手動PCB外觀檢查機(jī)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足了PCB外觀檢查機(jī)圖像采集和實時處理的需要。并針對PCB外觀檢查機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)大精度高，需要實時拼接的特點(diǎn)，提出了將GDI+圖形設(shè)備接口庫與ActiveMil庫采用結(jié)合應(yīng)用的圖像拼接方法。測試實例表明，圖像采集速度提高了30％，非常適合應(yīng)用在PCB外觀檢查機(jī)上，并且由于利用ActiveX組件縮短了開發(fā)周期。
關(guān)鍵詞：PCB檢測；雙緩存異步采集系統(tǒng)；ActiveMil組件；圖像拼接

印制電路板外觀檢查機(jī)是PCB產(chǎn)品生產(chǎn)線上的重要質(zhì)檢設(shè)備，它基于光學(xué)圖像處理和計算機(jī)視覺識別技術(shù)原理，主要功能是對PCB組件生產(chǎn)過程中遇到的外觀缺陷進(jìn)行檢測。中國是世界PCB生產(chǎn)大國，但不是強(qiáng)國，PCB生產(chǎn)鏈中的重要環(huán)節(jié)——PCB設(shè)備儀器不強(qiáng)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，研制了較自動外觀檢查機(jī)操作簡單、系統(tǒng)更加緊湊以及更高的性能價格比的手動PCB外觀檢查機(jī)。手動PCB外觀檢查機(jī)通過手動放板后傳送裝置自動傳送PCB，線陣CCD相機(jī)均勻掃描PCB板，獲得準(zhǔn)確圖像，再通過計算機(jī)對比處理已掃描的線路板并進(jìn)行判斷，然后分裝置根據(jù)計算機(jī)反饋的控制信號自動分檢PCB(OK／NG)?？蓪Ξ愇?，露銅，補(bǔ)油，劃傷，鍍金不良，字符錯誤，綠油不均，焊盤不均勻，殘銅，漏印，顯影等外觀方面的瑕疵進(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(zhǔn)確性和有效性，為此針對手動外觀檢查機(jī)的特點(diǎn)詳細(xì)研究了圖像采集系統(tǒng)，采用C#在．net框架下對ActiveMil進(jìn)行二次開發(fā)并用GDI+圖形接口庫實現(xiàn)了圖像采集軟件系統(tǒng)的開發(fā)。

1 PCB外觀檢查機(jī)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
PCB在線檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其傳動控制設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)和攝像機(jī)必須在計算機(jī)的精確控制下，才能協(xié)調(diào)處理工作，完成復(fù)雜的檢測和分揀任務(wù)。基于機(jī)器視覺的PCB在線檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)主要分為運(yùn)動控制、圖像采集和圖像處理部分。圖像采集部分是整個系統(tǒng)的重要組成部分。攝像機(jī)和鏡頭在機(jī)器視覺中相當(dāng)于人的眼睛，負(fù)責(zé)拍攝對象的圖像。圖像采集部分是PCB檢測系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，也是檢測處理的基礎(chǔ)。PCB檢測系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)檢測的速度和精度，所以需要圖像采集部分及時、準(zhǔn)確地提供清晰的圖像。

2 圖像采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
1)圖像采集系統(tǒng)工作原理
當(dāng)系統(tǒng)上電后，MCU自動檢測PCB載物臺是否復(fù)位到起點(diǎn)。此過程主要有兩個光纖傳感器和伺服電機(jī)完成。兩個傳感器分別安裝在四顧電機(jī)軌道的起點(diǎn)，即復(fù)位點(diǎn)和軌道端點(diǎn)。起復(fù)位，停止和電機(jī)反轉(zhuǎn)的功能。上電后MCU檢測到sesorl(復(fù)位點(diǎn)或起點(diǎn)處)無效，則調(diào)用電機(jī)反轉(zhuǎn)程序，使PCB載物臺回到起點(diǎn)位置，同時串口向PC機(jī)發(fā)送彩圖無效信號。然后MCU繼續(xù)判斷是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，同時串口向PC機(jī)發(fā)送彩圖有效信號。此過程也就是PCB線掃描過程，完成圖像的采集。此過程電機(jī)經(jīng)歷三個階段：加速階段，勻速彩圖階段和減速停止階段。在電機(jī)正轉(zhuǎn)過程中，從七點(diǎn)開始，MCU通過特有的捕獲比較單元(CCU6)來對伺服電機(jī)編碼器反饋回來的脈沖計數(shù)，但計數(shù)值達(dá)到采圖有效數(shù)值時，串口向PC發(fā)送采圖開始信號，此時線陣CCD開始對PCB進(jìn)行圖像采集。在電機(jī)減速正轉(zhuǎn)到軌道端點(diǎn)的傳感器senor2處時，電機(jī)停止并馬上反轉(zhuǎn)回到起點(diǎn)處，此過程串口向PC機(jī)發(fā)送采圖無效信號。至此一個完整的檢測過程完整。MCU繼續(xù)檢測是否有按鍵按下來進(jìn)行下一次檢測。其中串口發(fā)送的采集有效和開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。