EDA与PCB视觉检测系统数据接口设计

论文摘要

现在,EDA与机器视觉检测在PCB制造业中的应用愈发广泛。但EDA生成的文件和产品数据各不相同,无法被视觉检测系统直接调用。因此,为EDA与PCB视觉检测系统开发一个数据接口,就成为当前急需解决的问题。本课题来源于PCB制造业的自动化生产设备胶片自动对位机的研制项目,本课题的EDA与PCB视觉检测系统数据接口设计是该项目的子课题。本文首先分析国内外主流EDA软件的数据格式标准。重点分析了应用最为广泛的Gerber文件的数据结构,包括:PCB图形文件中的图元及其数据格式,RS-274X参数标准和RS-274D码。本文详细阐述了Gerber文件中包含的图元信息,并分别对其头文件、光圈定义文件和胶片光绘命令文件包含的图元信息进行了解读,还针对Gerber数据源文件定义了一系列的抽取规则,用来精确的在文件中定位特征图元。本文稍后分析了PCB板与胶片对位的偏差产生原因,包括位置偏差和胶片变形,并针对性地提出了采用两个非对称性对角点处的特征图元进行定位的方法。本文同时详细的分析了定位基准图元的图形特征,并给出了用Hough变换来对其进行图像识别的方法。论文最重要的一个部分是采用C语言编译开发了数据接口的软件,包括数据格式识别与转换器、特征参数提取器和数据封装协议三个功能模块,绘出了程序路程框图,并给出了部分源程序。本文还对数据进行了封装定义,定义了七种常见PCB图元的特征描述与数据格式。本文最后还通过对实际PCB图形文件的实验与测试,验证了数据接口能够正确可靠的实现数据转换与特征参数提取的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及实际意义
• 1.2 印刷电路板与制造工艺流程简介
• 1.2.1 印刷电路板简介
• 1.2.2 印刷电路板制造工艺流程
• 1.2.2.1 制作胶片底版
• 1.2.2.2 制作基板
• 1.3 国内外常用EDA软件
• 1.4 国内外主流EDA软件的数据格式标准
• 1.4.1 Gerber数据格式
• 1.4.2 IPC GenCAM
• 1.4.3 Valor ODB
• 1.4.4 EIA EDIF400
• 1.5 国内外关于 Gerber文件的数据接口研究现状
• 1.6 本文主要研究内容
• 第2章 PCB图形文件的数据格式分析
• 2.1 PCB图形文件格式
• 2.2 PCB文件中的图元与数据格式
• 2.2.1 圆弧
• 2.2.2 矩形填充区
• 2.2.3 焊盘
• 2.2.4 字符串
• 2.2.5 线段
• 2.2.6 过孔
• 2.3 Gerber数据格式解读
• 2.3.1 矢量光绘机工作原理
• 2.3.2.1 数据格式
• 2.3.2.2 RS-274X参数
• 2.3.2.3 标准RS-274D码
• 2.4 本章小结
• 第3章 PCB图元数据提取与转换
• 3.1 数据提取所需源文件的导出
• 3.2 Gerber文件中包含的图元信息分析
• 3.2.1 头文件分析
• 3.2.2 光圈定义文件
• 3.2.3 胶片光绘命令文件
• 3.3 图元信息提取规则的定义
• 3.4 本章小结
• 第4章 用于图像匹配的特征参数提取
• 4.1 图像匹配方法
• 4.1.1 几何特征
• 4.2 PCB板与胶片的对位偏差及产生原因
• 4.2.1 PCB板图像特点分析
• 4.2.2 位置偏差
• 4.2.3 胶片变形
• 4.3 定位图元的提取
• 4.3.1 定位基准点的选择
• 4.3.2 定位基准点的特征识别方法
• 4.4 本章小结
• 第5章 数据接口软件设计与开发
• 5.1 数据接口系统组成
• 5.2 数据格式识别与转换器开发
• 5.3 特征参数提取器
• 5.4 数据文件封装协议
• 5.5 实验验证
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢