基于線陣掃描的自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

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

2、業(yè)調(diào)整升級(jí)勢在必行，要實(shí)現(xiàn)“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(chǎn)化水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，要縮短與國外領(lǐng)先者之間的差距，必須在關(guān)鍵技術(shù)方面開展深入、系統(tǒng)的研究工作。
　　本文結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品項(xiàng)目開發(fā)，從線陣掃描AOI的關(guān)鍵技術(shù)問題解決角度出發(fā)，對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了分析與實(shí)驗(yàn)，積累了相應(yīng)工程經(jīng)驗(yàn)，為國產(chǎn)線陣掃描 AOI裝備的持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)應(yīng)有的力量。
　　1．系統(tǒng)構(gòu)成及關(guān)鍵問題綜合分析<

3、br>　　對(duì)線陣掃描AOI系統(tǒng)的各子系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行了介紹，對(duì)各部分的關(guān)鍵工程問題進(jìn)行了分析闡述。
　　2．精密光機(jī)調(diào)校技術(shù)
　　對(duì)單相機(jī)的線陣掃描AOI系統(tǒng)光機(jī)結(jié)構(gòu)及參數(shù)模型進(jìn)行了分析，對(duì)各個(gè)自由度參數(shù)的測量與調(diào)整進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)調(diào)校流程進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，在“光電碼盤AOI”系統(tǒng)中采取本方法實(shí)現(xiàn)了2.7μm光學(xué)分辨率的高精度采圖；基于單相機(jī)系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)，對(duì)多相機(jī)系統(tǒng)的光機(jī)調(diào)校進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)，采用較為簡單的標(biāo)定方法替代了國外的方法，

4、實(shí)現(xiàn)了“家具板材孔位AOI”系統(tǒng)的像素級(jí)調(diào)校與系統(tǒng)檢測精度。
　　3．運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)優(yōu)化
　　針對(duì)柔性介質(zhì)線陣掃描系統(tǒng)出現(xiàn)的圖像顏色錯(cuò)位與邊緣鋸齒問題進(jìn)行分析研究，從運(yùn)動(dòng)控制方式等方面進(jìn)行改進(jìn)，得到了大幅改進(jìn)的圖像效果；針對(duì)剛性線掃描機(jī)構(gòu)AOI系統(tǒng)，從閉環(huán)控制方式、速度曲線設(shè)計(jì)、誤差分析等方面進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，對(duì)“LCD/TP（液晶/觸摸屏） ITO（銦錫氧化物） AOI”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高精度圖像采集和亞像素級(jí)的重復(fù)測量精度。

5、　　4．圖像采集質(zhì)量提升
　　在三線彩色CCD相機(jī)硬件設(shè)計(jì)上進(jìn)行了研究，通過各通道分別校正存儲(chǔ)的方式，滿足了大幅寬掃描系統(tǒng)對(duì)校正效率及性能的高要求；對(duì)彩色線掃描AOI系統(tǒng)在白平衡及平場校正問題進(jìn)行了分析研究，根據(jù)“PCB外觀檢查機(jī)”系統(tǒng)對(duì)成像校正的需要，提出了適合工程應(yīng)用的圖像校正方法，并應(yīng)用于實(shí)際設(shè)備產(chǎn)品。
　　5．大容量數(shù)據(jù)的加速處理
　　對(duì)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(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行研究，

6、從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、圖像采集緩沖方法兩方面進(jìn)行了工程化設(shè)計(jì)，滿足了實(shí)際工程應(yīng)用需求；對(duì)多核CPU并行處理方法進(jìn)行研究，從原理、實(shí)現(xiàn)方式方面進(jìn)行探討，并以O(shè)tsu算法為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了多核并行處理實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了多核加速的線性特性；對(duì)GPU加速并行處理優(yōu)化進(jìn)行了研究，對(duì)Ostu算法進(jìn)行了并行加速實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了共享顯存方式對(duì) GPU加速的有效性以及 GPU對(duì)并行處理加速的特性；對(duì)FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)形態(tài)學(xué)開操作算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，用于PCB二值化線路圖像的處理