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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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