一种用于HALCON光纤收发PCB板贴片目标检测与校正系统的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及一种pcb板技术领域的用于halcon光纤收发pcb板贴片目标检测与校正系统。

背景技术：

自光纤通信技术自问世以来，有光光纤相关产业及技术得到飞速发展，这使得大规模、高速率的通信行业中的光纤通信变成了现实，它能使整个通信领域发生了革命性的变化，目前光纤通信技术已成为最主要的信息传输技术之一。在生产光纤收发印刷线路板的过程中，一般需要采用自动贴片机在pcb板上进行点胶与贴片，以实现贴片动作。在实际生产中，因为要求产品贴片定位精度极高，而使得传统的自动贴片机无法保证贴片精度是否符合厂家要求，所以在贴片工序后要进行贴片位置检测。传统的贴片位置检测主要依靠人工操作，不仅工作效率低、检测误差大，而且对于位置不合格贴片的手工校正需要耗费极大工作量，所以人工检测的方法已不能满足。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够提高贴片定位精度及检测精度，提高贴片定位效率的用于halcon光纤收发pcb板贴片目标检测与校正系统。

为此解决上述技术问题，本实用新型中的技术方案所提供一种用于halcon光纤收发pcb板贴片目标检测与校正系统，其包括工作平台，置于工作平台上面的校正系统装置，设置于校正系统装置上方位置处的检测系统；所述的检测系统包括置于工作平台上面的检测系统支架，设置于检测系统支架中端位置处的连接支撑杆，安装在连接支撑杆另一端的镜头，安装在镜头上端面的工业相机，安装在镜头下端面的光圈；所述校正系统装置包括直接置于工作平台上面的滑台，安装在滑台上面的步进电机，分别与步进电机和工业相机相互连接的计算机，设置于计算机内部的机器视觉模块。

进一步限定，所述工业相机采用迈德威视公司生产的型号为mv-ge500c-t的工业相机，该工业相机有效像素为500万，分辨率达到2592dpi×1944dpi，相机采集的图片长边至少为500像素，同时，工业相机的像素为普通相机像素的3倍。

进一步限定，所述镜头采用0.7×～4.5×的单筒显微镜头，搭配环形光源以及支架共同组成图像采集系统。

进一步限定，校正系统装置采用mmt公司生产的三轴的滑台，2台韩国奥托尼克斯型号为a1k-s543w五相的步进电机及1台日本东方型号为pk523hpa五相步进电机等组成；其中2台型号a1ks543w的电机作为滑台x、y轴的驱动电机，另1台型号为pk523hpa电机作为滑台z轴驱动电机；所述的步进电机通过控制器与计算机相连；滑动平台可实现单步给进0.2μm，可以满足校正精度要求。

本实用新型的有益技术效果：因所述的检测系统包括置于工作平台上面的检测系统支架，设置于检测系统支架中端位置处的连接支撑杆，安装在连接支撑杆另一端的镜头，安装在镜头上端面的工业相机，安装在镜头下端面的光圈；所述校正系统装置包括直接置于工作平台上面的滑台，安装在滑台上面的步进电机，分别与步进电机和工业相机相互连接的计算机，设置于计算机内部的机器视觉模块。使用时，先通过检测系统内部的光圈，镜头以及工业相机构成所述的图像采集系统，该图像采集系统从工作平台上获取收发pcb板上面的贴片相关信息，再通过计算机内部的机器视觉模块进行图像降噪、截取模板和模板匹配等处理手段快速定位目标位置并计算标准位置；通过比较识别位置与标准位置的坐标差，进而判断贴片位置是否合格，对于不合格产品可由电机平台重复推动与检测直至产品合格。与现有技术同类系统相互比较可知，本实用新型具有提高贴片定位精度及检测精度，提高贴片定位效率。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1本实用新型中检测对象的示意图。

图2本实用新型中待检测区域的示意图。

图3本实用新型中用于halcon光纤收发pcb板贴片目标检测与校正系统的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参考图1至图3所示，下面结合实施例说明一种用于halcon光纤收发pcb板贴片目标检测与校正系统，其包括工作平台1，置于工作平台上面的校正系统装置，设置于校正系统装置上方位置处的检测系统。

所述的检测系统包括置于工作平台1上面的检测系统支架2，设置于检测系统支架2中端位置处的连接支撑杆3，安装在连接支撑杆3另一端的镜头4，安装在镜头4上端面的工业相机5，安装在镜头4下端面的光圈6。所述工业相机采5用迈德威视公司生产的型号为mv-ge500c-t的相机，该工业相机5有效像素为500万，分辨率达到2592dpi×1944dpi，相机采集的图片长边至少为500像素，同时，工业相机5的像素为普通相机像素的3倍。所述镜头4采用0.7×～4.5×的单筒显微镜头，搭配环形光源以及支架共同组成图像采集系统。

所述校正系统装置包括直接置于工作平台1上面的滑台9，安装在滑台9上面的步进电机7，分别与步进电机7和工业相机相5互连接的计算机8，设置于计算机8内部的机器视觉模块。校正系统装置采用mmt公司生产的三轴的滑台9，2台韩国奥托尼克斯型号为a1k-s543w五相的步进电机7及1台日本东方型号为pk523hpa五相的步进电机7等组成；其中2台型号a1ks543w的电机作为滑6，x、y轴的驱动电机；另1台型号为pk523hpa电机作为滑台9，z轴驱动电机；所述的步进电机7通过控制器与计算机8相连；滑动平台可实现单步给进0.2μm，可以满足校正精度要求。

请参考图1至图2所示，所述单片光纤的收发pcb板上设置有待检测区域10，该待检测区别10是由3块黑片贴片组成。所述的黑色贴片的左右两端为单独的矩形贴片，黑色贴片中部为1块4连体贴片。图中箭头所指中间4连体贴片中b圈中心点在同一直线且等间距，均为250μm；要求左边贴片a圈中心点与右边贴片c圈中心点与中间四连体贴片b圈中心点在一条直线并等间距25μm，且左右中心点距离标准中心点误差不超过3μm。

图像处理软件对于光纤pcb板上的特定模块进行识别定位从而检测出模块位置是否合格。在本实施例中，所述的机器视觉模块采用工业上最常用的机器视觉软件是德国mvtec公司开发的halcon系统。它是一套完整的图像处理软件库，由一千多个各自独立的函数以及底层的资料管理核心构成。其中包含了各类滤波、形态学分析、分类辨识以及形状搜索等几何与图像计算功能。与opencv相比，halcon具有以下优点:代码精简运行速度快。与工业相机兼容性好；算子功能齐全，在满足应用开发的同时能有效缩短开发周期。算子封装性好易于调用且无漏洞。在本实施例中，图像处理软件库选用halcon图像处理软件来完成本文所述系统，同时联合c#进行桌面应用程序的开发。

首先将待检测的收发pcb板放在镜头下的工作平台1上，打开工业相机5后获取图片，将获取到的原始图片传给计算机8，然后将图片进行降噪处理。在进行模板匹配前首先要确定是否已有待匹配的模板图片，如果已有模板图片则可用已有图片生成模板，如果没有则要截取待识别目标的模板，截取后的模板可保存起来供以后再检测时使用。截取好模板图片后先选择模板参数，再生成模板。有了模板之后可选择匹配参数进行模版目标匹配，需要匹配出收发pcb板上的5个圈(a圈和b圈)和1个c圈。之后使用匹配出的模板中心点坐标进行误差计算并将结果显示出来。

图像检测流程为，获取图像，图像降噪，截取模块，生长模块，模板匹配，，计算偏差，检测结果。首先获取图像，为保证图像质量而要求工业相机成像平面、镜头与待检测pcb板所在平面平行，否则会产生径向畸变，对检测结果产生较大影响。相机通过rj-45水晶接头与计算机8连接。应用open_framegrabber算子可打开工业相机，建立相机与计算机8的通信通道。之后通过grab_image_async算子获取工业相机图像，并通过disp_obj算子将图像显示在打开的主窗口中。

接着，图像降噪，受外部环境的影响，比如：收发pcb板表面厚度不均匀、有灰尘颗粒或者小块腐蚀的斑点，这些因素都会造成工业相机5所采集到的原始图片含有一定的噪声。而噪声的出现会极大地影响检测目标轮廓的提取与定位，进而影响整个系统的检测结果。常用的图像降噪方法有均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。经过试验比较，发现均值滤波可以获得较好的降噪效果，故本系统采用mean_image算子，也就是均值滤波的方式对原始图片进行降噪处理。

接着，截取模板工作中，如何选定模板的中心点最为关键，因为后续的模板匹配结果返回的就是所匹配到模板的中心点。本系统所要进行模板匹配的形状均为正圆形图案，采用矩形最小外接圆的方式获得模板中心点。smallest_circle算子用于选定圆周内的一个内接矩形，其返回值为该矩形的最小外接圆的中心点坐标与半径。最后采用该中心点坐标与所得半径的2倍值，应用gen_circle算子生成模板所需圆周区域；reduce_domain算子截取出模板图片，crop_domian算子裁剪掉模板之外的区域。最终形成的模板图片可保存，用于相同批次光纤pcb板的检测。

该光纤的收发pcb板中间的四连体贴片不可再分割，其上的4个圈中心坐标在一条直线上且坐标等间距为250μm。设第1个圈中心像素坐标为c1(x1，y1)，第4个圈中心像素坐标为c4(x4，y4)。由中心点间的几何关系，可以推算出左侧a圈的标准点坐标为c0(x0，y0)。

综上所述，因所述的检测系统包括置于工作平台1上面的检测系统支架2，设置于检测系统支架2中端位置处的连接支撑杆3，安装在连接支撑杆3另一端的镜头4，安装在镜头4上端面的工业相机5，安装在镜头4下端面的光圈6。所述校正系统装置包括直接置于工作平台1上面的滑台9，安装在滑台9上面的步进电机7，分别与步进电机7和工业相机相5互连接的计算机8，设置于计算机8内部的机器视觉模块。使用时，先通过检测系统内部的光圈6，镜头4以及工业相机5构成所述的图像采集系统，该图像采集系统从工作平台1上获取收发pcb板上面的贴片相关信息，再通过计算机8内部的机器视觉模块进行图像降噪、截取模板和模板匹配等处理手段快速定位目标位置并计算标准位置；通过比较识别位置与标准位置的坐标差，进而判断贴片位置是否合格，对于不合格产品可由电机平台重复推动与检测直至产品合格。与现有技术同类系统相互比较可知，本实用新型具有提高贴片定位精度及检测精度，提高贴片定位效率。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。