手動(dòng)PCB外觀(guān)檢查機的圖像采集與拼接

摘要：利用Matrox圖像采集卡，采用異步雙緩存方法滿(mǎn)足了PCB外觀(guān)檢查機圖像采集和實(shí)時(shí)處理的需要。并針對PCB外觀(guān)檢查機采集的圖像數據大精度高，需要實(shí)時(shí)拼接的特點(diǎn)，提出了將GDI+圖形設備接口庫與ActiveMil庫采用結合應用的圖像拼接方法。測試實(shí)例表明，圖像采集速度提高了30％，非常適合應用在PCB外觀(guān)檢查機上，并且由于利用ActiveX組件縮短了開(kāi)發(fā)周期。
關(guān)鍵詞：PCB檢測；雙緩存異步采集系統；ActiveMil組件；圖像拼接

印制電路板外觀(guān)檢查機是PCB產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)上的重要質(zhì)檢設備，它基于光學(xué)圖像處理和計算機視覺(jué)識別技術(shù)原理，主要功能是對PCB組件生產(chǎn)過(guò)程中遇到的外觀(guān)缺陷進(jìn)行檢測。中國是世界PCB生產(chǎn)大國，但不是強國，PCB生產(chǎn)鏈中的重要環(huán)節——PCB設備儀器不強是形成這種狀況的重要原因之一，為推進(jìn)中國PCB產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，研制了較自動(dòng)外觀(guān)檢查機操作簡(jiǎn)單、系統更加緊湊以及更高的性能價(jià)格比的手動(dòng)PCB外觀(guān)檢查機。手動(dòng)PCB外觀(guān)檢查機通過(guò)手動(dòng)放板后傳送裝置自動(dòng)傳送PCB，線(xiàn)陣CCD相機均勻掃描PCB板，獲得準確圖像，再通過(guò)計算機對比處理已掃描的線(xiàn)路板并進(jìn)行判斷，然后分裝置根據計算機反饋的控制信號自動(dòng)分檢PCB(OK／NG)?？蓪Ξ愇?，露銅，補油，劃傷，鍍金不良，字符錯誤，綠油不均，焊盤(pán)不均勻，殘銅，漏印，顯影等外觀(guān)方面的瑕疵進(jìn)行精確檢測。由于圖像采集和處理的速度和效果將直接影響到PCB板檢測的準確性和有效性，為此針對手動(dòng)外觀(guān)檢查機的特點(diǎn)詳細研究了圖像采集系統，采用C#在．net框架下對ActiveMil進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)并用GDI+圖形接口庫實(shí)現了圖像采集軟件系統的開(kāi)發(fā)。

1 PCB外觀(guān)檢查機系統的總體結構
PCB在線(xiàn)檢測系統結構復雜，其傳動(dòng)控制設備、電氣控制系統和攝像機必須在計算機的精確控制下，才能協(xié)調處理工作，完成復雜的檢測和分揀任務(wù)?；跈C器視覺(jué)的PCB在線(xiàn)檢測設備的結構如圖1所示。

系統主要分為運動(dòng)控制、圖像采集和圖像處理部分。圖像采集部分是整個(gè)系統的重要組成部分。攝像機和鏡頭在機器視覺(jué)中相當于人的眼睛，負責拍攝對象的圖像。圖像采集部分是PCB檢測系統的重要環(huán)節，也是檢測處理的基礎。PCB檢測系統強調檢測的速度和精度，所以需要圖像采集部分及時(shí)、準確地提供清晰的圖像。

2 圖像采集系統的硬件結構
1)圖像采集系統工作原理
當系統上電后，MCU自動(dòng)檢測PCB載物臺是否復位到起點(diǎn)。此過(guò)程主要有兩個(gè)光纖傳感器和伺服電機完成。兩個(gè)傳感器分別安裝在四顧電機軌道的起點(diǎn)，即復位點(diǎn)和軌道端點(diǎn)。起復位，停止和電機反轉的功能。上電后MCU檢測到sesorl(復位點(diǎn)或起點(diǎn)處)無(wú)效，則調用電機反轉程序，使PCB載物臺回到起點(diǎn)位置，同時(shí)串口向PC機發(fā)送彩圖無(wú)效信號。然后MCU繼續判斷是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，電機開(kāi)始正轉，同時(shí)串口向PC機發(fā)送彩圖有效信號。此過(guò)程也就是PCB線(xiàn)掃描過(guò)程，完成圖像的采集。此過(guò)程電機經(jīng)歷三個(gè)階段：加速階段，勻速彩圖階段和減速停止階段。在電機正轉過(guò)程中，從七點(diǎn)開(kāi)始，MCU通過(guò)特有的捕獲比較單元(CCU6)來(lái)對伺服電機編碼器反饋回來(lái)的脈沖計數，但計數值達到采圖有效數值時(shí)，串口向PC發(fā)送采圖開(kāi)始信號，此時(shí)線(xiàn)陣CCD開(kāi)始對PCB進(jìn)行圖像采集。在電機減速正轉到軌道端點(diǎn)的傳感器senor2處時(shí)，電機停止并馬上反轉回到起點(diǎn)處，此過(guò)程串口向PC機發(fā)送采圖無(wú)效信號。至此一個(gè)完整的檢測過(guò)程完整。MCU繼續檢測是否有按鍵按下來(lái)進(jìn)行下一次檢測。其中串口發(fā)送的采集有效和開(kāi)始信號可以有效地避免誤觸發(fā)。CCD采集到的圖像信號由Camrelink接口送至圖像采集卡再由PC做進(jìn)一步的圖像處理。