《基于计算机视觉的线路板缺陷检测技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于计算机视觉的线路板缺陷检测技术研究（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河北工业大学 硕士学位论文 基于计算机视觉的线路板缺陷检测技术研究 姓名：王艳卫 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：李铁军 20071101 河北工业大学硕士学位论文 i 基于计算机视觉的线路板缺陷检测技术研究基于计算机视觉的线路板缺陷检测技术研究 摘摘 要要 机器视觉在工业自动化生产的过程中扮演着一个重要的角色，机器视觉具有可靠性 好、精度高、非接触和高速的特点。随着现代制造技术，计算机技术、图像处理技术和人 工智能的发展，使得机器视觉检测技术得到了越来越广泛的应用。在印刷电路板的制程中 利用机器视觉检测出电路板缺陷是现今最典型的应用案例。但大多数的电路板视觉检测设 备多由国
2、外进口且颇为昂贵，因此本研究主要针对印刷电路板的各种缺陷，提出检测方法 并开发出检测系统。主要研究内容如下： （1） 本文分析了当前国内外 PCB（Printed Circuit Board）板检测技术的现状和 PCB 视觉检测系统的工作原理。根据电路板的制程工艺把缺陷进行了分析，并提出采用参考比 较法和设计规则校验法相结合的缺陷检测方案，充分发挥了两种方法的优点，弥补了各自 的缺点。 （2） 对传统的图像分割方法进行了分析验证， 并采用一种改进的最大类间方差法对 PCB 图像进行二值化处理。 在标准图像 PCB 和待检测 PCB 图像的配准上， 本文采用 Hough 变换对电路板的四个 ma
3、rk 孔的圆心进行提取，并利用亚象素边缘检测方法来提高圆心的 检测精度。利用形态学方法解决了参考比较法带来的差影问题。 （3） 利用缺陷外轮廓状态扫描法对短路、 断路等缺陷进行识别并标记其在电路板上 的位置，为以后的修复工作奠定基础。 本文以 Labview8.2 为开发平台，设计了 PCB 缺陷检测系统软件，并通过实验验证了 其检测性能，本文所讨论的方法对常见缺陷的识别能得到较为满意的结果，达到了预定的 效果，研究成果具有较好的应用价值，并将计算机技术和虚拟仪器技术结合起来对其他计 算机视觉系统的开发具有一定的参考价值。 该软件系统采用参考比较法可检测短路、 断路、 毛刺、针孔、斑点、残缺、
4、孔错位、孔径大小错误、丢失孔这些缺陷并进行标记，采用设 计规则校验法可检测线宽和线距是否满足设计要求。 关键词：关键词：机器视觉，参考比较法，规则校验法，Hough 变换，形态学方法 基于计算机视觉的线路板缺陷检测技术研究 ii RESEARCH OF PCB INSPECTION SYSTEM BASED ON THE COMPUTER VISION ABSTRACT Machine vision plays a major role in automatic manufacturing industry.The technique has characteristics of high s
5、peed, precise, reliable and untouched.Advancement of production technology,computer techniques, image processing technique and artificial intelligence accelerate the spread and application of computer vision inspection technique.Using machine vision to detect PCB defect is one of most important appl
6、ications. Unfortunately, most pieces of vision equipment are abroad and expensive, which is the major motivation of this research.This study develops a PCB inspection system to recognize PCB defects. Major research as follows： (1) This thesis analyses the state of the PCB examination technology in t
7、he world and the working principle of PCB Vision Inspection System. Analyses all defects and brings forward the defects inspection method which uses the combination of Reference Based Inspection Method and Design Rule Based Inspection Method.This method exerts the virtue of above two methods suffici
8、ently, and remedies the disadvantage of ench. (2) Analysed and validated the traditional image segmentation method,this paper adopts improved OTSU method to segment PCB image.To the registration of criterial PCB image and inspected PCB image,this paper adopts Hough transformation to extract the cent
9、ers of four marks on PCB,and uses subpixel edge detection method to advance the inspection precision for the centers.Uses morphology method to solve the shadow problem in the Reference Based Method. (3) The thesis recognizes short circuit、 open circuit and etc defects with scanning the state of defe
10、cts boundary,and earmarks their positions on PCB,which contribute to the following repair work. The PCB Defects Inspection System has been designed based on Labview8.2,and its inspection ability has been validated through experiment,several images have been tested using this system.The results show
11、that it can recognize the faults effectively mentioned in the paper, which proved the methods used in the system is succeed and thus have practical value.This software can detect short、open、spur、pin hole、spurious copper、breakout、wrong size hole、 missing hole with Reference Based Method and enmarks t
12、heir positions.It also can detect the conductor line width and the distance between conductor lines with Design Rule Based Inspection Method. KEY WORDS ： machine vision, reference based method, rule based method, hough transformation, morphology method 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得 的成果。除
13、文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人 创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工 作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性 声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 邑卫日期：沙1 手。，目2 J | 习 关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各 项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论 丈的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文： 学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服
14、务；学校有权 按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为 目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 伊沦丈作肯签名了形Z 李锉导 1 期们乒悃L 困 ：伽7 手，闺乙闭 河北工业大学硕士学位论文 1 第一章第一章 绪论绪论 1-1 引言引言 随着通信、计算机、消费电子等产业的飞速发展，促进了印刷电路板行业的快速发展。印刷电路板 （PCB）作为电子工业中最基础和最活跃的产业之一，发展迅速，并且随着半导体设计和制造技术的日 益发展，印刷电路板也朝着高密度、多层数、高性能等方向发展。但在取得高速发展的同时
15、，PCB行业 也面临着巨大的挑战，那就是PCB的质量问题，现有的PCB检测手段已经逐渐不能适应当今PCB的发展 趋势了。高性能、高复杂性、高质量印刷电路板的生产，除了应保证优良的原材料、具备先进的生产工 艺、设备和先进的管理模式之外，还必须具备完备的技术质量保证体系和先进检测设备。目前，印刷电 路板的设计、加工水平已达到 0.100.12mm（线条宽度和间距） ，层数已经达到 46 层（富士公司）甚 至更多，可以说印刷电路板的高技术和高复杂性己经达到一个相当高的水平，但在生产过程中，如何提 高中间过程产品品质， 如何减少废品率， 如何提高印刷电路板质量是各电路板生产厂家一直不懈追求的 目标。但
16、目前的印刷电路板的质量情况不容乐观。因为印刷电路板品质的好坏，取决于印制电路板上每 根线条、每个孔品质的好坏，而一块板上数以千计的线条和孔中任意一个发生过细、过粗、残缺、针孔、 粘连、断开、错位等质量问题，都会影响最终产品质量，或导致产生废品。电路板的层数越多，问题越 突出，造成的废品率越高。以 20 层板为例，若单层正品率为 98%，20 层时正品率不足 67%1。PCB行 业是依靠规模效益的行业，竞争相对来说，比较激烈，产品利润率相对较低，如此高的不合格率，使企 业无法维持生产。实际上，仅需对多层板的每一层，在生产过程中进行检验，将不合格品予以剔除，正 品率即可达 98%。电路板在生产过程中各种不确定因素的影响（如原材料、设备稳定性、环境、温度 和人为操作等因素） ，造成上述缺陷很难避免，必须实施严格的中间检验。因而印刷电路板的生产在线 检测己成为PCB板生产企业的共识。但真正实现中间检验和在线检验，难度很大。因此，一种高效、高 速、高精度的印刷电路板缺陷自动检测设备已经成为PCB行业
