基于線陣掃描的自動光學檢測系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、隨著工業(yè)化與信息化的發(fā)展，現代制造業(yè)對于產品AOI（Automatic Optical Inspection，自動光學檢測）系統(tǒng)的需求與日俱增，其中對于大尺寸、高精度的產品檢測，線陣掃描AOI系統(tǒng)的地位非常之重要。對FPD（Flat Panel Display，平板顯示）、精密電子、半導體、玻璃、紡織、造紙等高科技制造業(yè)領域以及基礎制造業(yè)領域，線陣掃描AOI已成為行業(yè)的核心及標準裝備。
　　近年來中國在工業(yè)現代化方面的飛速發(fā)展，產

2、業(yè)調整升級勢在必行，要實現“中國智造”，核心裝備的自主化勢在必行。然而，由于起步晚、底子薄，線陣掃描AOI的高端裝備國產化水平遠遠不夠，要縮短與國外領先者之間的差距，必須在關鍵技術方面開展深入、系統(tǒng)的研究工作。
　　本文結合實際產品項目開發(fā)，從線陣掃描AOI的關鍵技術問題解決角度出發(fā)，對以下幾個方面進行了分析與實驗，積累了相應工程經驗，為國產線陣掃描 AOI裝備的持續(xù)發(fā)展貢獻應有的力量。
　　1．系統(tǒng)構成及關鍵問題綜合分析<

3、br>　　對線陣掃描AOI系統(tǒng)的各子系統(tǒng)構成進行了介紹，對各部分的關鍵工程問題進行了分析闡述。
　　2．精密光機調校技術
　　對單相機的線陣掃描AOI系統(tǒng)光機結構及參數模型進行了分析，對各個自由度參數的測量與調整進行了設計，對調校流程進行了分析設計，在“光電碼盤AOI”系統(tǒng)中采取本方法實現了2.7μm光學分辨率的高精度采圖；基于單相機系統(tǒng)的研究基礎，對多相機系統(tǒng)的光機調校進行研發(fā)設計，采用較為簡單的標定方法替代了國外的方法，

4、實現了“家具板材孔位AOI”系統(tǒng)的像素級調校與系統(tǒng)檢測精度。
　　3．運動控制技術優(yōu)化
　　針對柔性介質線陣掃描系統(tǒng)出現的圖像顏色錯位與邊緣鋸齒問題進行分析研究，從運動控制方式等方面進行改進，得到了大幅改進的圖像效果；針對剛性線掃描機構AOI系統(tǒng)，從閉環(huán)控制方式、速度曲線設計、誤差分析等方面進行分析設計，對“LCD/TP（液晶/觸摸屏） ITO（銦錫氧化物） AOI”系統(tǒng)實現了高精度圖像采集和亞像素級的重復測量精度。

5、　　4．圖像采集質量提升
　　在三線彩色CCD相機硬件設計上進行了研究，通過各通道分別校正存儲的方式，滿足了大幅寬掃描系統(tǒng)對校正效率及性能的高要求；對彩色線掃描AOI系統(tǒng)在白平衡及平場校正問題進行了分析研究，根據“PCB外觀檢查機”系統(tǒng)對成像校正的需要，提出了適合工程應用的圖像校正方法，并應用于實際設備產品。
　　5．大容量數據的加速處理
　　對高分辨率、高處理速度要求的線陣掃描AOI系統(tǒng)的圖像采集、存儲系統(tǒng)進行研究，

6、從系統(tǒng)設計、圖像采集緩沖方法兩方面進行了工程化設計，滿足了實際工程應用需求；對多核CPU并行處理方法進行研究，從原理、實現方式方面進行探討，并以Otsu算法為實驗對象進行了多核并行處理實驗，驗證了多核加速的線性特性；對GPU加速并行處理優(yōu)化進行了研究，對Ostu算法進行了并行加速實驗，驗證了共享顯存方式對 GPU加速的有效性以及 GPU對并行處理加速的特性；對FPGA實驗平臺上對形態(tài)學開操作算法進行了設計，用于PCB二值化線路圖像的處理