高精度贴片机自动对准系统的软件开发

论文摘要

自动对准系统是高精度贴片机的关键部件之一,一般由专用的硬件和软件组成,硬件价格非常昂贵,软件通用性差。为此,研制基于通用硬件和通用软件、具有自主知识产权的自动对准系统有着重大的意义和应用前景。本文主要围绕自动对准系统的软件部分完成了以下工作:论述了高精度贴片机自动对准系统的原理和结构设计方法,系统主要由照明系统、光学系统、CCD摄像器件、图像处理单元和运动控制系统等部分组成。其中,图像处理技术和运动控制部分在自动对准系统中起着关键作用。对系统的软件进行了需求分析。研究了二值化、图像平滑、图像锐化、边缘检测、亚像素边缘提取等图像处理算法,并开发出相应的图像处理模块,在软件中实现了这些图像处理算法。对摄像系统像素转换当量进行了参数标定,对亚像素边缘提取的精度进行了仿真实验分析。设计了利用运动控制卡对光源、光路和电机的控制方案,在此基础上进行编程,通过软件实现了对硬件的驱动和控制。对运动控制系统进行了实验分析,该系统可以达到很高的运动和定位精度,并提出了一种应用标准刻线与CCD直接测量运动位移的方法。最后在研究图像处理和运动控制技术的基础上,开发了一套自动对准软件系统。经过实验证明,该软件能够成功的实现芯片和基底的自动对准,并能达到很高的对准精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景
• 1.3 课题目的和意义
• 1.4 国内外发展现状与趋势
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 自动对准系统的软件设计方案
• 2.1 自动对准系统概述
• 2.2 自动对准系统的结构和原理
• 2.3 自动对准系统软件设计思想
• 2.3.1 自动对准软件需求分析
• 2.3.2 软件类的功能介绍
• 2.4 本章小结
• 第3章 图像的采集和处理
• 3.1 图像的采集和显示
• 3.1.1 摄像机原理和标定
• 3.1.2 数字图像的采集和显示
• 3.2 图像预处理
• 3.2.1 二值化
• 3.2.2 图像平滑
• 3.2.3 图像锐化
• 3.2.4 边缘检测
• 3.3 图像特征提取
• 3.3.1 定位标记提取
• 3.3.2 亚像素边缘提取
• 3.4 本章小结
• 第4章 自动对准系统的驱动和控制
• 4.1 自动对准系统的硬件组成
• 4.2 光源的自动控制
• 4.2.1 光源的控制方案
• 4.2.2 光源控制的软件实现
• 4.3 进给电机的驱动控制
• 4.3.1 进给电机的驱动控制方案
• 4.3.2 进给控制的软件实现
• 4.4 对准电机的驱动控制
• 4.4.1 对准电机的驱动控制方案
• 4.4.2 对准控制的软件实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 自动对准软件的整体实现和实验研究
• 5.1 软件系统模块设计
• 5.2 自动对准软件功能说明
• 5.2.1 摄像机和运动控制卡初始化
• 5.2.2 图像和状态信息显示窗口
• 5.2.3 运动控制窗口
• 5.2.4 对准结果显示窗口
• 5.3 运动位移的测量与实验分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文