視覺影像之檢測與量測---印刷電路板

Abstract

在現代的製造環境中，電腦視覺檢測系統是重要的課題及工具。檢測是決定產品是否符合給定規格的過程。傳統上人工檢測是以肉眼來執行，不僅速度慢、花費昂貴且牽涉主觀意識的判斷。因此，發展自動化視覺檢測系統是必要的。 印刷電路板的組成元件為圓形與直線。在這篇文章中，對於圓形與直線尺寸的量測是判斷印刷電路板是否為瑕疵品的指標。要精密地作量測的首要步驟是校準。我們發展一對攝影機內部參數，以及平台與攝影機之間旋轉矩陣作校準的技術。然後，便可利用數位影像處理的方法來對圓形與直線幾何尺寸作特徵擷取，例如，邊緣偵測、延伸之邊緣偵測...等方法。得到圖形邊緣特徵點之後，便可對圓形與直線作量測的動作。這些方法可作為對整個印刷電路板作檢測的基本動作，只要能將印刷電路板上之圓形與直線作分割，便可分別代入這些方法來達到檢測的目的。

In the modern manufacturing environment, computer visual inspection systems are important topic and tools. Inspection is the process of determining if a product deviates from a given set of specification. Traditionaly, manual inspection, which is done by human naked eyes, is slow, costly and envolves subjective decision. So, it's necessary to develop automated visual inspection systems. The components which printed circuit boards are composed of are circles and lines. In this paper, to measure the size of circles and lines on the PCB is the index to judge whether the PCB is a defect. The first thing to accurately measure is to calibrate. We present a technique for calibrating the camera intrinsic parameter as well as the rotating matrix between the platform and the camera, and then measure the geometry sizes of the circles and lines with the method of digital image processing, such as binary, edge detection, extended edge detection...etc. 第二章 視覺檢測與量測 2.1 視覺量測系統 2.2 印刷電路板檢測 2.3 視覺檢測系統 2.3.1 參考比較法 2.3.2 非參考比較法 第三章 校準方法 3.1 攝影機參數 3.2 攝影機之光學模型 3.3 鏡面屈度 3.4 鏡頭參數校準技術 3.4.1 Z軸之變化量 3.4.2 校準方法 3.4.3 量測方法 3.5 最小平方法 3.6 校準程式模擬 第四章 影像處理 4.1 數位影像的表示法 4.2 影像前處理技巧 4.3 影像特徵點的擷取技巧 4.4 門檻值之選取 4.5 特徵擷取 4.5.1 繩狀偵測法 4.5.2 曲線近似 4.6 繩狀偵測法之模擬 第五章 系統架構 5.1 系統介紹 5.1.1 攝影機部分 5.1.2 平台部分 5.1.3 個人電腦部分 5.2 工作流程 5.3 程式架構 5.3.1 視窗程式設計 5.3.2 程式架構 第六章 量測方法 6.1 對圓形的量測方法 6.2 對直線的量測方法 第七章 實作應用 7.1 錫球柵陣列簡介 7.2 攝影機校準 7.3 錫球柵陣列表面之檢測 7.4 真圓度之量測 7.5 金屬線之量測 7.5.1 直線與圓弧之切割 7.5.2 線寬與線長之量測 附錄A 平台的驅動 A.1 步進馬達的特徵 A.2 步進馬達的規格 A.3 系統架構 A.4 訊號控制 A.5 馬達控制程式 附錄B 錫球柵陣列之檢測