印刷电路板自动光学检测系统精确校准

图 １ Ａ Ｉ 机 成 像 原 理 Ｏ 相
Ｆｇ Ｉ ｎ ｒｎ ｉｌ ｉ．１ ｍａ ｇｐ ｉｃｐ ｅＡＯＩＣ ｌｅ￣ ｆ ｌｒｌ ｌ Ｔ
Ｆ ｇ ３ Ｓ ｈ ｍａ ｉ ｆＰＣＢ ｌｃ ｔｏ ｉ ｏ ｉ ． ｃ ｅ ｔｃ ｏ ｏ ａ ｉｎ ｅＴ ｒ
位 置各 选 取 一 个 基 准 点 ． 可 同 时 检 测 Ｐ Ｂ板 水 平 偏 移 量 和 则 Ｃ 旋 转 角 度 。 图 ３所 示 。在建 立检 测 模 型 时 ， 入 位 于 对 角 线 如 摄 的 两个 基 准 点 图 像 ｍ 和 ｍ ，然 后 经 图像 处 理 的 方 法 找 到 基 ａ
系 统 误 差 是 文 中 的 主要 思 想 。
Ｇｆ ｇＢ ｘ ＝ｒ
（） １
其 中 Ｃ是 视野 （ｉ ｄＯ ｉｗ，Ｏ 是 焦 距 ， 工 作 Ｆｅ ｆ ｅ Ｆ Ｖ） ｌ Ｖ ｇ是 距 离 。 是 Ｃ Ｄ单 元 ， 通 过 调 整 焦 距 可 以得 到 不 同 大 小 的 Ｃ Ｆ Ｖ。由于 Ａ Ｉ Ｏ Ｏ 系统 对 像 素 分 辨 率 要 求 达 到 ２ ０ ， 目前 的
作 者 简 介 ： 卫 平 （９ ７ ） 男 ， 西 抚 州 人 ， 士研 究 生 。研 究 方 向 ： 式 识 别 、 字 图像 处理 。 黄 １８一 ， 江 硕 模 数
一
１ ７— １
《 电子 设计 工程） ０ ２年 第 １ ２１ ３期
图 ３ Ｐ Ｂ定 位 偏 差 不 意 图 Ｃ
为 检测 模 型 的 文件 中 ， 以便 在 线 检 测 同 类 Ｐ Ｂ板 时进 行 参 考 Ｃ
的方 法 找 到 实 时 图像 的两 个 基 准 点 的 中心 位 置 （
比对 。图 ２ ａ 显 示 了 一 个 Ｓ Ｐ元 件 上 的检 测 窗 。 中最 大 的 （） Ｏ 其 矩形 框 表 示 待 检 测 元件 ， 他 小 矩 形 框 表 示 元 件 上需 要 进 行 其 检测的区域， 即检 测 窗 。 只有 元 件 上 的 全 部 检 测 窗 都 检 测 合 格 才认 为 元 件 合 格 ． 以检 测 窗 之 间 是 一 个 ａｄ判 定 关 系 。 所 ｎ
ｔ ｎｆｒ ｓｄｔ ｄｔｃ ｃｎ ａ ｃｏｄｎｔｓ ｆｉｕｉ ａｋ ｒ Ｔ ｐｏｅ ｅｓｅｄａｄｐ ｃｓ ｎｏ ｏ ｇ ａ ｓ ｒ ， ｒ ｓ ｍ ｉ ｕｅ ｅｅｔ ｅ ｔ ｌ ｏｒｉａ ｄ ｃａ ｍ Ｆｅｓ ｏｉ ｒｖ ｅ ｎ ｒ ｉｏ Ｈ ｕ ｔ ｆ ａ ｏ ｓ ｏ ｒ ｅ ｏｆ ｌ ． ｍ ｈ ｔ ｐ ｅ ｉ ｆ ｈ ｒ ｏ ｎ ｍ ａ
耗 时 为 毫秒 级 ． 时性 好 。 实
关 键 词 ：自动 光 学 检 测 ； 准 点 对 准 ；圆检 测 ； ｏ ｇ 基 Ｈ ｕ ｈ变换 ；图像 处理 中图 分 类 号 ： Ｐ ３ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ） ３ ０ １— ４ ６ ４ ６ ３ （０ ２ １－ ｌ７ ０
ｏ ｃ ｒｔ ｉ ｇ ｃｔｎ Ｔ ｉｐｐ ｒ ｓｓ ｉｏ ｙｔｍ ａｄｃｒｕａ ｄ ｃ ｌ ｒｅｓ ｎＰ Ｂｔ ａｊｓＡ Ｉ ｙｔｍ Ｈ ｕ ｆ ｃｕａ ｅ ｏａｏ ． ｈｓ ａｅ ｅ ａ ｓ ｎｓｓ ｎ ｉ ｌ ｆ ｕ ｉ ｋｒ ｏ Ｃ ｄｕｔ Ｏ ｓ ． ｏｇ ａ ｅ ｍａ ｌ ｉ ｕ ｖｉ ｅ ｃ ｒ ｉ ａ ｍａ ｏ ｓ ｅ ｈ
线 和 高 产 量 的 要 求 ，人 工 目测 方 式 已不 能满 足 生 产 要 求 ， 而
Ａ Ｉ 自动 光 学 检 测 ） 可 满 足 在 生 产 线 上 对 Ｐ Ｂ全 面 检 测 Ｏ（ 则 Ｃ
的要 求 。 因此 。 Ｏ 系 统 在 Ｐ Ｂ生 产线 上使 用 越 来 越 广 泛 口 Ａ Ｉ Ｃ １ 。
ｉ ｅ ｎ ｄ ｅｄ ｔｃ ｉ ． ｉ ｌｔ ｅ ｕｔ ｙ Ｍａ ｌ ｈ ｗｓｔ ｔ ｈ ｒ ｃｓｏ ｆ ｆ ｔｒａ ｄ ｅ ｇ ｅｅ ｔ ｎ Ｓ ｍｕ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｌ ｂ ｔ ｂ ｓ ｏ ａ ｅｐ ｅ ｉｉｎ ｏ ｒｋ ｒ ｅ ｔｒｄ ｔ ｃｉｎ ｒ ａ ｈ ｏ ｅｐ ｘ １ Ａｎ ｌ ｏ ｏ ａ ｈ ｔ ｍａ ｅ ｎ ｅ ｅｅ ｔ ｃ ｎ ｉｅ． ｄ ｃ ｏ ｅ ｔ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ｉ ｌ ｓ ｃ ｎ ｖ ｌ ｔ ａ－ ｍｅ ｐ ｒｏｍａ ｃ ． ｉ ｃ ｎ ｕ ｔ ｓ ｌ ｅ ｏ ｄ ｌ ｅ ｈｒ ｌ ｔ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｍｅ ｏ ｍｉ ｉ ｅ ｗｉ ｅ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ｏ ｔ ｎ ｐ ｃｉｎ ｓ ｓｅ ；ｆ ｕ ｉ ｅ ｉｔａｉｎ；ｃ ｒ ｌ ｅｅ ｔ ｎ；Ｈｏ ｇ ｒ ｎ ｆｒ ；ｉ ｇ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｔ ｍａｉ ｉ ｓ ｅ ｔ ｙ ｔ ｍ ｉ ｃａ ｒ ｇ ｓ ｔ ｃ ｏ ｄ ｌ ｒ ｏ ｉ ｅ ｄ ｔ ｃｉ ｃ ｏ ｕ ｈ ｔ ｓｏ ｍ ｍａ ｅｐ ｏ ｅ ｓｎ ａ
ｍａｋ ｒｉ ｇ ｅｗｉ ｅｐ ｏ ｅｓ ｄｗ ｔ ｔｐ ｒ－ｒｃｓ ，ｉｃｕ ｉｇｉ ｇ ｒｙｐ ｏ ｅｓｎ ， ｉｔｇａ ｅ ｕ ｉ ｔ ｎ，Ｇａ ｓｉｎ ｒ ｅ ｍａ ｌ ｂ ｒｃ ｓｅ ｈ ４ ｓｅ ｓｐ ｅｐ ｅ ｓ ｎ ｌｄｎ ｌ ｉ ｏ ｍａ ｅｇａ ｒｃ ｓｉｇ ｈｓｏ ｒｍ ｑ ａ ｚ ｉ ｌ ａｏ ｕｓａ
收稿 日期 ：０ ２ ０ — ３ ２ １— ４ ２ 稿 件 编 号 ：０ ２ １３ ２ １０ ７ ４
Ｐ ＢＡ Ｉ 一个 子 系 统是 Ｘ Ｙ机 械运 动平 台 ， 机 移 动 Ｃ Ｏ 另 — 电
视 觉 系统 到各 个 检 测 区 域 的 中心 位 置 摄 取 图 像 ， 将 实 时 图 并
（ 东工业大学 广 东 广州 ５００ ） 广 １ ０ ６
摘 要 ： 用 图 像 参 考 比 较 法进 行 缺 陷识 别 的 Ｐ Ｂ 自动 光 学检 测 系统 对 取 像 精 度 要 求 严 格 。利 用机 器 视 觉 系 统 。 采 Ｃ 以
Ｐ Ｂ 圆 形 基 准 点 为 基 准 对 系统 进 行 校 准 。 用 Ｈ ｕ ｈ变 换 检 测 基 准 点 圆心 ， 了提 高检 测速 度 和 精 度 ， 输 入 图像 进 Ｃ 采 ｏｇ 为 对 行 了灰 度 化 、 方 图均 衡 化 、 斯 滤 波 和 边 缘 检 测 ４步 预 处 理 。 Ⅱ ｂ仿 真 结 果 表 明 ， 方 法检 测 精 度 达 到 １ 像 素 。 直 高 Ｍａ ａ 该 个
Ａｃ ｕｒ ｔ ｅ ｉｔ ａ ｉ ｎ ｏ ｃ ａ ｅ ｒ ｇ ｓ ｒ ｔｏ ｆ ｒ ＰＣＢ ｕ ｏ ａ ｉ ｎ ｐ ｃ ｉ ｎ ｙ ｔ ｍ ａ ｔ ｍ ｔｃ ｉ ｓ ｅ ｔｏ ｓ ｓ ｅ
ＨＵＡＮＧ ｅ— ｉ ｇ Ｗ ｉ ｎ ｐ
（ ｕｎｄ ｎ ｎｖｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｇ ａｇｈ ｕ５ ０ ０ ，Ｃ ｉａ Ｇ ａｇ ｏｇＵ ｉ ｓｙ ｆＴｃ ｎｌ ｙ ｕ ｎｚｏ １０ ６ ｈｎ ） ｅ ｉ ｏ
Ｐ Ｂ 的检 测 最 早 采 用 人 工 目测 方 式 ． 着 高 密 度 电路 布 Ｃ 随
中利 用 Ｈ ｕ ｈ变 换 来 检 测 Ｐ Ｂ基 准 点 。 为 了提 高 Ｈｏｇ ｏｇ Ｃ ｕｈ变 换 圆检 测 的速 度 和 精 度 。 者 针对 Ｐ Ｂ基 准 点 检 测 的应 用 环 笔 Ｃ 境 设 计 了专 门 的 图像 预 处 理 步 骤 。 括 图 像 灰 度 化 、 方 图 包 直 均 衡 化 、 斯 滤 波 、 ｏｅ ｓ 缘检 测 。 高 Ｒ ｂ， 边
图像 处 理 算 法 是 Ａ Ｉ Ｏ 的核 心 ，根 据 是 否 使 用 参 考 模 板 ，
Ｐ Ｂ Ａ Ｉ 统 的 缺 陷 检 测 算 法 可 分 为 参 考 比较 法 和 非 参 考 Ｃ Ｏ 系 比较 法 两 大 类 。在 参 考 比 较 法 中 ， 重 要 的一 个 问 题 就 是 两 最
第２ Ｏ卷 第 １ ３期
Ｖｏ ．０ １ ２
Ｎｏ １ ．３
电 子 设 计 工 程
Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
２１ ０ ２年 ７月
Ｊ １２ １ ｕ． ０ ２
印刷 电路板 自动 光学检 测 系统精确校 准
黄 卫 平
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｕ ｏ ｔ ｐ ｉ ａ ｓ ｅ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｕ ｉ ｇｒ ｆ ｒ ｎ ｅｉ ｇ ｔ ｏ ｒＰ Ｂ ｄ ｆｃ ｓｉ ｓ ｅ ｔ ｎ ｈ ｓｓ ｉｔ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｓｒ ｃ ： ｔ ｍａｉ ｏ ｔ ｌｉ ｐ ｃ ｉ ｙ ｔｍ ｓ ｅ ｅ ｃ ｃ ｃ ｎ ｏ ｎ ｅ ｍａ ｅ ｍｅｈ ｄ ｆ Ｃ ｅ ｅ ｔ ｎ ｐ ｃ ｉ ａ ｔ ｃ ｑ ｉｅ ｎ ｏ ｏ ｒ ｒ
１ Ｐ ＣＢＡＯＩ系统 原 理
Ｐ Ｂ Ａ Ｉ 统 由视 觉 系 统 、 动 控 制 系 统 和 图 像 处 理 系 Ｃ Ｏ 系 运 统 组 成 。视 觉 系 统 采 用 区域 扫 描 像 机 获取 实 时 图像 ， 机 成 相
像 原 理 如 图 １ 示 ， 足关 系 所 满
幅 图 像 的精 确 对 准 问 题 ． 果 不 能 达 到 精 确 的 对 准 。 们 之 如 它
常 用 的 圆 检 测 技 术 有 形 状 分 析 法 、 路 积 分 微 分 法 、 性 拟 环 线
合 法 、 Ｈ ｕ ｈ变 换 ［ Ｈ ｕ ｈ变 换 是 目前 应 用 最 为 广 泛 的 圆 圆 ｏｇ ２ ｏｇ １ 。 检测方 法 ． 方 法 的最大特 点是可靠 性高 ， 噪声 、 形 、 该 在 变 甚 至 部 分 区域 丢 失 的 状 态 下仍 然 能 取 得 理 想 的 结 果 。 因此 ， 文
工 业 相 机 很 难 通 过 一 次 拍 摄 得 到 满 足 检 测 精 度 要 求 的 完 整 Ｐ Ｂ 图像 。 此 ， 要 将 Ｐ Ｂ分 成 多 个 与 Ｆ Ｖ等 大 的 区域 进 Ｃ 因 需 Ｃ Ｏ
行检测。
文中 Ａ Ｉ Ｏ 系统 校 准 方 法 的核 心 任 务 是 圆 形 基 准 点 检 测 ，
间 通 过 参 考 比较 法 进 行 判 断 后 ， 产 生 众 多 误 判 。 针 对 此 问 会
题 ，文 中 提 出利 用 Ａ Ｉ 觉 系 统 和 Ｐ Ｂ板 圆形 基 准 点 来 实 Ｏ视 Ｃ 现 系 统 精 确 校 准 。采 用 计 算 机 视 觉 方 法 可 以 快 速 、 确 地 检 准 测 到 圆形 基 准 点 ． 确 地 计 算 出 中 心 坐 标 。利 用 实 时 图像 与 精 模 板 图像 中 的 基 准 点 中 心 坐 标 偏 差 来 计 算 偏 移 量 ， 而 校 正 从
准 点 的 中心 位 置 （ ｙ， 和 （ ， Ｊ 。 线 检 测 时利 用 同样 ， ｌ １ ｙ， 在 ） ｏ ） ｙ ） 和
目的是 为 需 要 检 测 的 区 域 添 加 检 测 窗 ， 据 人 工 经 验 选 择 检 根
测窗所使 用的检测算法 ． 并设 置 算 法 参 数 。所 有 检 测 窗 的位 置信 息 （ 标 相 对 于 所 在 Ｆ Ｖ） 检 测 参 数 都 保 存 到 一 个 称 坐 Ｏ 和
像 传 输 到 图像 处 理 系 统 进 行 检 测 分 析 。采用Ａ Ｉ 统 在 检 测 之 前 先 要 进 行 示 教 ， 教 的 Ｏ 系 示
基 金 项 目 ： 东省 教 育 部 产 学研 结 合 基金 项 目（ ０ ７ ０ ０ ０ ０ １ 广 ２０Ａ ９３２７ ）