SMT焊點(diǎn)圖像處理及焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息提取技術(shù)研究.pdf

1、由表面組裝技術(shù)(SMT),形成的電路模塊產(chǎn)品(以下簡(jiǎn)稱SMT產(chǎn)品),其表面組裝焊點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱SMT焊點(diǎn))具有保障電氣性能暢通和機(jī)械連接可靠的特征。SMT焊點(diǎn)的可靠性是SMT產(chǎn)品的生命,焊點(diǎn)組裝故障檢測(cè)與組裝質(zhì)量的控制技術(shù)是保障SMT產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。SMT焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)向著三維、高精度、低成本的方向發(fā)展。與二維形態(tài)檢測(cè)相比,三維形態(tài)檢測(cè)能獲更多的質(zhì)量信息。理論上分析,從三維形態(tài)中可以獲取焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)的所有信息,從而可以獲得更高檢

2、測(cè)率。對(duì)SMT焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息提取及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究,并生成可以與合理形態(tài)比較的數(shù)據(jù)與質(zhì)量信息參數(shù),為焊點(diǎn)質(zhì)量分析評(píng)價(jià)提供實(shí)際焊點(diǎn)質(zhì)量參數(shù),對(duì)提高SMT焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)水平、指導(dǎo)改善SMT焊點(diǎn)質(zhì)量及其焊接工藝有重要的意義。
　　 本文的主要工作及創(chuàng)造性成果如下:
　　 (1)對(duì)SMT焊點(diǎn)圖像中的混合噪聲去除技術(shù)進(jìn)行研究。以“噪聲分解,分層處理,線性濾波與非線性濾波方法相結(jié)合”的思想為指導(dǎo),結(jié)合線性濾波和非線性濾波各自的去噪性

3、能和特點(diǎn),通過(guò)小波包(Wavelet Packet)變換,利用Wiener濾波和Median濾波,采用改進(jìn)的自適應(yīng)小波包閥值(Adaptive Wavelet Packet)計(jì)算方法,提出了一種基于AWPWM的圖像混合噪聲去除算法。去噪實(shí)例結(jié)果表明,采用AWPWM方法不僅能有效去除SMT焊點(diǎn)圖像中的混合噪聲,而且能很好的保留圖像邊緣信息,解決了SMT焊點(diǎn)圖像混合噪聲難以去除的難題。同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明,AWPWM方法去除單一噪聲同樣有效。<

4、br>　　 (2)對(duì)SMT焊點(diǎn)表面光照模型進(jìn)行研究,針對(duì)焊點(diǎn)表面三維重構(gòu)精度不高的問(wèn)題,提出了一種適用于SMT焊點(diǎn)表面三維重構(gòu)的改進(jìn)光照模型。以SMT焊點(diǎn)表面光反射項(xiàng)分析為基礎(chǔ),對(duì)焊點(diǎn)表面的漫反射分量進(jìn)行了改進(jìn),同時(shí)考慮了焊點(diǎn)表面鏡面反射分量對(duì)表面重構(gòu)所產(chǎn)生的影響,把漫反射分量和鏡面反射分量線性疊加,得到SMT焊點(diǎn)表面光照模型；然后采用有限差分法離散光照模型中的變量,再利用線性法對(duì)光照模型求解。應(yīng)用實(shí)例表明,改進(jìn)的光照模型具有重構(gòu)精度

5、高、模型表達(dá)式簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。經(jīng)測(cè)試,漫反射系數(shù)取值為[0.83,0.89]范圍時(shí),重構(gòu)精度比較理想,且當(dāng)漫反射系數(shù)為0.86,鏡面反射系數(shù)為0.14時(shí),重構(gòu)精度達(dá)到最好效果。
　　 (3)對(duì)SMT焊點(diǎn)表面三維重構(gòu)方法進(jìn)行了研究,提出一種基于SFS技術(shù)的SMT焊點(diǎn)表面三維重構(gòu)方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)外露可視型焊點(diǎn)表面三維重構(gòu)。針對(duì)重構(gòu)過(guò)程中受到圖像噪聲干擾的問(wèn)題,采用AWPWM算法對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理。針對(duì)重構(gòu)精度不理想的問(wèn)題,利用改

6、進(jìn)光照模型進(jìn)行焊點(diǎn)表面三維重構(gòu)。對(duì)不同類型和不同形態(tài)的焊點(diǎn)進(jìn)行表面三維重構(gòu)實(shí)驗(yàn),得到理想的結(jié)果。同時(shí),與采用傳統(tǒng)光照模型相比,采用改進(jìn)光照模型能較好地減少鏡面反射對(duì)重構(gòu)結(jié)果的影響,重構(gòu)表面曲線更為光滑。針對(duì)部分焊點(diǎn)表面重構(gòu)結(jié)果不理想的問(wèn)題,提出一種修正方法,對(duì)三維重構(gòu)結(jié)果進(jìn)行修正,并得到合理的焊點(diǎn)三維形態(tài)。研究結(jié)果證明,本文所提出的基于SFS技術(shù)的SMT焊點(diǎn)表面三維重構(gòu)方法,對(duì)于外露可視型焊點(diǎn)如片式元件,QFP,LCCC、SOP等焊點(diǎn),

7、具有普遍適用性。
　　 (4)對(duì)SMT焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息提取技術(shù)進(jìn)行了研究,提出一種基于單幅圖像的SMT焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息非接觸式提取方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)SMT焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息進(jìn)行快速、自動(dòng)提取。為解決由SFS方法得到的物體三維形態(tài)不確定的問(wèn)題,利用樣本焊點(diǎn),得到圖像象素值與實(shí)際高度的比例關(guān)系,以此來(lái)確定SMT焊點(diǎn)實(shí)際三維形狀。結(jié)合前期的研究結(jié)果,利用單幅圖像重構(gòu)出焊點(diǎn)表面高度,采用Matlab軟件編程把焊點(diǎn)表面高度點(diǎn)陣自動(dòng)轉(zhuǎn)化為焊點(diǎn)實(shí)體

8、模型,并從焊點(diǎn)實(shí)體中提取出相應(yīng)的體積,中間剖面,潤(rùn)濕角等三維質(zhì)量信息。分別對(duì)不同規(guī)格片式元件的焊點(diǎn)進(jìn)行了三維質(zhì)量提取,提取結(jié)果表明,體積信息提取平均精度為86.82％。
　　 (5)開(kāi)發(fā)了SMT焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息提取系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)SMT焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息快速、自動(dòng)提取。SMT焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息提取系統(tǒng)主要由焊點(diǎn)圖像去噪,焊點(diǎn)重構(gòu)參數(shù)獲取,焊點(diǎn)三維重構(gòu)和焊點(diǎn)三維質(zhì)量信息提取等四大模塊組成,并生成可執(zhí)行文件。通過(guò)本系統(tǒng),把提取的三維質(zhì)量信