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手动PCB外观检查机的图像采集与拼接.pdf

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第1 9 卷V 0 1 1 9第4 期N o 4电子设计工程E l e c t r o n i cD e s i g nE n g i n e e r i n g2 0 11 年2 月F e b 2 0 1 l手动P C B 外观检查机的图像采集与拼接陈瑜,叶玉堂,罗颖,王旭东(电子科技大学光电信息学院,四川成都6 1 0 0 5 4)摘要:利用M a t r o x 图像采集卡,采用异步双缓存方法满足了P C B 外现检查机图像采集和实时处理的需要。并针对P c B 外观检查机采集的图像数据大精度高。需要实时拼接的特点提出了将G D i+图形设备接口库与A c t i v e M i l 库采用结合应用的图像拼接方法。测试实倒表明。图像采集速度提高了3 0 非常适合应用在P C B 外观检查机上,并且由于利用A c t i v e X 组件缩短了开发周期。关键词:P C B 检测;双缓存异步采集系统;A c t i v e M i l 组件;图像拼接中圈分类号:T P 3 9 1 4文献标识码:A文章编号:1 6 7 4 _ 6 2 3 6(2 0 1 1)0 4-0 1 2 0-0 4P C Ba p p e a r a n c ei n s p e c t i o nm a c h i n em a n u a li m a g ea c q u i s i t i o na n ds t i t c h i n gC H E NY u,Y EY u-t a n g。L U OY i n g,W A N GX u-d o n g(S c h o o lo f O p t o e l e c t r o n i cI n f o r m a t i o n,U n i v e r s i t yo f E l e c t r o n i cS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yo f C h n a。仇叫u6 1 0 0 5 4,C h n a)A b s t n r 咄A s y n c h r o n o u sd u a l-c a c h em e t h o da n dM A T R O Xf r a m eg r a b b e rw e r eu s e di nP C BA p p e a r a n c eI n s p e c t i o nM a c h i n ef o ri m a g ea c q u i s i t i o na n dr e a l-t i m ep r o c e s s i n g B e c a u s et h ei m a g e sc o l l e c t e df r o mP C Bv i s u a li n s p e c t i o nm a c h i n ew e r ea th i g hp i x e l s,am e t h o df o ri m a g eS t i t c h i n gW a Sp m p 幛e db a s e do nc o m b i n a t i o no fG D I+g r a p h i c sd e v i c ei n t e r f a c el i b r a r ya n dA e t i v e M i ll i b r a r y A sar e s u l t,t h e8 p e 捌o fi m a g ea c q u i s i t i o nw a gi n c r e a s e db y3 0 a n dt h ed e v e l o p m e n tc y c l e,w a ss h o r t e nb yu s i n gA e t i v e Xa s s e m b l y K e yw o r d s:P C Bt e s t i n g;d o u b l eb u f f e r 唧l l e h r o n o u 8a c q u i s i t i o ns y s t e m;A e t i v e M i lc o m p o n e n t s;i l n a g es t i t c h i n g印制电路板外观检查机是P c B 产品生产线上的重要质检设备它基于光学图像处理和计算机视觉识别技术原理,主要功能是对P c B 组件生产过程中遇到的外观缺陷进行检测。中国是世界P C B 生产大国。但不是强国P C B 生产链中的重要环节P c B 设备仪器不强是形成这种状况的霞要原因之一。为推进中国P c B 产业的发展与进步研制了较自动外观检查机操作简单、系统更加紧凑以及更高的性能价格比的手动P c B 外观检查机。手动P c B 外观检查机通过手动放板后传送装置自动传送P C B。线阵C C D 相机均匀扫描P c B板,获得准确图像,再通过计算机对比处理已扫描的线路板并进行判断然后分装置根据计算机反馈的控制信号自动分检P c B(O l 洲G)。可对异物露铜补油,划伤,镀金不良,字符错误,绿油不均,焊盘不均匀,残铜,漏印,显影等外观方面的瑕疵进行精确检测。由于图像采集和处理的速度和效果将直接影响到P C B 板检测的准确性和有效性为此针对手动外观检查机的特点详细研究了图像采集系统,采用C 嚣在n e t 框架下对A c t i v e M i l 进行二次开发并用G D I+图形接口库实现了图像采集软件系统的开发。制系统和摄像机登须在计算机的精确控制下。才能协调处理工作,完成复杂的检测和分拣任务。基于机器视觉的P C B 在线检测设备的结构如图l 所示。罔lP C B 外观检查机系统硬件组成框图F i 昏lT h ep r i n c i p l ed i a g r a mo fP C Bo p t i c“v i s u a li n 叩e c t i m a c h i n e系统主要分为运动控制、图像采集和图像处理部分。图像采集部分是整个系统的重要组成部分。摄像机和镜头在机器视觉中相当于人的眼睛负责拍摄对象的图像。图像采集部分是P c B 检测系统的重要环节也是检测处理的基础。P C B 检测系统强调检测的速度和精度所以需要图像采集部分及时、准确地提供清晰的图像1 2 1。1P C B 外观检查机系统的总体结构2 图像采集系统的硬件结构P C B 在线检浏系统结构复杂其传动控制设备、电气控I)图像采集系统工作原理收稿日期:2 0 1 8 一1 9当系统上电后M C U 自动检测P C B 载物台是否复位作者简介:陈琦(1 9 朽一)。女,童州钒里人硕士研究生。研览方向:先电测控与仪器。一1 2 0 _万方数据陈瑜等手动P C B 外观检查机的图像采集与拼接到起点。此过程主要有两个光纤传感器和伺服电机完成。两个传感器分别安装在四顾电机轨道的起点。即复位点和轨道螭点。起复位。停止和电机反转的功能。上电后M C U 检测到s e s o r l(复位点或起点处)无效,则调用电机反转程序,使P C B载物台回到起点位置同时串口向P C 机发送彩图无效信号。然后M C U 继续判断是否有按键按下如果有按键按下电机开始正转,同时串口向P c 机发送彩图有效信号。此过程也就是P C B 线扫描过程完成图像的采集。此过程电机经历三个阶段:加速阶段匀速彩图阶段和减速停止阶段。在电机正转过程中。从七点开始,M C U 通过特有的捕获比较单元(C C U 6)来对伺服电机编码器反馈回来的脉冲计数但计数值达到采图有效数值时。串口向P c 发送采图开始信号此时线阵C C D开始对P c B 进行图像采集。在电机减速正转到轨道端点的传感器s e n o r 2 处时,电机停止并马上反转回到起点处此过程串口向P c 机发送采图无效信号。至此一个完整的检测过程完整。M C U 继续检测是否有按键按下来进行下一次检测。其中串口发送的采集有效和开始信号可以有效地避免误触发。C C D 采集到的图像信号由C a m r e l i n k 接口送至图像采集卡再由P c 做进一步的图像处理。(=c n=鹋S t r o b el i g h tB 夕l m e 雄r!$e 量r v o蒜:i n g -I A c c e l eratingllllnif。rm-II Iz o n e l l D c z t I c r a t,or!l c n s o r 2 ,s t 0 9p o I n t阿2P c B 外观检查机网像采集系统工作原理简网n 昏2T h ep r i n c i p l ed i a g r a mo fi m a g ea c q u i s i t i o ns y s t e mo fP C Bo p t i c,dv i s u a li 埘I p e c t i 佣m a c h i n e2)待感嚣与按缸的接收与检测采用光耦隔离技术。可以实现电路间的光电隔离即使输入信号能无阻通过且防止输出信号反馈到输入螬有利地抑制尖峰脉冲和各种噪声的干扰工作稳定无触点使用寿命长。传输效率高。为实时检测到反馈的转镜转速信号,本设计中采用了高速光耦A C P L D 7 2 L 传输速率可高达2 5M B d 并且外围电路简单如图3 所示。本设计利用X C l 6 4 C S 外设中含有捕获,比较单元C C 2 5端口,将光耦传输信号作为外部中断信号来触发X C l 6 4,实V IV I1_=习t i e刁LU七Z JC I=吨N C3刁压S H I E L DG N D tf i N I圈3A C P L-0 7 2 L 电路原理网F i g 3C i r c u i td i a g r a mo fA C P L-0 7 2 L现高速精确地传感定位与按钮检测。3)C C D 摄像机系统该手动P c B 外观检查机图像采集系统采用N E D 彩虹系列的3 C C D 彩色线扫描相机N U C L i 7 3 0 0。该相机应用广泛,可以进行以前黑白相机无法进行的颜色差异检测。外部接口为高速串行接口(C a m e r aL i n k)可以很方便的与采集卡连接。也可以很方便的设置增益和偏移量并具有修正R G B 线延迟的功能。像素数为73 0 0 x 3L i n e 像素大小为l O x l Op a n。数据速率6 0M H z。最短扫描速率7 6k H z。图4 为本系统所用的连续线扫描速率模型时序图田。系统中的图像采集卡采用的是M a t r o x 公司的S o l i o e X C 脯U 7 4 该卡白带处理器处理两个独立基模式或一个中模式C a m e r aL i n k 配置、酌M H z 采集速率、6 4M B 缓冲器、可以采集面阵和线阵摄像头并具有多种采集模式。目前市面上的影像检测系统大多采用面扫描(A r e a 一删)的摄影机进行影像的采集及分析日但是由于该P c B 外观检查机检查的P c B 产品尺寸范围较大5 0m m x S 0 咖一3 3 0m m x 2 5 0 咖精度的要求达亚像素级。面扫描摄影机的分辨事及取像速度无法满足这些要求,所以系统选取的是线扫描C C D。但是线扫描的检测系统必须利用运动速度才能取得面积影相即被测P C B 运动到相机视场时同过硬件发送触发信号给相机开始采集,故将采集卡的采集模式设置为硬件触发同步采集并分配最大内存“M。C C D 与采集卡连接示意图如图5 所示。3 软件系统组成该图像采集系统的软件采用的开发语言是C 静。软件开发包是A e t i v e M i l 9 0 组件。p i x e lc l o c kL7 厂7 几厂 厂1n 广nF。广L 一一e x p o s u r et i 睇(1 i n cf l+1)Ii n etr B n B f e rI i n etr a n s f erH s y n c(1 i n en J 1I l I n ef l+lJ7竺7 l l m(1 i n e 尘1 i n er e a d o u t(I i o en l-1I Irl i n ev a l l d,一1-j。c q u i r e dl i n。|r i a l o lO rd i s i t a l罔4C C D 连续线扫捕速率模翟时序罔F i g 4R a t em o d e l0 fc o n t i n u o u sl i n e c C C Dt i m i n gd i a g r a m1 2 l 一万方数据!量三兰兰三堡!兰!兰 1【二月5C C Dq g 女#镕i i HF i g5D l m m m“叫D I l o nw i t h t h eB 0 4 u i s i f i o nc 日dM a r x#目日岸n 一一目镕H*R m$(M I L)自M】L f|M I IL I T E(基率目像*)。M【L g 一十目件m i 3 2 目像月库利m T【n k I M M X 多蝶悻目m 自W 目像n 口B$m*T 优m,a r“*t 制、葳m n 色目镕E E m T 件平自1。*H 对T快建W i n d o w sm 月R 序”M【L 捆绑TA c t i v e M I L。A c t i v e M I lH 一十甘幛采集分*i 存#自控*。A c f i v e M I l 完集成到M i cr c“t V i s u a lB a s l e 、V i s a lc 自n e l o 快速应用序开发g 境中“。渡口悼罘女$统gA e t i v e M i l 控件库$拉件库日H 实目所M I I,所i*,m H 自f 谴月Tm t ix*所“m大i 降低T 日岸设H 的难度,镕T 软件&月捌*高T 应月幕境舟勺稳2#。3 1t 十A C f l M I 目t l a 目M m m x 目幛采集进行目像*m 二j 月#件结拇如圈6 所。,甚盛L 畦a 盐主J目6M 一 I F 月*n E6T h e n e i p l ed i a g r a mo f 抽e l q“n d M m“F 妇目*采集目 车路I)*信进目确定一十应用对象(A p p l i c a t i o n)*十月”象d 疰一十畦$个系统对象(S y s t e m)。2)自始化*,口*十N H W 觳*疆存(D a t aB u m e r l、散据*荤(D i g i f i r)R 敷*R i x(I x 8 p I )N 每。3)启动采集过将目像读*g 存井将埋存赋值缋散H 自过目敷m d 勺n 月霉m 目镕*目目像教*;&*目i 目X E E#日“j 赳控件或窗体t n目结$A c t i v e M l la f“n#状建简单m#一十目像日月a序目w 叫一月P*镕m。M 月#发自古动#镕自z 具#E u“单女酡X 丹减代日量。n e t h m r k 30 卡&f 女XM I L*自并t 请t 月,A p p l l,a t i 帅S y e mI m a g eI m a g e P、I)i 酬a y 等目#将自动镕加到T A#。发者将*#月控件拖拽到目悼栗率窗悻一十A p p l i e a t i 目A f 4 镕*自井月mJ 十s 呲m 单自体卜十D i s p l a y T*商C P U 使月丰应启月日埋存异步#目十I m a g e B u f l e r&一十1 w 噼h 一。3 2 t#女$g M 曲*M e t l m r l l 目*泉女十主持目步自#步W#采橐方t。一1 2 2 一同步采集 式适用十#镕栗摹B m 目悼 坩运#娅情R,t 目自同步壤$i 式T,女采集目髂2 目C P U 都向采集卡采集同步信e#目等待采集镕束,所m 在采集过程中C P U 由#H 目镕散据m R n n f 荨持#。自fC C D&$一*目像就需帅腽a 与*女滞留大致相当目U 在同步方式T 无*僳采睾自趾目在4 0 m 内完成也就 法选目女目m 理*求8。#$#女F 采橐镕自计算机N 图像n 理I 作“同时进钉目 C P U n 4 目柚目像时C C D 摄像m日“m 行f 一帧的目像采集。N n,月目目目,*一十堙存机制月来疆存当前E 采集完戚的目像自骚存C C D 摄像机将*果集或t 在果錾目像从m 宴m 目像女与4*#T 作”。端利月镕种m 埋存采集 日u 降氍对#i 统要$日m 大提高最境的址4 逮班满足实时*4 g 最。1 3 目母g R 目女理p n v m ev o l dD o u b l e B u f f e f i n g T h 脚d S u b()n t02|n 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篡燃勰一鬻掰蕊淼论黧掣结篇燃篇裟万方数据刘成等基于图像处理的尿液流量测量系统很人关系,问i f,r 液佗提取A 接受边缘榆测的影响。装机 嘲试能够解决参数带给边缘枪测和液佗提取的影响。由表l 可以看f H 智能参数筛选程序的迭代次数丈于5 0 0 次时液位提取得到的液 奇-值与真实值之间的误差可以不大于3 像索这个结果能够用于尿液流缝测量。5 结束语本文提f l I 了一种基于图像处理的尿液流景测蛩系统。能够快速准确地得到储液盒中的液位值进而计算出尿液流量。如果采用彩色摄像头还能够通过尿液的颜色来检测蛋白尿和血尿的情况。如果在尿液流鼍测最系统中加入无线通信模块可以通过远端的上位机监控网络中的多台尿液流量测量系统,大大提高医护人员的T 作效率。参考文献:1 1 1 贾建禄基于D S P 的视觉传感器技术及在啤酒液位检测的应用研究【D 1 中国优秀硕士学位论文全文数据库2 0 0 9(0 7):1-9【2】路一,陈乐饮料液位自动检测系统设计【J 1 机电工程,2 0 0 9,2 6(0 2):4 9-5 1 L UP e a g,C H E NL e D e s i g no fa u t o m a t i ci n s p e c t i n gs y s t e mf o rd r i n kl i q u i dl e v e lI J l M e c h a n i c a l&E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n gM a g a z i n e,2 0 0 9 2 6(0 2):4 9-5 1 1 3】陶跃珍,扬楠,纪华口服液检测系统中成像装置的设计【J 1 机电产品开发与创新,2 0 0 9 2 2(0 4):1 4 3 1 4 7 T A OY u e-z h e n,Y A N GN a n,J iH u a D e s i g no ft h ei m a g ea c q u i s i t i o nd e v i c eo no r a ll i q u i di n s p e c t i o ns y s t e m【J】D e v e l o p m e n t&I n n o v a t i o no fM a c h i n e r y&E l e c t r i c a lP r o d u c t s。2 0 0 9。2 2(0 4):1 4 3 一1 4 7【4】丁林松,黄丽琴Q t 4 图形设计与嵌入式开发【M 1 北京:人民邮电出版社2 0 0 9【5 1 高守传,姚领田V i s u a lC+实践与提高数字图像处理与工程应用篇【M 1 北京:中国铁道工业出版社,2 0 0 6【6】Q UY i n g-d o n g,C U IC h e n g-s o n g,C H E NS a n-b e n,e ta 1 Af a s ts u b p i x e Ie d g ed e t e c t i o nm e t h o du s i n gS o b e l Z e r s s n i k em o m e n t so p e r a t o r【J】M a g ea n dV i s i o nC o m p u t i n g,2 0 0 5。2 3(o i):l l 1 7(上接第1 2 3 页)采集研究f J】中1 1 1 测试技术,2 0 0 8 3 4(3):5 9-6 1 r e c o g n i t i o no fp a p e rc u r r e n c yb a s e do nR B F J 1 E l e c t r o i n cB E NX i a-j u n,Y EY u t a n g U UX u R e s e a r c ho fi m a g eD e s i g nE n g i n e e r i n g。2 0 1 0(9):5 1 5-5 1 4 c o l l e c t i n go fa u t o m a t i cP C Bv i s u a li n s p e c t i o n【J I C h i n a1 4 1 岳晓峰计算机视觉技术在发动机缺陷检测系统中的应用m e a s u r e m e n ta n dt e s t i n gt e c h n o l o g y,2 0 0 8,3 4(3):5 9-6 1【J】计算机潮量与控制,2 0 0 5,1 3(6):5 1 6-5 1 8【2】孙完坤,刘启中基于A c t i v e M I L 的医学数字减影系统的研Y U EX i a o-f e n g R e s e a r c ho nd e f e c td e t e c t i n 2m e t h o do f览与开发l J l 计算机应用与软件,2 0 0 9,2 6(7):2 7 6-2 7 7 p r i n t e dc i r c u i tb e r a dl J C o m p u t e r 唧u 托a n dc o n t r 0 1 S U NX i a n k u n,U UQ i z h o n g O nA c t i v e M I Lb a s e dd i g i i t a l2 0 0 5 1 3(6):5 1 6-5 1 8 s u b t r a c t i o na n g i o g r a p h ys y s t e ma n di t sd e v e l o p m e n tI J l f 5】5Y iY a o-h u a,Y UX i a n-q i n g I m a g eq u a l i t ya s s e s s m e n tb a s e dC o m p u t e rA p p l i c a t i o n sa n dS o f t w a r e,2 0 0 9,2 6(7):2 7 6-o ns t r u c t u r a ld i s t o r t i o na n di m a g ed e f i n i t i o n【C l,P r o f2 7 7 C S S E 0 8 I E E EP r e s s 2 0 0 8:2 5 3 2 5 6【3 J 阮雷叶玉堂,王鼎元,等基于R B F 的纸币序列号识别方【6 1 张红斌遥感图像拼接算法研g D I 西安:西安电子科技大法f J l 电子设计工程,2 0 1 0(9):5 1 5 5 1 4 学,2 0 0 6 R U A NL e i,Y EY u t a n g,W A N GD i n g-y u a n S e r i e sn u m b e r4-4,4-4 超小型G P S 模块M A X 一6U b l o x 日前宣布推出稳定可靠的超小型C P S 模块M A X 一6 系列产品。以满足工业级应用和T e l e m a t i c s 应用。M A X 一6 系列产品采用更为紧凑的封装形式拥有U-b l o x 第六代G P S 平台的全部优势:超高的灵敏度和智能化的电源管理模式并能与U b l o x 的2 G 和3 G 无线模块产品系列L E O N 和L I S A 无缝连接。M A X 采用超小型、易于安装的9 7x1 0 1m mL C C 封裳,可在工业温度范围内工作。u-b i o x 业务营销副总裁H e r b e r tB l n s e r 表示:“我们的客户要求C P S 模块占用的空间更小、功耗更低。并且需要内I t 无线连接能力。M A X 可作为我们L E O N 和L I S A 无线模块的绝佳拍挡尤其适用于安装在苛划、隐蔽环境中的稳定、超小型跟踪设备。”M A X 系列包括多种产品形态。既有性价比极高的内嵌鲁通晶体的型号。也有适应于高性能应用的内嵌T C X O 的型号同时工作电压可低至1 8V。所有M A X 一6 模块的生产流租符合I S O T S1 6 9 4 9 认证的要求质量洲试流程符合I S 0 1 6 7 5 0 标准中“道路车辆一环境条件及电气电子设备测试标准”的相关规定。咨询编号:2 0 1 1 0 4 1 0 1 0一1 2 7 万方数据手动PCB外观检查机的图像采集与拼接手动PCB外观检查机的图像采集与拼接作者:陈瑜,叶玉堂,罗颖,王旭东,CHEN Yu,YE Yu-tang,LUO Ying,WANG Xu-dong作者单位:电子科技大学光电信息学院,四川,成都,610054刊名:电子设计工程英文刊名:ELECTRONIC DESIGN ENGINEERING年,卷(期):2011,19(4)参考文献(6条)参考文献(6条)1.任小钧;叶玉堂;刘旭 自动PCB外观检测仪中的图像采集研究期刊论文-中国测试技术 2008(03)2.YI Yao-hua;YU Xiao-qing Image quality assessment based on structural distortion and imagedefinition 20083.岳晓峰 计算机视觉技术在发动机缺陷检测系统中的应用期刊论文-计算机测量与控制 2005(06)4.阮雷;叶玉堂;王鼎元 基于RBF的纸币序列号识别方法期刊论文-电子设计工程 2010(09)5.孙宪冲;刘启中 基于ActiveMIL的医学数字减影系统的研究与开发 2009(07)6.张红斌 遥感图像拼接算法研究 2006 本文链接:http:/
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