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PCB自动光学检测系统精确校准与全覆盖移动路径规划

上传者:董斌
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上传时间:2015-05-05
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PCB自动光学检测系统精确校准与全覆盖移动路径规划



摘要
摘要
印刷电路板(PCB)自动光学检测(AOI)系统可以快速、准确地实现对PCB
表面安装元器件的自动检测,是提高电子制造业自动化水平和产品质量的重要设
备。为了提升AOI系统的检测精度和速度,本文对PCB圆形基准点校准算法和
摄像机全覆盖移动路径规划算法进行了研究,具体工作内容如下:
(1)基于改进Hough变换的PCB圆形基准点校准算法研究:本文以PCB圆
形基准标识为研究对象,建立了分别以机械原点、基准点、摄像机视野(FOV)
图像左上顶点为零点的三层坐标系来保存位置信息,间接消除了机械平台定位误
差和PCB制造误差造成的元器件取像误差。采用Hough变换法检测基准点圆心
位置,针对传统圆Hough变换计算量大、占用内存多的缺点,提出了利用基准点
物理尺寸信息和圆的对称性粗略确定圆参数的方法。在粗略参数附近进行精确搜
索,大大缩小了Hough变换累加器空间,优化了算法效率。为了获取良好的基准
点边缘信息,对基准点图像进行了灰度化处理、中值滤波、阂值分割和Sobel边
缘检测等四步预处理。
(2)基于遗传算法的摄像机全覆盖移动路径规划算法研究:建立了摄像机移
动路径规划问题的数学模型,给出传统上了将路径规划问题分割成聚类子问题和
最短路径子问题分步求解的算法思路。分析了分步求解法的缺点,在此基础上,
提出利用遗传算法进行综合优化求解。结合问题,定义了染色体、适应度函数和
遗传操作算予,采用交叉算子、变异算子和顺序算子结合计算的方法,提高了解
的收敛速度。
实验结果显示,基准点定位算法耗时为毫秒级,实时性好,定位精度达到0.5
像素,满足AOI系统取像精度要求。遗传算法有效解决了摄像机移动路径规划问
题,减少了系统总体工作时间。这两个关键工程技术问题的解决具有一定的实际
意义,并为机器视觉这一前沿技术的进一步研究提供了参考。
关键词:自动光学检测;基准点;路径规划;Hough变换;遗传算法

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