基于線結(jié)構(gòu)光的電路板錫膏三維測(cè)量系統(tǒng)研究.pdf

1、提高錫膏印刷質(zhì)量已經(jīng)成為表面貼裝技術(shù)（SMT）生產(chǎn)中的最關(guān)鍵因素之一。多年以來(lái)，品質(zhì)人員通過(guò)對(duì)影響印刷電路板（PCB）質(zhì)量的數(shù)據(jù)收集及統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，有超過(guò)60％的缺陷與錫膏印刷質(zhì)量有直接關(guān)系。在當(dāng)今PCB設(shè)計(jì)逐漸趨向小型化與復(fù)雜化的今天，有必要對(duì)錫膏印刷質(zhì)量在焊接之前就進(jìn)行在線檢測(cè)和控制。 本研究構(gòu)建了電路板錫膏的三維測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)使用SICK3D激光相機(jī)掃描錫膏表面，該相機(jī)的工作原理是線結(jié)構(gòu)光經(jīng)聚焦后，投射在被測(cè)錫膏上，受錫膏形貌

2、調(diào)制變形的激光線在CCD攝像機(jī)光敏面上成像，二維圖像經(jīng)過(guò)相機(jī)內(nèi)部CPU進(jìn)行處理，利用成像的透視變換模型，并根據(jù)光平面與攝像機(jī)及被測(cè)錫膏之間的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，計(jì)算出錫膏表面高度方向和橫向的二維廓形（Profile），將已涂錫膏電路板放置于直線電機(jī)工作平臺(tái)上，通過(guò)編碼器將直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)反饋給激光相機(jī)，記錄當(dāng)前位置的橫向坐標(biāo)，與獲得的當(dāng)前錫膏表面的二維廓形結(jié)合，從而得到整個(gè)錫膏輪廓的三維表面。相機(jī)在1秒鐘內(nèi)可以完成35000個(gè)二維廓形的捕捉和拼合

3、，配合高速直線電機(jī)（速度超過(guò)5米/秒），可以在100毫秒以內(nèi)完成測(cè)量精度在±2微米以內(nèi)，尺寸150毫米×300毫米電路板錫膏測(cè)量，能夠滿足電子行業(yè)生產(chǎn)流程中的實(shí)時(shí)在線要求。采用直線電機(jī)平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)和控制，應(yīng)用競(jìng)選算法對(duì)錫膏廓形進(jìn)行拼接處理，實(shí)現(xiàn)了印刷錫膏高度信息與位置信息的實(shí)時(shí)獲取，從而達(dá)到對(duì)錫膏印刷質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估的目的。本文主要研究工作內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下： 本文介紹了機(jī)器視覺(jué)的分類、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的組成及當(dāng)今發(fā)展情況，其中

4、深入探討機(jī)器視覺(jué)在電子制造行業(yè)中的應(yīng)用，闡述了論文的研究目的與意義；論述了直線電機(jī)在錫膏測(cè)量系統(tǒng)中必要性，并詳述了其工作原理，分析了在錫膏測(cè)量系統(tǒng)中對(duì)直線電機(jī)的選型要求；概述了線結(jié)構(gòu)光三維輪廓測(cè)量的幾種方法和計(jì)算公式，對(duì)光切測(cè)量法的解析幾何模型和透射投影測(cè)試模型進(jìn)行分析；結(jié)合本論文使用的核心部件SICK3D激光相機(jī)，介紹了其安裝方法、鏡頭選擇、內(nèi)部工作原理及其算法；應(yīng)用非完全Beta函數(shù)對(duì)二維圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理和拼接處理，應(yīng)用競(jìng)選算法對(duì)三