SMT焊點圖像處理及焊點三維質量信息提取技術研究.pdf

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

2、測率。對SMT焊點三維質量信息提取及相關技術進行研究,并生成可以與合理形態(tài)比較的數(shù)據(jù)與質量信息參數(shù),為焊點質量分析評價提供實際焊點質量參數(shù),對提高SMT焊點質量檢測水平、指導改善SMT焊點質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SMT焊點圖像中的混合噪聲去除技術進行研究。以“噪聲分解,分層處理,線性濾波與非線性濾波方法相結合”的思想為指導,結合線性濾波和非線性濾波各自的去噪性

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

4、br>　　 (2)對SMT焊點表面光照模型進行研究,針對焊點表面三維重構精度不高的問題,提出了一種適用于SMT焊點表面三維重構的改進光照模型。以SMT焊點表面光反射項分析為基礎,對焊點表面的漫反射分量進行了改進,同時考慮了焊點表面鏡面反射分量對表面重構所產生的影響,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,再利用線性法對光照模型求解。應用實例表明,改進的光照模型具有重構精度

5、高、模型表達式簡單、實用性強的特點。經測試,漫反射系數(shù)取值為[0.83,0.89]范圍時,重構精度比較理想,且當漫反射系數(shù)為0.86,鏡面反射系數(shù)為0.14時,重構精度達到最好效果。
　　 (3)對SMT焊點表面三維重構方法進行了研究,提出一種基于SFS技術的SMT焊點表面三維重構方法,實現(xiàn)了對外露可視型焊點表面三維重構。針對重構過程中受到圖像噪聲干擾的問題,采用AWPWM算法對圖像進行去噪處理。針對重構精度不理想的問題,利用改

6、進光照模型進行焊點表面三維重構。對不同類型和不同形態(tài)的焊點進行表面三維重構實驗,得到理想的結果。同時,與采用傳統(tǒng)光照模型相比,采用改進光照模型能較好地減少鏡面反射對重構結果的影響,重構表面曲線更為光滑。針對部分焊點表面重構結果不理想的問題,提出一種修正方法,對三維重構結果進行修正,并得到合理的焊點三維形態(tài)。研究結果證明,本文所提出的基于SFS技術的SMT焊點表面三維重構方法,對于外露可視型焊點如片式元件,QFP,LCCC、SOP等焊點,

7、具有普遍適用性。
　　 (4)對SMT焊點三維質量信息提取技術進行了研究,提出一種基于單幅圖像的SMT焊點三維質量信息非接觸式提取方法,實現(xiàn)了對SMT焊點三維質量信息進行快速、自動提取。為解決由SFS方法得到的物體三維形態(tài)不確定的問題,利用樣本焊點,得到圖像象素值與實際高度的比例關系,以此來確定SMT焊點實際三維形狀。結合前期的研究結果,利用單幅圖像重構出焊點表面高度,采用Matlab軟件編程把焊點表面高度點陣自動轉化為焊點實體

8、模型,并從焊點實體中提取出相應的體積,中間剖面,潤濕角等三維質量信息。分別對不同規(guī)格片式元件的焊點進行了三維質量提取,提取結果表明,體積信息提取平均精度為86.82％。
　　 (5)開發(fā)了SMT焊點三維質量信息提取系統(tǒng),實現(xiàn)了對SMT焊點三維質量信息快速、自動提取。SMT焊點三維質量信息提取系統(tǒng)主要由焊點圖像去噪,焊點重構參數(shù)獲取,焊點三維重構和焊點三維質量信息提取等四大模塊組成,并生成可執(zhí)行文件。通過本系統(tǒng),把提取的三維質量信