高速高精度全自动锡膏印刷机视觉系统分析与优化研究

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随着元器件的微小化,给印刷电路板(PCB)联装工艺带来了巨大的挑战,研制具有国际先进水平的表面组装技术(SMT)装备已经成为国内精密制造装备及现代控制技术发展的迫切需要。全自动锡膏印刷机是SMT生产线上的关键设备之一,其印刷质量的好坏,将直接影响到后续工艺流程,甚至是产品的质量。如何提高全自动锡膏印刷机的印刷精度是一个迫切需要解决的问题。文中就影响无铅锡膏印刷机视觉系统定位精度的几个关键因素进行研究。相机、镜头和光源组成的集成成像系统作为视觉系统的关键部件,对系统的定位精度起到至关重要的作用。论文着重分析了集成成像系统中因镜头畸变、透视、景深变化等几个因素对定位平台调整精度的影响,并对集成成像系统进行标定以消除误差的影响;通过进行图像预处理,消除了因相机、图像采集卡等带来的图像噪声,提高图像质量;针对有些印刷电路板的MARK点反光效果差等情况,提出了一种基于亚像素定位的曲线拟合算法;为了消除CCD相机上、下拍摄MARK点时的光学偏差,对光学系统进行了校正。对前面提出的理论方面进行了实验研究,研究结果表明,本文方法又有效提高全自动视觉无铅锡膏印刷机的重复定位精度,验证了本文方法的正确性。
摘要第6-7页
ABSTRACT第7页
第一章 绪论第10-17页
    1.1 研究背景第10页
    1.2 视觉系统精密定位的现状第10-14页
        1.2.1 机器视觉第10-12页
        1.2.2 机器视觉精密定位的现状第12-14页
    1.3 研究目的和意义第14-15页
    1.4 研究内容与组织结构第15-17页
        1.4.1 研究内容第15-16页
        1.4.2 论文组织结构第16-17页
第二章 锡膏印刷机视觉系统的误差分析第17-35页
    2.1 引言第17页
    2.2 摄像机成像模型第17-19页
    2.3 视觉系统的组成第19-24页
        2.3.1 集成成像系统第20-23页
        2.3.2 图像采集卡第23-24页
        2.3.3 图像处理软件第24页
    2.4 视觉系统的误差分析第24-34页
        2.4.1 光路建模第24-27页
        2.4.2 定位精度分析第27-28页
        2.4.3 视觉测量误差分析第28-34页
    2.5 本章小结第34-35页
第三章 锡膏印刷机视觉系统的优化第35-53页
    3.1 引言第35页
    3.2 摄像机标定第35-40页
        3.2.1 直接线性变换法第35-36页
        3.2.2 透视投影矩阵法第36页
        3.2.3 两步法第36-38页
        3.2.4 本论文摄像机标定方法第38-40页
    3.3 MARK点识别优化第40-51页
        3.3.1 图像预处理第40-42页
        3.3.2 MARK点定位算法第42-46页
        3.3.3 基于亚像素定位的曲线拟合算法第46-51页
    3.4 光学系统的校正第51-52页
        3.4.1 校正原因第51-52页
        3.4.2 校正方法第52页
    3.5 本章小结第52-53页
第四章 实验研究第53-63页
    4.1 实验及分析第53-60页
        4.1.1 摄像机标定实验第53-57页
        4.1.2 曲线拟合算法验证实验第57-58页
        4.1.3 光学系统校正实验第58-60页
    4.2 精度测试第60-62页
    4.3 本章小结第62-63页
结论与展望第63-65页
参考文献第65-69页
攻读硕士学位期间取得的研究成果第69-70页
致谢第70页
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