Thông tin PCB - Hình ảnh thu thập của máy kiểm tra sự xuất hiện của bảng PCB bằng tay

Máy kiểm tra sự xuất hiện của bảng mạch in là một thiết bị kiểm tra chất lượng quan trọng trên dây chuyền sản xuất sản phẩm bảng PCB. Nó dựa trên nguyên tắc xử lý hình ảnh quang học và công nghệ nhận dạng thị giác máy tính. Chức năng chính của nó là phát hiện các khuyết tật ngoại hình gặp phải trong quá trình sản xuất các thành phần bảng PCB. Trung Quốc là một quốc gia lớn trong sản xuất bảng PCB trên thế giới, nhưng không phải là một quốc gia mạnh mẽ. Một liên kết quan trọng trong chuỗi sản xuất bảng PCB - thiết bị và dụng cụ bảng PCB không mạnh là một trong những lý do quan trọng cho tình huống này. Để thúc đẩy sự phát triển và tiến bộ của ngành công nghiệp bảng PCB của Trung Quốc, so với máy kiểm tra ngoại hình tự động, một máy kiểm tra ngoại hình bảng PCB thủ công với hoạt động đơn giản hơn, hệ thống nhỏ gọn hơn và tỷ lệ hiệu suất-giá cao hơn được phát triển. Máy kiểm tra sự xuất hiện của bảng PCB thủ công tự động truyền bảng PCB thông qua thiết bị sau chuyển giao bảng thủ công và máy ảnh CCD tuyến tính quét bảng PCB đồng đều để có được hình ảnh chính xác. Tín hiệu điều khiển phản hồi tự động sắp xếp bảng PCB (OK / NG). Nó có thể phát hiện các vật thể lạ, đồng phơi nhiễm, bổ sung dầu, trầy xước, mạ vàng kém, ký tự sai, dầu xanh không đồng đều, miếng đệm không đồng đều, đồng còn lại, in ấn bị thiếu, phát triển và các khuyết tật ngoại hình khác. Vì tốc độ và hiệu quả của việc thu thập và xử lý hình ảnh sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và hiệu quả của phát hiện bảng PCB, hệ thống thu thập hình ảnh được nghiên cứu chi tiết theo đặc điểm của máy kiểm tra thị giác thủ công và C # được sử dụng. Khung Net được sử dụng để phát triển thứ cấp của ActiveMil và phát triển hệ thống phần mềm thu thập hình ảnh được thực hiện với thư viện giao diện đồ họa GDI+.

1. Cấu trúc tổng thể của hệ thống máy kiểm tra xuất hiện bảng PCB Hệ thống phát hiện trực tuyến bảng PCB có cấu trúc phức tạp, và thiết bị điều khiển truyền tải, hệ thống điều khiển điện và máy ảnh của nó phải được kiểm soát bởi máy tính để phối hợp công việc xử lý và hoàn thành các nhiệm vụ phát hiện và phân loại phức tạp. Cấu trúc của thiết bị kiểm tra trực tuyến của bảng PCB dựa trên thị giác máy, hệ thống chủ yếu được chia thành các bộ phận kiểm soát chuyển động, thu thập hình ảnh và xử lý hình ảnh. Phần thu thập hình ảnh là một phần quan trọng của toàn bộ hệ thống. Máy ảnh và ống kính tương đương với mắt con người trong thị giác máy và chịu trách nhiệm chụp hình ảnh của các vật thể. Phần thu thập hình ảnh là một phần quan trọng của hệ thống phát hiện bảng PCB, và nó cũng là nền tảng của xử lý phát hiện. Hệ thống kiểm tra bảng PCB nhấn mạnh tốc độ và độ chính xác của kiểm tra, vì vậy phần thu thập hình ảnh cần cung cấp hình ảnh rõ ràng một cách kịp thời và chính xác.2. Cấu trúc phần cứng của hệ thống thu thập hình ảnh 2.1 Nguyên tắc làm việc của hệ thống thu thập hình ảnh Khi hệ thống được bật, MCU tự động phát hiện liệu giai đoạn PCB có được đặt lại đến điểm khởi đầu hay không. Quá trình này chủ yếu được hoàn thành bởi hai cảm biến sợi quang và động cơ servo. Hai cảm biến được lắp đặt tại điểm bắt đầu của đường đua động cơ, cụ thể là điểm đặt lại và điểm cuối đường đua. Nó có các chức năng thiết lập lại, dừng lại và đảo ngược động cơ. Sau khi bật, MCU phát hiện rằng sesorl (điểm đặt lại hoặc điểm bắt đầu) không hợp lệ, và gọi chương trình đảo ngược động cơ để làm cho giai đoạn PCB trở lại vị trí bắt đầu, và cổng nối tiếp gửi tín hiệu hình ảnh màu không hợp lệ đến PC. Sau đó MCU tiếp tục đánh giá liệu một phím có được nhấn hay không. Nếu một phím được nhấn, động cơ bắt đầu quay về phía trước và cổng nối tiếp gửi tín hiệu hợp lệ hình ảnh màu đến máy tính. Quá trình này cũng là quá trình quét dòng bảng PCB để hoàn thành việc thu thập hình ảnh. Trong quá trình này, động cơ đi qua ba giai đoạn: giai đoạn tăng tốc, giai đoạn tốc độ ổn định và giai đoạn dừng chậm. Trong quá trình quay về phía trước của động cơ, bắt đầu từ bảy giờ, MCU đếm các xung được mã hóa động cơ servo cung cấp lại thông qua đơn vị thu thập và so sánh độc đáo (CCU6), nhưng khi giá trị đếm đạt giá trị hiệu quả của việc thu thập hình ảnh, cổng nối tiếp gửi hình ảnh thu thập được đến máy tính. Tín hiệu bắt đầu, tại thời điểm này, mảng CCD tuyến tính bắt đầu hình ảnh bảng PCB. Khi động cơ chậm lại phía trước đến cảm biến 2 ở cuối đường đua, động cơ dừng lại và ngay lập tức đảo ngược trở lại điểm bắt đầu. Trong quá trình này, cổng nối tiếp gửi tín hiệu không hợp lệ đến máy tính. Cho đến nay, một quá trình phát hiện hoàn chỉnh đã hoàn thành. MCU tiếp tục phát hiện liệu một nút được nhấn để phát hiện xuống hay không. Trong số đó, việc thu thập tín hiệu hợp lệ và bắt đầu được gửi bởi cổng nối tiếp có thể tránh kích hoạt sai một cách hiệu quả. Tín hiệu hình ảnh được thu thập bởi CCD được gửi đến thẻ thu thập hình ảnh bởi giao diện Camrelink, và sau đó xử lý hình ảnh tiếp theo được thực hiện bởi PC. Để phát hiện tín hiệu tốc độ phản hồi của gương quay trong thời gian thực, bộ kết nối quang tốc độ cao ACPL-072L được sử dụng trong thiết kế này, tốc độ truyền có thể cao đến 25 MBd và mạch ngoại vi đơn giản. Thiết kế này sử dụng cổng CC25 của đơn vị chụp / so sánh trong thiết bị ngoại vi XC164CS và sử dụng tín hiệu truyền optocoupler như một tín hiệu gián đoạn bên ngoài để kích hoạt XC164 để đạt được định vị cảm biến tốc độ cao và phát hiện nút. Máy ảnh có một loạt các ứng dụng và có thể thực hiện phát hiện sự khác biệt màu sắc mà trước đây không thể với máy ảnh đen trắng. Giao diện bên ngoài là một giao diện nối tiếp tốc độ cao (Camera Link), có thể dễ dàng kết nối với thẻ chụp, và cũng có thể dễ dàng thiết lập lợi nhuận và bù đắp, và có chức năng sửa chữa sự chậm trễ dòng RGB. Số lượng pixel là 7 300x3 Line, kích thước pixel là 10x10 μm, tốc độ dữ liệu là 60MHz và tốc độ quét ngắn là 7,6kHz. Thẻ thu thập khung trong hệ thống là SoliosXCL-SU74 của Matrox, có bộ xử lý riêng để xử lý hai chế độ cơ sở độc lập hoặc một cấu hình Camera Link chế độ trung, tốc độ thu thập 66 MHz, bộ đệm 64 MB và có thể thu thập các mảng khu vực. và máy ảnh quét dòng với nhiều chế độ thu thập. Hiện nay, hầu hết các hệ thống kiểm tra hình ảnh trên thị trường sử dụng máy ảnh quét khu vực (Areascan) để thu thập và phân tích hình ảnh. Tuy nhiên, do phạm vi kích thước lớn của các sản phẩm bảng PCB được kiểm tra bởi máy kiểm tra ngoại hình bảng PCB này - 50 mmx50mm ~ 330mmx250 mm, độ chính xác cao. Độ phân giải và tốc độ thu thập hình ảnh của máy ảnh quét khu vực không thể đáp ứng các yêu cầu này, vì vậy hệ thống chọn CCD quét dòng. Tuy nhiên, hệ thống phát hiện quét dòng phải sử dụng tốc độ chuyển động để có được vùng bóng tối, tức là, khi bảng PCB được kiểm tra di chuyển đến trường nhìn của máy ảnh, phần cứng gửi tín hiệu kích hoạt đến máy ảnh để bắt đầu thu thập, vì vậy chế độ thu thập của thẻ thu thập được thiết lập để đồng bộ hóa kích hoạt phần cứng Thu thập và phân bổ 64 M bộ nhớ.3. Thành phần hệ thống phần mềm Ngôn ngữ phát triển được sử dụng cho phần mềm của hệ thống thu thập hình ảnh là C #, và bộ phát triển phần mềm là thành phần AetiveMil9.0. Matrox có một gói giàu có - Image Processing and Pattern Recognition Library (MIL) và thư viện con MIL-LITE (Basic Image Processing) của MIL. MIL là một thư viện xử lý hình ảnh 32-bit độc lập với phần cứng, sử dụng chức năng tăng tốc đồ họa đa phương tiện MMX của Intel để tối ưu hóa thư viện xử lý hình ảnh và có thể xử lý hình ảnh nhị phân, màu xám hoặc màu sắc, và nó độc lập với nền tảng phần cứng. Và để phát triển ứng dụng Windows nhanh chóng, MIL gói ActiveMIL. AetiveMIL là một điều khiển động* để quản lý thu thập, xử lý, phân tích, hiển thị và lưu trữ hình ảnh. Aeti-veMIL được tích hợp đầy đủ vào Microsoft Visual Basic, Visual C ++ và. net môi trường phát triển ứng dụng nhanh chóng. Hệ thống thu thập hình ảnh sử dụng thư viện điều khiển AetiveMil, có thể nhận ra tất cả các chức năng của tất cả MIL, và vì sử dụng các điều khiển ActiveX, nó làm giảm đáng kể khó khăn của lập trình, rút ngắn chu kỳ phát triển phần mềm và cải thiện sự ổn định của hệ thống ứng dụng.3.1 Chương trình thu thập hình ảnh dựa trên AclivrMilÝ tưởng cơ bản của chương trình thu thập hình ảnh là: 1) Mở kênh truyền thông, tức là xác định một đối tượng ứng dụng (Ứng dụng), và tạo một hoặc nhiều đối tượng hệ thống (Hệ thống) cho mỗi đối tượng ứng dụng. 2) Khởi tạo tài nguyên phần cứng, tức là phân bổ bộ đệm dữ liệu (Data Buffer), bộ thu thập dữ liệu (Digitizer) và hiển thị dữ liệu (Display) đối tượng cho mỗi đối tượng hệ thống. 3) Bắt đầu quá trình thu thập, tức là đọc hình ảnh vào bộ nhớ đệm dữ liệu, và gán bộ nhớ đệm cho mảng, và nhận ra việc xử lý hình ảnh bằng cách xử lý mảng. Sau khi dữ liệu hình ảnh được liên kết với hiển thị dữ liệu, xử lý trước có thể được hiển thị thông qua điều khiển hiển thị hoặc biểu mẫu. AetiveMIL cho phép các nhà phát triển kết hợp nhanh chóng và dễ dàng một ứng dụng đồ họa với giao diện người dùng Windows. Phát triển ứng dụng bao gồm đặt công cụ kéo và cuộn cũng như cấu hình chấm dấu và nhấp chuột, giảm đáng kể lượng mã. tồn tại. Net framework 3.0 card hair environment, sau khi cài đặt gói phát triển MIL và cấu hình nó chính xác, các thành phần như Application, System, Image, ImageProcess và Display sẽ được tự động thêm vào thanh công cụ. Nhà phát triển kéo các điều khiển cần thiết vào biểu mẫu thu thập hình ảnh, một ứng dụng, tương ứng với máy xuất hiện thủ công ống kính đơn, một hệ thống, một màn hình biểu mẫu duy nhất - một Disp-laly, để cải thiện việc sử dụng CPU, thu thập bất đồng bộ đệm kép - hai ImageBuffers và một ImageProcess.3.2 Ý tưởng thu thập bất đồng bộ đệm képMatrox MeteorII frame grabber hỗ trợ hai phương pháp thu thập, đồng bộ và bất đồng bộ. Chế độ thu thập đồng bộ phù hợp cho việc thu thập và hiển thị hình ảnh liên tục mà không cần xử lý toán học. Điều này là bởi vì trong chế độ thu thập đồng bộ, trước mỗi thu thập hình ảnh, CPU gửi tín hiệu đồng bộ thu thập đến thẻ thu thập, và sau đó chờ đợi để thu thập kết thúc. Trong quá trình, CPU chỉ có thể ở trong trạng thái chờ vì dữ liệu hình ảnh không thể được thu thập. Vì chỉ cần khoảng 40 ms để CCD thu thập một khung hình ảnh, tương đương với sự giữ trực quan của con người, nó không thể đảm bảo rằng việc thu thập và xử lý được hoàn thành trong vòng 40 ms trong chế độ đồng bộ và nó không thể đáp ứng các yêu cầu của xử lý thời gian thực. Trong chế độ thu thập bất đồng bộ, công việc thu thập và công việc xử lý hình ảnh của máy tính có thể được thực hiện cùng một lúc, tức là khi CPU xử lý hình ảnh của khung ảnh hiện tại, máy ảnh CCD có thể thực hiện thu thập hình ảnh của khung ảnh tiếp theo. Do đó, khi lập trình, một cơ chế đệm là cần thiết để đệm các hình ảnh được thu thập hiện tại và hình ảnh được thu thập hoặc được thu thập bởi máy ảnh CCD, để thực hiện công việc song song của việc thu thập và xử lý hình ảnh. Rõ ràng, sử dụng phương pháp thu thập bộ đệm kép này không chỉ có thể giảm các yêu cầu cho hệ thống phần cứng, mà còn cải thiện đáng kể tốc độ xử lý của hệ thống để đáp ứng các yêu cầu xử lý thời gian thực.4. Ví dụ thu thập hình ảnh Tốc độ thu thập hình ảnh của hệ thống thu thập bất đồng bộ đệm kép được cải thiện đáng kể, và chu kỳ phát triển được rút ngắn do sử dụng các thành phần ActiveX, và chi phí lao động phát triển được giảm. Và cải thiện chất lượng thu thập hình ảnh. Chỉ mất 1,3 giây để thu thập một hình ảnh 7300x10000 và khâu nó trong thời gian thực, không có hiện tượng giảm khung hình và khâu không mất mát. Công thức tính toán kích thước của bộ đệm hình ảnh là MemSize=ImageWidthxlmageHeightxFrames. Thí nghiệm cũng cho thấy rằng 7 300x1 000 hình ảnh được thu thập bằng cách thu thập đồng bộ, và 1 khung 8 bit mỗi pixel cần khoảng 6Gb không gian đệm; Độ phân giải tương tự được thu thập bằng cách thu thập bộ đệm kép bất đồng bộ. Các hình ảnh đòi hỏi ít hơn 32 MB bộ nhớ cache để giữ hình ảnh liên tục. Có thể thấy rằng sử dụng phương pháp thu thập bộ đệm đôi bất đồng bộ không chỉ có thể tiết kiệm tài nguyên hệ thống, mà còn có hiệu quả thu thập hiệu quả hơn và tốt hơn.5 Kết luậnCông nghệ đệm đôi đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hiển thị hình ảnh trong những năm gần đây. Thiết kế này kết hợp công nghệ đệm kép và thu thập bất đồng bộ trong hệ thống thu thập hình ảnh của máy kiểm tra thị giác thủ công PCB lần đầu tiên. Sử dụng SoliosXCL-SU74 của Matrox, phương pháp thu thập bộ đệm kép bất đồng bộ có thể thực hiện việc thu thập liên tục thời gian thực của máy xuất hiện bảng PCB (thí nghiệm này được thiết lập để thu thập 10 khung hình mỗi giây, và chiều rộng của mỗi khung là 7 300 và chiều cao là 1 000). yêu cầu, và sử dụng thư viện GDI + để đạt được khâu hình ảnh không mất thời gian thực. Giải pháp này hiệu quả hơn so với thu thập hình ảnh truyền thống, có yêu cầu phần cứng thấp hơn và phù hợp hơn với các hệ thống thu thập hình ảnh dữ liệu lớn như máy xuất hiện bảng PCB.