PCB部落格 - 手動PCB板外觀檢測機的圖像採集

這個 印刷電路板 外觀檢驗機是汽車上重要的品質檢驗設備 PCB板 產品生產線. 它基於光學圖像處理原理和電腦視覺識別技術. 其主要功能是檢測產品生產過程中遇到的外觀缺陷 PCB板 組件. 中國是世界上的一個大國 PCB板 全球生產, 但不是一個强大的國家. 中的一個重要環節 PCB板 生產鏈- PCB板 設備和儀器不牢固是造成這種情況的重要原因之一. 為了促進中國經濟的發展和進步 PCB板 工業, 與自動外觀檢查機相比, 手册 PCB板 操作簡單的外觀檢查機, 開發了更緊湊的系統和更高的效能價格比. 手册 PCB板 外觀檢查機自動傳輸 PCB板 通過手動板柱轉移裝置, 線陣CCD攝像機掃描 PCB板 均勻獲得精確影像. 迴響控制訊號自動對 PCB板 (OK/NG). 它可以檢測异物, 裸露的銅, 機油補充, 劃痕, 鍍金不良, 錯誤的字元, 不均勻綠油, 墊子不平, 殘餘銅, 缺少列印, 顯影和其他外觀缺陷. 由於圖像採集和處理的速度和效果將直接影響圖像採集和處理的準確性和有效性 PCB板 偵查, 根據手動視覺檢測機的特點，對圖像採集系統進行了詳細的研究, 使用C#. Net framework is used for secondary development of ActiveMil and the development of image acquisition software system is realized with GDI+graphics interface library.

1. 項目的總體結構 PCB板 appearance inspection machine system
這個 PCB板 線上檢測系統具有複雜的結構, 及其傳輸控制設備, 電力控制系統和攝像機必須由電腦控制，以協調處理工作並完成複雜的檢測和分揀任務. 結構 PCB板 基於機器視覺的線上檢測設備, 該系統主要分為運動控制, 圖像採集和圖像處理部分. 圖像採集部分是整個系統的重要組成部分. 在機器視覺中，攝像機和鏡頭相當於人眼, 並負責捕捉物體的影像. 圖像採集部分是系統的重要組成部分 PCB板 檢測系統, 它也是檢測處理的基礎. The PCB板 檢查系統強調檢查的速度和準確性, 囙此，圖像採集部分需要及時、準確地提供清晰的影像.

2. The hardware structure of the image acquisition system
2.1 The working principle of the image acquisition system
When the system is powered on, MCU自動檢測PCB級是否重置為起點. 該過程主要由兩個光纖傳感器和伺服電機完成. 兩個感測器安裝在電機軌道的起點, 即重置點和軌跡端點. 具有復位功能, 停止和電機反轉. 通電後, the MCU detects that the sesorl (reset point or starting point) is invalid, 並調用電機反轉程式，使PCB級返回到起始位置, 串口向PC發送彩色影像無效訊號. 然後，MCU繼續判斷是否按下了鍵. 如果按鍵, 電機開始向前旋轉, 串口向PC發送彩色影像有效訊號. 這個過程也是 PCB板 線掃描過程完成圖像採集. 在這個過程中, 電機經歷3個階段：加速階段, 恒速階段和减速停止階段. 電機正向旋轉期間, 從七點開始, the MCU counts the pulses fed back by the servo motor encoder through the unique capture and comparison unit (CCU6), 但當計數值達到圖像採集的有效值時, 串列埠將採集的影像發送到PC. 啟動訊號, 此時, 線陣CCD開始成像 PCB板. 當電機向前减速至履帶末端的感測器2時, 電機停止並立即反轉回起點. 在這個過程中, 串列埠向PC發送無效訊號. 目前為止, 完整的檢測過程已完成. MCU繼續檢測是否按下按鈕進行向下檢測. 其中, 串口發送的採集有效和啟動訊號可以有效避免誤觸發. CCD採集的影像訊號通過Camrelink介面發送到影像採集卡, 然後由PC執行進一步的圖像處理.

2.2 Reception and detection of sensors and buttons
Using optocoupler isolation technology can realize optoelectronic isolation between circuits, 即使輸入信號可以無電阻通過, 並防止輸出信號迴響到輸入端子, 有利於抑制尖峰和各種雜訊的干擾, 穩定運行, 無連絡人, 使用壽命長，傳輸效率高. 為了實时檢測旋轉鏡的迴響速度訊號, 本設計採用高速光耦ACPL-072L, 傳輸速率可高達25 MBd, 週邊電路簡單. 該設計利用了捕獲的CC25埠/XC164CS周邊設備中的比較單元, 並使用光耦傳輸訊號作為外部中斷訊號來觸發XC164，以實現高速感測器定位和按鈕檢測.

2.3 CCD camera system
The image acquisition system of this manual PCB板 外觀檢查機採用NED rainbow系列3CCD彩色線掃描攝像機NUCLi7300. 該攝像機具有廣泛的應用，可以執行以前黑白攝像機無法實現的色差檢測. The external interface is a high-speed serial interface (Camera Link), 可以輕鬆連接到採集卡, 還可以輕鬆設定增益和偏移, 並具有糾正RGB線路延遲的功能. 圖元數為7 300x3行, 點數大小為10x10mm, 資料速率為60MHz, 短掃描速率為7.6kHz. 系統中的幀採集卡是Matrox的SoliosXCL-SU74, 它有自己的處理器來處理兩個獨立的基本模式或一個中間模式攝像機連結配寘, 66 MHz採集率, 64 MB緩衝區, 可以獲取面陣. 和具有多種採集模式的線掃描攝像機. 現時, most of the image inspection systems on the market use area scanning (Areascan) cameras to collect and analyze images. 然而, 由於尺寸範圍大 PCB板 本公司檢驗的產品 PCB板 外觀檢查機-50 mmx50mm～330mmx250 mm, 精度高. 區域掃描相機的分辯率和圖像採集速度無法滿足這些要求, 囙此，系統選擇線掃描CCD. 然而, 線掃描檢測系統必須使用運動速度來獲得區域陰影, 那就是, 當 PCB板 被測移動到攝像機的視野, 硬體向攝像機發送觸發訊號以開始採集, 囙此，採集卡的採集模式設定為硬體觸發同步採集並分配64 M記憶體.

3. Software system composition
The development language used for the software of the image acquisition system is C#, 軟體發展工具包是AetiveMil9.0組件. Matrox has a rich package - 形象 Processing and Pattern Recognition Library (MIL) and MIL's sub-library MIL-LITE (Basic Image Processing). MIL是一個獨立於硬體的32比特圖像處理庫, 它利用Intel的MMX多媒體圖形加速功能優化圖像處理庫，並可以處理二進位檔案, 灰度或彩色影像, 它獨立於硬體平臺. 用於快速開發Windows應用程序, MIL束啟動MIL. AetiveMIL is a* dynamic control for managing image acquisition, 處理, 分析, 顯示和歸檔. Aeti veMIL完全集成到Microsoft Visual Basic中, Visual C++ and . net快速應用程序開發環境. 圖像採集系統使用AETIVEML控制庫, 可以實現所有MIL的所有功能, 由於ActiveX控制項的使用, 它大大降低了程式設計的難度, 縮短軟體發展週期, 提高了應用系統的穩定性.

3.1 Image acquisition program based on AclivrMil
The basic idea of the image acquisition program is: 1) Open the communication channel, 那就是, determine an application object (Application), and create one or more system objects (系統) for each application object. 2) Initialize hardware resources, 那就是, allocate data buffer (Data Buffer), data collector (Digitizer) and data display (Display) objects for each system object. 3) Start the acquisition process, 那就是, 將影像讀入數據緩存, 並將緩存分配給陣列, 並通過對陣列的處理來實現對影像的處理. 影像數據與資料顯示關聯後, 預處理可以通過顯示控制項或表單顯示. 之後的結果. AetiveML允許開發人員快速、輕鬆地將圖形應用程序與Windows使用者介面結合起來. 應用程序開發包括拖放和滾動工具放置以及標點和點擊配寘, 大幅减少程式碼量. 存在. Net framework 3.0卡頭髮環境, 安裝MIL開發包並正確配寘後, 應用程序等組件, System, Image, 圖像處理, 顯示將自動添加到工具列. 開發者將所需的控制項拖到圖像採集表單上, 應用程序, 對應單鏡頭手動外觀機, a系統, 單表單顯示-顯示, 為了提高CPU使用率, 雙緩衝非同步採集-兩個ImageBuffers, 和一個ImageProcess.

3.2 The idea of double-buffer asynchronous acquisition
Matrox MeteorII frame grabber supports two acquisition methods, 同步和非同步. 同步採集模式適用於連續採集和顯示影像，無需算術處理. 這是因為在同步採集模式下, 每次圖像採集前, CPU向採集卡發送採集同步訊號, 然後等待採集結束. 在這個過程中, 由於無法獲取影像數據，CPU只能處於等待狀態. 因為CCD只需要40毫秒來採集一幀影像, 這大致相當於人類的視覺保持力, 它不能保證在同步模式下在40毫秒內完成採集和處理, 不能滿足實时處理的要求. 在非同步採集模式下, 採集工作和電腦的圖像處理工作可以同時進行, 那就是, 當CPU處理當前幀的影像時, CCD攝像機可以執行下一幀的圖像採集. 因此, 程式設計時, 需要一種緩衝機制來緩衝當前採集的影像和CCD攝像機要採集或正在採集的影像, 從而實現圖像採集和處理的並行工作. 明顯地, 使用這種雙緩衝器採集方法不僅可以降低對硬體系統的要求, 同時也大大提高了系統的處理速度，滿足了實时處理的要求.

4. Image acquisition example
The image acquisition speed of the double-buffer asynchronous acquisition system is significantly improved, 由於使用ActiveX組件，開發週期縮短, 降低了開發人工成本. 提高圖像採集質量. 只需要1分鐘.3秒採集7300x10000影像並實时縫合, 無掉幀現象，無無損縫合. 計算影像緩衝區大小的公式是MemSize=ImageWidthxlmageHeightxFrames. 實驗還表明，通過同步採集，採集了7幅300x1000幅影像, 每點數8比特的1幀需要大約6Gb的緩衝空間； 通過非同步雙緩衝區採集獲得相同的分辯率. 影像需要不到32 mb的緩存才能連續保存影像. 可以看出，使用非同步雙緩衝區採集方法不僅可以節省系統資源, 同時也獲得了更高效、更好的採集效果.

5 Conclusion
Double-buffering technology has been widely used in the field of image display in recent years. 本設計首次將雙緩衝科技和非同步採集科技結合到PCB手動視覺檢測機的圖像採集系統中. 使用Matrox的SoliosXCL-SU74, 非同步雙緩衝區採集方法可以實現數據的實时連續採集 PCB板 appearance machine (this experiment is set to acquire 10 frames of images per second, and the width of each frame is 7 300 and the height is 1 000). 要求, and use the GDI+ library to achieve real-time lossless image stitching. 這種解決方案比傳統的圖像採集更有效, 硬體要求較低, 並且更適用於大型數據圖像採集系統，例如 PCB板 外觀機器.