基于FPGA的鉆頭斷刀與直徑檢測系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的日新月異，現(xiàn)代電子電路設計也正向著集成化，小型化的方向發(fā)展。特別是在印刷電路板(PCB)的制造工藝中，不但外觀尺寸越來越小，而且板上孔的尺寸越來越小，孔的數(shù)目也越來越多。從而對鉆PCB的鉆頭尺寸與質(zhì)量的要求也越來越高。本文主要針對當前國內(nèi)鉆頭質(zhì)量檢測設備相對落后以及國外鉆頭質(zhì)量檢測設備成本高昂的現(xiàn)狀，通過對PCB數(shù)控鉆床的外部結(jié)構(gòu)與工作原理的研究，設計并開發(fā)了一套性能優(yōu)良、成本低廉的鉆頭質(zhì)量檢測設備。
　　 本

2、文圍繞鉆頭質(zhì)量檢測展開研究，針對鉆頭斷刀和鉆頭直徑兩個方面的質(zhì)量問題，開發(fā)設計了基于FPGA的低成本鉆頭斷刀檢測和鉆頭直徑檢測系統(tǒng)。分析研究了光電傳感技術、信號處理算法等基礎理論和基本方法，構(gòu)建了由鉆頭斷刀檢測和鉆頭直徑檢測兩個模塊組成的系統(tǒng)檢測方案，并結(jié)合FPGA處理器自身的特點，對信號檢測算法與圖像處理算法進行了硬件化處理，設計并制作了基于FPGA的鉆頭斷刀檢測與直徑檢測系統(tǒng)。
　　 在鉆頭斷刀檢測模塊中，首先設計制作了基于

3、光電池感應原理的光電傳感器，其中主要包括濾波電路、放大電路、整形電路以及差分傳輸電路的設計，特別是在放大電路中，設計了只對檢測信號進行放大的選擇性放大電路，從而能有效的屏蔽白噪聲信號；然后構(gòu)造了基于FPGA的硬件架構(gòu)；最后開發(fā)了基于VHDL的鉆頭斷刀檢測程序。
　　 在鉆頭直徑檢測模塊中，分析研究了CMOS數(shù)字圖像傳感器的工作原理與使用方法；設計并制作了CMOS數(shù)字圖像傳感器與FPGA的接口電路；分析研究了鉆頭圖像的預處理算法以

4、及鉆頭直徑與偏角檢測的處理算法，在算法處理中，采用純硬件語言來實現(xiàn)所有算法，即對所有算法實現(xiàn)了硬件化，從而大大加快了整個檢測模塊的運行速度；設計并制作了基于RS-485串行通信原理的多機通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)了一臺PC機與多塊FPGA芯片同時通信的任務；開發(fā)了基于VC++開發(fā)平臺的鉆頭直徑與偏角數(shù)據(jù)處理的應用軟件。
　　 本系統(tǒng)在PCB數(shù)控鉆床上運行，得到的實驗結(jié)果表明，本文所提出的系統(tǒng)整體設計方案切實可行，在檢測速度與檢測精度上都達到