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PCBブログ
画像処理に基づくPCBボード自動検出システムの設計
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画像処理に基づくPCBボード自動検出システムの設計

2022-02-23
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Author:pcb

高精度, 大規模, ファースト, 実時間自動光検出システム PCBボード 欠陥研究, ハードウェア構造とソフトウェアシステムはそれぞれ設計されている. システムは、主に2次元運動プラットフォームで構成される, モータ制御モジュール, 画像取得モジュール, 画像処理モジュール, 解析モジュールの結果. 改良ステッパモータ駆動モード, 細分駆動, そして、改良された像認識アルゴリズムは、システムの正確さを確実にする, そして、1ボタン自動検出のデザインは、検出速度を改善します. 実験結果から,このシステムは,欠陥を迅速かつ正確に検出できることを示した PCBボード, また、特定の実用的な開発値.


電子製品の一部, the プリント回路基板, 様々な電子部品を集積する情報キャリア. 様々な分野で広く使用されており、電子製品の不可欠な部分です. 品質 PCBボード 長期的な決定要因となっている, 電子製品の正常で信頼性の高い仕事. 科学技術の発展により, 高密度の開発動向, 高複雑度, と高性能 PCBボード 製品の品質検査に挑戦 PCBボードs.


アクセス制限などの要因により, 高いコスト, 低効率, 伝統的なPCB欠陥検出法は、現代の検出の必要性を満たすために徐々に失敗してきた. したがって, PCB欠陥のための自動検出システムを研究して、実装することは、非常にアカデミックで経済的価値です. の中で PCBボード 国内外の欠陥検出技術, AOI (Automatic Optic Inspection) technology has received more and more attention, また、自動光学検査の主流となっている. この論文では, 大きな視野, 高精度, 高速リアルタイム自動検出システム PCBボード 画像処理技術による欠陥の研究, ハードウェア構造とソフトウェアフローの設計. 改良されたモータ駆動モードと1つのボタン自動検出ソフトウェアのデザインを通して, システムの検出速度は大幅に改善される, 結果解析モジュールの欠陥同定アルゴリズムの改善は、検出結果の精度を改善する.


PCBボード

1. System structure
The PCBボード 欠陥自動検出システムは主に運動制御モジュールから構成される, 画像取得モジュール, 画像処理モジュール, 結果解析モジュール. システムの作業過程は以下の通りである。上位計算機はステッパモータの動きを制御する, ステッパモータは2次元プラットホームの移動を駆動する, 検出されるPCBの最上部に、CCDカメラを送信する, そして、PCB上の大きい場面のイメージを集めます, そして、集められた像は、像取得カード18に送られる. ホストコンピュータに, ホストコンピュータ・ソフトウェアは、集められた像上の縫合および画像前処理を実行する, 正確に検索し、処理画像をキャリブレーション, 画像セグメンテーションによるテンプレートマッチングと画像認識, 画像形態処理, etc., 欠陥検出結果を取得する. . システム設計はハードウェア設計とソフトウェア設計を含む. システムソフトウェアとハードウェアの協調作業.

2. System hardware design
The hardware design of the PCBボード 欠陥自動検出システムは主に二次元運動プラットフォームを含む, 運動制御板, モータ駆動板, CCDカメラ, 画像取り込みカード, そしてパソコン.


2.1 CCD camera and frame grabber
The main characteristic parameters of the CCD camera include camera format, 感光性表面サイズ, ピクセルサイズ, 解像度, 電子シャッター速度, 同期方式, 照度, 感度, 信号対雑音比, etc. カメラ・フォーマットおよびオンライン検出は、像取得カードのサンプリング周波数を決定する. 感光性表面サイズのバランス, ピクセルサイズ, 解像度, 結像レンズ系の倍率は測定範囲と測定精度に依存する. 上記の要因とシステム要件を考慮に入れて, フレームグラバー, ビデオキャプチャカード, ビデオカードのタイプです. フレーム取得カードの主な機能は、カメラの連続アナログビデオ信号を離散デジタル量に変換することである. その基本原理:カメラから出力される様々なフォーマットのビデオ出力信号は、入力選択モジュールによって処理されて、画像取得カード108によって認識されることができるビデオ信号を形成する. アナログビデオ信号が変換されたあと, カードのフレームバッファメモリに格納される, そして、特異的な像伝送は、コンピューターバス12を経たコンピュータCPUにより制御される, そして最後に、コンピュータのメモリまたはハードディスクの画像処理用に格納されて. この設計で使用される画像取得カードのモデルはNV 7004 - Nである, これは、CCDカメラアナログ信号をデジタル信号に変換し、リアルタイムディスプレイ用にホストコンピュータに送信し、画像捕捉機能を完了することができる.


2.2 Motor Motion Controller and Precision 2D Motion Platform
The motion controller of the PCBボード 欠陥自動検出システムは自己設計MCU制御盤である, チップはアトメル社が生産するシングルチップAT 89 S 52である, そして、制御ボードはRS - 232シリアル通信インターフェース. マンマシンインタフェースを操作してコマンドを制御ボードに送る, そして、制御ボードは、速度を制御するために様々な周波数の制御信号および方形波シグナルをステッパモータ・ドライバボードに出力する, 方向, ステッパモータの移動距離. 二次元モーションプラットフォームは日本SUS社が作成した2つの精密モーションガイドレールで構成される. モーションガイドレールはボールねじ型である, これは非常に正確で、小さなエラーです. ステッパモータはガイドレールの移動を駆動するために移動ガイドレールと接続される. 多段式4段ハイブリッドステッピングモータ, 日本. この種のステッピングモータは安定して動作し、低騒音である.


2.3 Motor drive
In fact, ステッピングモータの駆動はステッピングモータの各相の励磁巻線の電流を制御することである, ステッピングモータの内部磁界の合成方向が変化するようにする, ステッピングモータが回転するように. 各位相励磁巻線の電流によって生成される合成磁界ベクトルの大きさはステッピングモータの回転トルクを決定する, そして、2つの隣接した合成磁界ベクトル間の付属の角度は、ステップ角度を決定する. ステッパモータの2つの重要概念を紹介した。. ステッピングモータのピッチ角は、ステッピングモータが走行しているときの2つの隣接する安定した磁界間の角度を指す. ステップ角度とは、ステッピングモータのロータがパルス信号に応じて回転する角度変位を指す.


ここで、ステップ角度とは、モータの歯数に関係するだけでなく、モータの拍動数にも関する。ステッピングモータのピッチ角は、ステッピングモータの細分化はステッピングモータの各位相巻線の理想的な対称性とピッチ角特性の厳密な正の回転に基づいている。巻線の電流の大きさおよび比率は、ステップ角度を元の数百分の1に分数まで減少させ、それによってステッパモータの分解能を向上させる。2相ステッピングモータを例にとって、モータの歯数が50であり、走行中のビート数が4拍の場合、ステップ角度は、θ=360度(50×4)=1.8度(一般的にフルステップ)、8回シューティングである。ステップ角度は、角=360度/(50×8)=0.9度であるつのビートモードと比較して、4つのビートモードと比較して、ステップアングルは、2倍になって、第2の細分化のステップ角度を実現しますとても大きい。小さい。


ステッピングモータのビート数を変更することにより、ステップ角度を変更することもできる。ビートの数は、磁場の周期的変化を完了するために必要なパルス数または伝導状態の数、またはモータのピッチ角度を回転させるために必要なパルス数を指す。モータの位相数が決定されると、ビート数も決定される。ステッピングモータの歯数や位相を増加させることにより段差角を小さくすることにより、段差角の程度が非常に制限され、生産の要求を満たすことが困難となる。モータの細分化駆動のための一般的に使用される方法は、電流ベクトル一定振幅均一回転法である。電流ベクトル一定振幅一様回転法は,細分均一と出力トルク定数の後のステップ角を作ることができる。


具体的な方法は、位相巻線を位相差を通過させることである。正弦波電流が2・アンペア/mで振幅が等しい場合、電流結合ベクトル又は磁場ベクトルは空間内で回転し、結合ベクトルの振幅は変化しない。例えば、4相ハイブリッドステッピングモータでは、位相巻線には、それぞれ±1/2の位相差を有する正弦波電流が供給される。可能な限り円形の合成磁界を得て、ステップ角度変化を均一にするためには、各位相巻線の電流基準信号に対してステップ状正弦波波形を用いることが理想的である。


4相ステッピングモータの8分割を例として, 7つの安定した中間の状態は、各々のフェーズに挿入される. 細分化後, 各相の電流は1の段階で上昇または下降する/4. 角度は8ステップで完了します, そして、ステップ角度の8の細分化は、実現できる. より細分化, 電流変化が小さい, モータの振動と騒音を大いに低減する. ステップ正弦波を使用して電流を細分化する, The more steps (that is, the more subdivisions), 波形が近い方が正弦波になる, ステップ電流は小さい, そして、より小さいステップ角度. これは、ステッパモータが動作しているときに、ステップ損失率を大きく減少させる. これは、実行中のときにステッピングモータのノイズと振動を減らす, そして、ステッピングモーターをより安定して動かす, そして、それを制御するのは簡単です PCBボード.