電路板上元件的數(shù)量及密度大幅提高，傳統(tǒng)以人工檢測的品管手法已逐漸反應(yīng)目視檢測的不敷使用，同時隨著人工成本的高漲及產(chǎn)業(yè)自動化所趨，製造業(yè)為了降低成本、提高檢測速度及檢測良率，自動化檢測逐漸為製造廠商所採用
4、。-1-印刷電路板是結(jié)合機械工程、化學(xué)材料、電機、控制等多項專業(yè)技術(shù)於一身的基礎(chǔ)工業(yè)。然而目前電路板品質(zhì)檢測除了功能測試是以電器特性檢驗外，另一部分的電路板外觀檢驗，如表面瑕疵、元件位移、錯件、缺件及銲點瑕疵等檢測大部分都是以人工目視為主，如此會因個人主觀意識不同或者疲勞的關(guān)係而造成檢測結(jié)果不一致，這樣不但浪費時間也會使得產(chǎn)品良率降低。所以利用電腦視覺來發(fā)展一套印刷電路板自動化瑕疵檢測系統(tǒng)是有其必要性的，如此不但省時、精確度高且能提升產(chǎn)品的可靠度，在產(chǎn)品的品質(zhì)競爭上也能有不錯的表現(xiàn)。現(xiàn)行使用於電路元件之自動化檢測
5、技術(shù)有兩種方式:一是使用灰階影像模式，二是使用彩色影像模式。使用灰階模式優(yōu)點為檢測速度快，缺點為所提供的影像資訊較不足，難以區(qū)別資訊相似的影像；而使用彩色模式優(yōu)點為能提供較完整的影像資訊以提高檢測能力，缺點為其運算量是灰階摸式的三倍，需耗費較多的檢測時間。然而隨著科技的進步，電腦計算速度越來越快，使得彩色影像模式的檢測時間大為降低。有鑑於此，本研究採用彩色視覺技術(shù)於PCB元件檢測，以使檢測系統(tǒng)具有較高的檢測能力。在過去的文獻中，雖然有關(guān)印刷電路版之視覺檢測方面[1]~[3]已有大量之研究，可是對於已經(jīng)組裝完畢電路
6、板之元件檢測的研究仍然不多，此乃因為影像複雜度高導(dǎo)致檢測困難所致，顯見電路板元件檢測系統(tǒng)的研究仍有很大的發(fā)展空間。Jarvis[4]、Madhav[5][6]、Yasuhikp[7]所探討的是PCB未插件前底板線路的檢測問題，不過都未提及PCB表面自動化插件的檢測問題。Moganti[8]提到檢測的方法大致上可分為三大類，分別為:參考模型法、無參考模型法及混合檢測法，其中參考模型法是先教導(dǎo)一正確無誤的物件圖形以做為檢測時好壞的標(biāo)準(zhǔn)；無參考模型法是依據(jù)PCB佈線時之幾何圖形作為判斷之標(biāo)準(zhǔn)以測試圖樣正確與否；而混合檢
7、測法是前兩檢測法之綜合體，可結(jié)合兩者的優(yōu)點，補足兩者的缺點。Chang[9]及Kapur[10]所提出之自動二值化的方法，是根據(jù)整體灰階值在影像中所佔比列關(guān)係來找出最佳的二值化。上述文獻都是使用灰階影像模式的PCB元件檢測系統(tǒng)，由於影像資訊較不足，只能辨識資訊差異大的影像如元件缺件，無法辨識資訊相似的影像如元件錯件，因此本研究提出以彩色電腦視覺技術(shù)為主的一套電路板元件檢測系統(tǒng)，針對電阻、電容及二極體等電路板元件做缺件、錯件及極性相反等檢測，並利用簡單的邏輯運算來減少檢測時間。二、研究方法與步驟本檢測系統(tǒng)首先將電路
8、板彩色影像經(jīng)過灰階處理、二值化、邊緣偵測、細(xì)線化、最大區(qū)塊等外形處理後，得到一電路板外觀的輪廓，再利用此電路板外觀的輪廓計算出電路板歪斜的角度，並配合雙線性內(nèi)插法使電路板自動定位。當(dāng)電路板定位後，將電路板彩色影像施以一次外形處理，並利用影像投影找出一參考點A，再利用此參考點與各元件固定距離的特性，定出一個最小包圍矩形，以讓各元件能完全顯示在矩形內(nèi)。當(dāng)正確的找出電路板上各元
