表面贴装工艺中的芯片视觉检测与定位算法及其实现

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1、摘要摘要针对开发和研制国产贴片机的需要，课题选择了贴片机的视觉处理系统作为研究对象，重点分析和研究了芯片的视觉检测与定位算法，开发了一套适用于国产贴片机的PCB板和各类芯片的视觉检测与定位算法，拥有自主的核心技术。本课题具有较强的理论和实际意义，不仅可以应用于贴片机系统，提高贴片机贴装性能，而且可以应用到SMT领域其它基于视觉的自动化设备中，为其视觉检测提供基础，具有一定的适应性。取得的主要成果有：1．在深入分析系统性能需求的和借鉴国外先进机型设计经验的基础上，对贴片机视觉处理系统的整体硬件设计方案及选型进行了讨论。2．针对贴片机这种高速运动环境下的高速高可靠性的芯片图像分割问

2、题，提出了一种改进分水岭算法，该算法结合传统的边缘检测和阈值分割，并采用一定的集水盆区域合并准则，有效地抑制了图像的过分割现象，实现了贴装元件图像的正确分割。3、通过分析和比较两种模板匹配算法，提出了利用基于边界几何特征的模板匹配进行PCB板视觉检测与定位的算法。试验结果表明这种模板匹配在精度、速度和稳定性方面均比基于象素点相关性的模板匹配表现出了明显的优势。4．针对各种类型芯片(主要包括Chip、SOP、QFP和BGA)的视觉检测任务及其图像中的形状特点，分别提出了自主研发的视觉检测与定位算法。Chip、SOP和QFP芯片的识别定位中，采用基于二次曲线拟合的亚象素插值算法，在

3、特征点之间插入亚象素，提高了计算芯片偏转角度的精度。BGA芯片的识别算法中考虑到一般BGA芯片焊球多为对称布局的特点，提出一种快速点模式匹配算法，该算法效率较高，可大大减少匹配的计算量，提高了速度。通过用IPC一9850评估板进行评估，结果表明所设计的算法完全达到贴片机芯片图像识别定位的可靠性、重复性以及定位精度的要求。目前该贴片机系统已投入正式的生产和市场应用。关键字：表面贴装技术；贴片机；视觉检测；分水岭算法；点模式匹配ABSTRACTAimedatthedemandofdevelopmentofhomemademounter，thevisionsystemofmounte

4、risstudiedinthisdissertation．VisiondetectionandlocatingalgorithmsofSurfaceMountedComponentsisanalysedandresearchedemphatically，andasetofthesealgorithmsofindependentcoretechnologyhavebeenexploited．thesealgorithmscanbeappliedinnotonlymountersystemtoimproveitscapability，butalsootherautomaticequ

5、ipmentsbasedonvisioninSMTneldtoprovideafoundationforvisiondetection．Themaincontributionsareasfoilows：1·Basedonanalyzingthecapabilitydemandsofthesystemthoroughlyandusingtheoverseasadvanceddesignexperienceasreference，thewholehardwaredesignschemeofmounter’Svisionsystemisdiscussed．2·Aimedatthehi

6、gh。speedandhigh—reliabilitySMCimagesegmentationproblemuriderahigh。speedmovingentironmentofmounter，animprovedwatershedalgorithmISbroughtforward．Thisalgorithm，whichcombinesconventionaledgedetectionandthresholdsegmentationandintroducessomerulesforregionmergingofcatchmentbasins，caneffectivelyres

7、trainthephenomenaofoversegmentation．3·Throughanalysisandcomparisonoftwokindsoftemplatematchingalgorithm，aPCBvisiondetectionandlocatingalgorithmusingedge—basedgeometrictemplatematchingisbroughtforward．Experimentresultsdemonstratethatthiskindoftempla