基于图像处理的PCB缺陷检测系统的设计与研究

论文摘要

印刷电路板(PCB)是集成各种电子元器件的信息载体,在各个领域得到了广泛的应用。近年来随着印刷电路板生产复杂度和产量的提高,传统PCB缺陷检测方式因接触受限、高成本、低效率等因素,已经逐渐不能满足现代检测需要,因此研究实现一种PCB缺陷的自动检测系统具有很大的现实意义和实用价值。本论文根据机器视觉检测理论,运用数字图像处理技术,构建了一套PCB缺陷自动检测系统方案。该系统主要由光照、CCD摄像机、图像采集卡、运动控制台及计算机图像处理软件组成。其中图像处理软件部分作为本论文的核心,着重研究了其关键功能模块包括图像预处理、阈值分割、图像识别几个部分算法的选择与设计,并在MATLAB7.0的环境下进行仿真。运用现代成熟的数字图像处理技术,本文实现了PCB缺陷的软件检测方案。在预处理模块中,结合PCB板的特点运用图像预处理手段得到高质量的PCB图像。在阈值分割模块中,实现了四种当前成熟的阈值分割算法,以得到特征清晰、低噪声的PCB二值图像。在识别模块中结合电路板的短路、断路、毛刺、缺损、空洞五大缺陷的特征,设计相应算法并予以实现,并提示缺陷信息。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外现状和发展趋势
• 1.2.1 国外相关产品与技术现状
• 1.2.2 国内相关产品与技术现状
• 1.3 课题任务及研究意义
• 1.4 本论文完成的工作
• 第2章 PCB检测系统总体方案设计
• 2.1 系统结构组成
• 2.2 光照单元设计
• 2.3 图像采集单元设计
• 2.3.1 CCD摄像机的选择
• 2.3.2 图像采集卡的选择
• 2.4 运动控制单元设计
• 2.5 图像处理单元设计
• 第3章 PCB图像的预处理
• 3.1 PCB图像的增强
• 3.1.1 灰度直方图均衡化
• 3.1.2 灰度变换
• 3.1.3 图像增强结果分析
• 3.2 PCB图像的平滑
• 3.2.1 邻域平均法
• 3.2.2 中值滤波
• 3.2.3 图像平滑结果分析
• 3.3 PCB图像的锐化
• 3.3.1 微分算子方法
• 3.3.2 sobel算子
• 3.3.3 拉普拉斯算子
• 3.3.4 高通滤波
• 3.3.5 图像锐化结果分析
• 第4章 PCB图像的阈值分割
• 4.1 最大熵法
• 4.2 最小偏态法
• 4.3 直方图阈值双峰法
• 4.4 最大方差阈值法
• 4.5 阈值分割结果对比分析
• 第5章 PCB图像的缺陷检测
• 5.1 PCB的主要缺陷
• 5.2 PCB缺陷检测方法
• 5.3 图像的形态学处理
• 5.3.1 形态学腐蚀
• 5.3.2 形态学膨胀
• 5.3.3 开运算
• 5.3.4 闭运算
• 5.4 图像对比
• 5.5 短路断路缺陷的检测
• 5.6 毛刺缺损空洞的缺陷检测
• 5.6.1 缺损空洞缺陷检测
• 5.6.2 毛刺缺陷检测
• 总结与展望
• 1. 课题总结
• 2. 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文