基于FPGA的鉆頭斷刀與直徑檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的日新月異，現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)也正向著集成化，小型化的方向發(fā)展。特別是在印刷電路板(PCB)的制造工藝中，不但外觀尺寸越來越小，而且板上孔的尺寸越來越小，孔的數(shù)目也越來越多。從而對(duì)鉆PCB的鉆頭尺寸與質(zhì)量的要求也越來越高。本文主要針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)鉆頭質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備相對(duì)落后以及國外鉆頭質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備成本高昂的現(xiàn)狀，通過對(duì)PCB數(shù)控鉆床的外部結(jié)構(gòu)與工作原理的研究，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套性能優(yōu)良、成本低廉的鉆頭質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備。
　　 本

2、文圍繞鉆頭質(zhì)量檢測(cè)展開研究，針對(duì)鉆頭斷刀和鉆頭直徑兩個(gè)方面的質(zhì)量問題，開發(fā)設(shè)計(jì)了基于FPGA的低成本鉆頭斷刀檢測(cè)和鉆頭直徑檢測(cè)系統(tǒng)。分析研究了光電傳感技術(shù)、信號(hào)處理算法等基礎(chǔ)理論和基本方法，構(gòu)建了由鉆頭斷刀檢測(cè)和鉆頭直徑檢測(cè)兩個(gè)模塊組成的系統(tǒng)檢測(cè)方案，并結(jié)合FPGA處理器自身的特點(diǎn)，對(duì)信號(hào)檢測(cè)算法與圖像處理算法進(jìn)行了硬件化處理，設(shè)計(jì)并制作了基于FPGA的鉆頭斷刀檢測(cè)與直徑檢測(cè)系統(tǒng)。
　　 在鉆頭斷刀檢測(cè)模塊中，首先設(shè)計(jì)制作了基于

3、光電池感應(yīng)原理的光電傳感器，其中主要包括濾波電路、放大電路、整形電路以及差分傳輸電路的設(shè)計(jì)，特別是在放大電路中，設(shè)計(jì)了只對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的選擇性放大電路，從而能有效的屏蔽白噪聲信號(hào)；然后構(gòu)造了基于FPGA的硬件架構(gòu)；最后開發(fā)了基于VHDL的鉆頭斷刀檢測(cè)程序。
　　 在鉆頭直徑檢測(cè)模塊中，分析研究了CMOS數(shù)字圖像傳感器的工作原理與使用方法；設(shè)計(jì)并制作了CMOS數(shù)字圖像傳感器與FPGA的接口電路；分析研究了鉆頭圖像的預(yù)處理算法以

4、及鉆頭直徑與偏角檢測(cè)的處理算法，在算法處理中，采用純硬件語言來實(shí)現(xiàn)所有算法，即對(duì)所有算法實(shí)現(xiàn)了硬件化，從而大大加快了整個(gè)檢測(cè)模塊的運(yùn)行速度；設(shè)計(jì)并制作了基于RS-485串行通信原理的多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)PC機(jī)與多塊FPGA芯片同時(shí)通信的任務(wù)；開發(fā)了基于VC++開發(fā)平臺(tái)的鉆頭直徑與偏角數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用軟件。
　　 本系統(tǒng)在PCB數(shù)控鉆床上運(yùn)行，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行，在檢測(cè)速度與檢測(cè)精度上都達(dá)到