全自动锡膏印刷机高精密视觉对位技术研究与应用

华中科技大学硕士学位论文

目录

摘要 ................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... I I 目录 ................................................................................................................ IV 1 绪论 .. (1)

1.1 课题来源 (1)

1.2 研究背景、目的与意义 (1)

1.3 全自动锡膏印刷机国内外研究现状 (2)

1.4 本文主要研究内容及组织结构 (6)

2 锡膏印刷机工作原理说明及视觉对位平台模型建立 (8)

2.1 锡膏印刷机工作原理 (8)

2.2 视觉对位平台模型构建 (9)

2.3 本章小结 (15)

3 对位平台视觉系统研制 (16)

3.1 视觉系统组成 (16)

3.2 FPGA工业智能相机研制 (16)

3.3 视觉处理机选型定制 (26)

3.4 图像处理算法库软件框架设计 (27)

3.5 本章小结 (28)

4 基于局部灰度序列特征的模板匹配算法研究 (29)

4.1 图像预处理 (30)

4.2 局部灰度序列特征提取 (32)

4.3 构建查找表 (34)

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4.4 在线投票定位目标 (36)

4.5 本章小结 (42)

5 对位平台运动模型求解 (43)

5.1 视觉对位平台各坐标系的建立 (43)

5.2 坐标系转化 (47)

5.3 平台运动调整量计算 (53)

5.4 结果评价及误差分析 (57)

5.5 本章小结 (61)

6 应用测试 (62)

6.1 局部灰度序列特征匹配算法精确度验证 (62)

6.2 视觉对位平台调整精度测试 (67)

6.3 本章小结 (74)

7 总结与展望 (75)

7.1 全文总结 (75)

7.2 未来展望 (76)

致谢 (77)

参考文献 (78)

附录攻读硕士学位期间申请专利与投稿论文 (82)

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1 绪论

1.1 课题来源

本学位论文得到以下项目的资助：

（1）国家自然科学基金委仪器重大专项：“高超音速流场实时精确测量系统的研制与应用”，批准号：51327801；

（2）国家自然科学基金面上项目：“高超音速流场粒子图像测速示踪机理研究与应用”，批准号：51475193；

（3）国家重点基础研究发展计划(973)项目：“复杂型面加工的能量定域耦合机理及调控方法”，课题编号：2015CB057304；

1.2 研究背景、目的与意义

表面贴装技术(SMT) 是现在电子元器件贴装领域里最常用的一种工艺和技术，它是指将需要贴焊的电子元器件焊接到电路板(PCB)表面对应位置的电子焊接技术[1]。SMT技术的特点是微型化、高密度和高精度，是电子先进制造中的高端应用领域，同时也促进了电子技术的发展。该技术已经广泛应用于船舶、医疗设备、仪器仪表、电子装备、航空技术、电气设备等相关领域的电路板生产制造工序。随着SMT技术的快速发展和应用领域的不断扩宽，传统的电子贴装技术在很多领域中已经不能满足需求，同时SMT技术也为电子产品的轻便化、小型化提供了技术支持。电子制造领域发展非常迅猛，这给表面贴装技术带来了很大机遇。随着中国电子市场的迅速崛起，全球的制造中心开始向中国转移，国内的电子制造业和相关的设备生产市场不断扩大,世界上著名的电子制造生产厂商也都在国内建立工厂，同时国内相关企业的发展日新月异，使我国的电子制造加工能力不断提高，电子制造设备生产线不断增多[2]。中国大陆 PCB 产业在短短数年内以倍数成长，行业总产值从 2000 年的 33.68亿美元到 2012 年的216.36 亿美元，已发展成为全球最大的 PCB 生产国家。根据预测，未来几年中国 PCB 行业仍将快速增长，在全球的市场地位也将继续提升； 2012 年至 2017 年中国 PCB 产值年增长率可达 6.0%，预计到 2017 年PCB行业总产值可达到 289.72 亿美元，届时我国PCB产业总值占全球 PCB 总产值比例提高到 44.13%[3]。由此可知，表面贴装技术在整个国民经济中占有十分重要的位置。