（机械电子工程专业论文）基于机器视觉的pcb板特征图像的检测.pdf

摘要 摘要 目前先进制造技术的发展，要求检测技术朝着快速化、高精度化和网络化方 向发展。长期以来人工检测方法在实际生产中的应用，不但费时费力且容易出错， 而且对工作环境和劳动强度有特定的要求，循环工作以及恶劣的环境都是现在先 进制造技术发展的障碍，传统的人工检测方法已无法完全满足现代制造业快速发 展的要求。于是基于机器视觉检测方法就这样应运而生。 本论文以机器视觉检测技术为背景，通过搭建工件字符和二维码特征检测平 台以及开发图像采集，读取及字符和二维码识别软件系统，来检测p c b 板上字符 和二维码特征。本文介绍了p c b 板检测系统的设计，包括软件设计和硬件选择， 其中软件设计包括软件的界面的设计和具体特征识别的方法。具体实现方法应用 l a b v i e w ， i m a q v i s i o n 和m o t i o n 编程得到。主要完成以下三部分的工作： l 、p c b 板字符和二维码特征识别系统平台的搭建 本文分析了图像采集卡，运动控制卡，c c d 摄像头和镜头等图像采集硬件对 采集p c b 板图像影响并按检测要求进行选用和搭建；针对p c b 板在线的检测特 点，搭建了x y 工作台来带动实验平台上的p c b 板，使之能按要求运动到检测的 视场范围内。 2 、应用l a b v i e w 开发平台，和n i 公司为之配套的开发包n i v i s i o n 和m o t i o n 来开发图像处理与字符和二维码识别软件系统和x y 工作台运动控制系统 本文中图像读取字符和二维码识别和运动控制三部分程序是在l a b v i e w 8 0 平台下进行开发，其中图像采集和字符和二维码识别软件系统是整套检测系统的 核心。采用n i 公司配套的i m a qv i s i o n 8 2 软件包，利用其所提供的图像处理算 法库，通过图像采集，图像模版提取，图像增强和平滑预处理方法，并采用软件 包中o c r 算法和读取二维码功能对所采集的字符图像进行读取。x y 工作台运动 控制系统采用n i 公司的m o t i o n 7 2 软件包，开发控制x y 工作台带动待检测p c b 板做相应的运动，把待检测工件上的字符和二维码送到视场范围内，以便采集图 像和读取字符和二维码特征。 3 、利用实验系统对特征实行在线检测，对系统各种性能进行分析 首先分析了检测实验平台硬件结构与实验环境对检测结果的影响，其次用实 验平台对p c b 板上字符和二维码进行实时检测，并查看检测结果的可靠性。 关键词：字符和二维码识别；机器视觉；m o t i o n ；l a b v i e w i m a qv i s i o m 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t m o d e ma d v a n c e dt e c h n i q u eo fm a n u f a c t u r ep r o g r e s sr e q u e s tt h ed e v e l o p m e n to f e x a m i n a t i o nt e c h n o l o g yt u r n st o w a r d st h eh i g ha c c u r a c y ，t h eh i g hs p e e da n dn e t w o r k d i r e c t i o n s i n c el o n g a g o ，t h em a n u a le x a m i n a t i o nm e t h o da p p l i e di n t h ea c t u a l p r o d u c t i o n ，n o to n l yt a k e st h et r o u b l et i m e - c o n s u m i n gb u ta l s oe a s yt om a k em i s t a k e s ， m o r e o v e rc e r t a i nr e q u e s th a v eb e e na p p l i e dt ot h el a b o ri n t e n s i t ya n dt h ew o r k i n g c o n d i t i o n s t h ep e r i o d i cd u t ya sw e l la st h ew o r k i n gc o n d i t i o n sa l la r et h e p r e s e n t a d v a n c e dt e c h n i q u eo fm a n u f a c t u r e d e v e l o p m e n tb a r r i e r , t h e t r a d i t i o n a lm a n u a l e x a m i n a t i o nm e t h o dh a sb e e nu n a b l et o s a t i s f yt h em o d e mm a n u f a c t u r ei n d u s t r y c o m p l e t e l y t h ee x a m i n a t i o nm e t h o db a s e do nt h em a c h i n ev i s i o na r i s e sa tt h eh i s t o r i c m o m e n t t h i s p a p e rt a k ee x a m i n a t i o nt e c h n o l o g yo ft h em a c h i n e v i s i o na sam e t h o d ， e x a m i n e st h ep c bp a n e lc h a r a c t e rc h a r a c t e r i s t i ca n d2 - d i m e n s i o n a lb a rc o d e b y c o n s t r u c t st h ee x p e r i m e n t a lh a r d w a r ep l a t f o r ma n di m a g ep r o c e s s i n gs o f t w a r e s y s t e ma n dt h ec h a r a c t e rr e c o g n i t i o na n d2 一d i m e n s i o n a lb a rc o d es y s t e m c o m p a r e t h er e a dc h a r a c t e ra n d2 - d i m e n s i o n a lb a rc o d ea n dt h et e m p l a t ec h a r a c t e r , e x a m i n e s t r e a t se x a m i n a t i o nw o r kp i e c e t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e dt h em a c h i n ev i s i o ne x a m i n a t i o n s y s t e md e s i g n ，d e s c r i b e dt h es y s t e mh a r d w a r ec o m p o s i t i o na n dt h es o f t w a r ed e s i g n s e p a r a t e l y , i nw h i c hs o f t w a r ed e s i g ni n c l u d i n gt h es o f t w a r es y s t e md e s i g na n dt h e c o n c r e t er e a l i z a t i o nm e t h o d t h ec o n c r e t er e a l i z a t i o nm e t h o do b t a i n sb yl a b v l e wa n d t h ei m a qv i s i o np r o g r a m m i n g t h ep a p e rm a i n l yi n c l u d e st h ef o l l o w i n gt h r e ea s p e c t s ： 1 c o n s t r u c tt h ec h a r a c t e rc h a r a c t e r i s t i ca n d2 一d i m e n s i o n a lb a rc o d eo fp c b e x p e r i m e n t a lh a r d w a r ep l a t f o r mf o ri n s p e c t i o n b e c a u s et h em a c h i n ev i s i o nh a r d w a r ed e v i c e sa r ev e r yi m p o r t a n ta n dw i l la f f e c tt h e p r e c i s i o no ft h em e a s u r e m e n ts y s t e m ，t h i sp a p e rf i r s ta n a l y z e si nd e t a i l st h ei n f l u e n c e so f t h ei m a g ea c q u i r i n gh a r d w a r ei n c l u d i n gc c dc a m e r a , i m a g ea c q u i s i t i o nb o a r d ，t h e n c o n s t r u c t st h ee x p e r i m e n t a lh a r d w a r ep l a t f o r ma c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t s ，i n a b s t r a c t v i e wo ft h em o v i n ga c c u r a c y si n s p e c t i o n ，t h ex yt a b l eh a sb e e ne s t a b l i s h e dt o d r i v et h ei m a g ea c q u i r i n gd e v i c e sm o v i n gi nt h ek e yp o i n t sp l a c eo fp c b p a n e l 2 d e v e l o p i m a g ep r o c e s s i n g ，t h e p c bp a n e lc h a r a c t e rc h a r a c t e r i s t i ca n d 2 - d i m e n s i o n a lb a rc o d ee x a m i n i n ga n dx yt a b l em o t i o nc o n t r o ls y s t e mb y l a b v i e wn i v i s i o na n dm o t i o n t h ep a p e rc o m b i n e sw i t ht h ei m a g ep r o c e s s i n g ，c h a r a c t e ra n d2 - d i m e n s i o n a lb a r c o d er e c o g n i t i o na n dm o t i o nc o n t r o ls o f t w a r eu n d e rl a b v i e w8 0 d e v e l o p m e n t e n v i r o n m e n tf o r r e d e v e l o p m e n t t h ei m a g ep r o c e s s i n g a n dc h a r a c t e ra n d 2 - d i m e n s i o n a lb a rc o d er e c o g n i t i o ns o f t w a r ei st h ec o r eo ft h ew h o l ei n s p e c t i n g s y s t e m u s i n gn ic o r p o r a t i o n si m a qv i s i o n 8 2s o f t w a r ep a c k a g ew h i c hh a sp r o v i d e d t h eg e n e r a li m a g ep r o c e s s i n ga l g o r i t h ml i b r a r y , t h r o u g hi m a g ea c q u i r i n ga n di m a g e p r e p r o c e s s i n gs u c ha si m a g ec a l i b r a t i o n ，e n h a n c e m e n t ，s m o o t h n e s sa n ds oo n ，t h e nr e a d t h ec h a r a c t e r so nt h ep c bp a n e lg a t h e r e db yu s i n gt h eo c ra n dr e a d i n ga n d 2 - d i m e n s i o n a lb a rc o d ef u n c t i o np r o v e db yt h es o f t w a r ep a c k a g e t h ex yt a b l em o t i o n c o n t r o ls y s t e mi sw r i t t e nb yn ic o r p o r a t i o n sm o t i o n 7 2s o f t w a r ep a c k a g e ，i tc a nd r i v e t h ei m a g ea c q u i r i n gd e v i c e st om o v ea n dm a k el i n ei n t e r p o l a t i o nw i t h i nt h ep a r a l l e l m a c h i n ep l a n ea sw e l la sr e c o r dp o s i t i o n so fa l lt h ek e yp o i n t ss ot h a ti tc a nh e l pt h e i m a g ep r o c e s s i n gs o f t w a r es y s t e mt oc a r r yo nt h ep o s i t i o n i n ga c c u r a c yi n s p e c t i o n sa n d f i n a l l yc o m p l e t ei n s p e c t i o no fm o v i n ga c c u r a c y 3 a n a l y z et h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e mb yt e s tt h ec h a r a c t e r so nt h ep l a t f o r m o n l i n e f i r s ta n a l y z et h ei n f l u e n c eo fh a r d w a r ep l a t f o r ms t r u c t u r ea n dt h ee n v i r o n m e n to f t h ee x p e r i m e n t ，t h e ne x a m i n a t i o nt h ec h a r a c t e r sa n d2 - d i m e n s i o n a lb a rc o d eo nt h ep c b p a n e lb yu s i n gt h ee x p e r i m e n tp l a t f o r m ，a n dt h e nc h e c k t h er e l i a b i l i t yo ft h et e s tr e s u l t k e y w o r d s ：c h a r a c t e ra n d2 - d i m e n s i o n a lb a rc o d ee x a m i n a t i o n ；m a c h i n ev i s i o n ： m o t i o n ；l a b v i e w ；i m a qv i s i o n ； c o n t e n t s _ _ _ _ l _ _ _ 自自_ _ _ _ i _ | l 目i _ _ _ 目_ _ _ _ _ _ _ _ l i e - = 目= = = 目目目目i 自_ - l - _ _ _ l l 目目_ 目目_ = _ _ l e _ 目l 目l l i _ 目日_ i i c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 。1 1 1p r e f a c e 1 1 2d e v e l o p m e n tc o u r s eo fm a c h i n ev is i o n ：2 i 3r e s e a r c hs t a t u so ft h ec h a r a c t e rc h a r a c t e r i s t i ca n d2 一d i m e n s i o n a l b a rc o d eo fo v e r s e a sa n dd o m e s t i c 2 1 4p u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo fr e s e a r c h - - 4 1 5r e s e a r c hs c h e m e 5 1 5 1e x p e r i m e n tr e q u i r e m e n t s 5 1 5 2t e c h n i c a lr o u t e 5 1 6t h ei n n o v a t i o n so f r e s e a r c h 6 1 7o v e r a l ls t r u c t u r e 6 1 8s u m m a r y 7 c h a p t e r2d e s i g no ft h em a c h i n ev i s i o ni n s p e c t i n gs y s t e m p l a t f o r m 8 2 1c o m p o s i t i o na n dw o r k i n gp r i n c i p l e 9 2 1 1c o m p o s i t i o n 9 2 1 2w o r k i n gp r i n c i p l e 10 2 2h a r d w a r ed e s i g n 11 2 2 1i m a g ea c q u i r e m e n tm o d u l e 11 2 2 2m o t i o nc o n t r o l ls y s t e mm o d u l e 14 2 3s o f t w a r es y s t e mo v e r a l ld e s i g n 1 9 2 3 1c h o i c eo fp r o g r a m m i n gl a n g u a n g ：19 2 3 2i n t r o d u c t i o no fd i 西t mi m a g ep r o c e s s i n g 2 1 2 3 3s o f t w a r es y s t e mo v e r a l ld e s i g n 2 2 2 4s u m m a r y 2 3 v i i 广东工业大学硕士学位论文 c h a p t e r 3s o f t w a r ed e s i g no ft h em a c h i n ev i s i o ni n s p e c t i n gs y s t e m 2 4 3 1 a c q u i r e m e n to f i m a g e 2 5 3 1 1t h ec o n f i g u r a t i o no f i n s p e c t i n gs y s t e m 2 6 3 1 2a u t oa c q u i r e m e n to f i m a g e 2 7 3 2c o o r d i n a t i n gt h ee s t a b l i s h m e n to f t h ec h a r a c t e ri m a g e 2 9 3 2 1e s t a b l i s hp a t t e r n 3 0 321 ( ! a l i b r a t i o no fr e l a t i v ec o o r d i n a t e s 31 3 3i m a g ep r e p r o c e s s i n g 3 l 3 3 1i m a g ee n h a n c e m e n t 3 2 3 3 2i m a g es m o o t h 3 3 3 3 3d i v i s i o no f t h r e s h o l d 3 6 3 3 4m a t h e m a t i cm o r p h o l o g yp r o c e s s i n go fi m a g e 3 8 3 4c h a r a c t e re x a m i n a t i o n 4 1 3 4 1t h ed i v i s i o no f o p t i c a lc h a r a c t e r 4 2 3 4 2o p t i c a lc h a r a c t e rr e c o g n i t i o n 4 3 3 4 3i d e n t i f i n gf e a t u r eo fc h a r a c t e r 4 4 3 52 - d i m e n s i o n a lb a r c o d ee x a m i n a t i o n 4 6 3 5 12 - d i m e n s i o n a lb a rc o d ep r e p r o c e s s i n g 4 6 3 5 2i m a g ee n h a n c e m e n 4 7 3 5 3i d e n t i f i n gf e a t u r e 4 7 3 6m o t i o nc o n t r o ls o f t w a r ed e s i g no f x y t a b l e 4 8 3 7s u m m a r y 5 0 c h a p t e r4e r r o r sa n a l y s i sa n di m p r o v e m e n t 51 4 1e r r o r sa n a l y s i so fi n s p e c t i n gs y s t e me x p e r i m e n tp l a t f o r m 5 l 4 2a n a ly siso fs y s t e mr e l i a b i l i t yt h r o u g ht h ee x p e r i m e n t 5 2 4 3s u m m a r y 5 2 c o n c l u s i o na n dp r o s p e c t 5 3 r e f e r e n c e s 5 4 p a p e r sp u b l i s h e d 5 7 o r i g i n a ld e c l a r a t i o n 5 8 v 1 1 1 c o n t e n t s a c k n o w l e d g e m e n t 5 9 a p p e n d i x 6 0 i x 第一幸绪论 1 1 前言 第一章绪论 机器视觉是一个新的且发展十分迅速的研究领域，目前已成为自动化检测的重 要研究方面之一。近年来在机器视觉技术基础上的各项创新及应用不断的进步，针 对不同特点的应用情况，形成了基于机器视觉检测技术的不同的应用系统。 在电子元器件的设计和制造中，经常需要对其成品或半成品进行检测，一般要 求具有较高的检测速度和精度，以及可靠的稳定性【l 】。传统的检测的方法是人工接 触式，不但繁琐，劳动强度大，而且检测精度低，速度较慢，不能消除主观的测量 误差。在检测过程中还可能对被检测物体的表面造成一定的损伤，这些都使得传统 的人工检测方法达不到理想的要求。而非接触式的基于机器视觉检测技术的在线检 测方法，以其检测精度高、速度快、测量项目多等特点在电子元器件的制造中具有 广阔的应用前景和市场2 】【3 1 。本文基于实验中对p c b 板检测的要求，对基于机器视 觉的在线检测系统进行了深入的分析，优化，研究和创新。 基于机器视觉的检测系统就是通过对对从中图像提取数据的分心来指导和控 制一个过程或者行动。具体是指通过机器视觉产品( 即图像摄取装置，工业用相机) 将摄取目标转换成计算机可以识别的图像信号，传送给特定的图像处理系统，根据 像素分布和亮度、灰度，颜色等信息，转换成数字信号；图像系统对这些信号进行 各种运算处理来提取目标的特征，进而判别结果来控制现场设备的动作，进而完成 对生产线的检测【4 1 。 机器视觉系统能大大提高生产的自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险 区域或人工视觉检测难以满足要求的场合，常用自动化的机器视觉来代替人工视觉； 同时在大批量，快速化的工业生产过程中，用机器视觉检测方法可以大大提高生产 效率和自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，远程操作化，实现计算机集 成制造【5 】【6 1 。 广东工业大学硕士学位论文 1 2 机器视觉在国内外的发展 机器视觉技术从起步到现在已经有2 0 多年的发展历史。国外机器视觉检测技 术的研发从上世纪八十年代初开始，凭借着资金、人才和科技上的优势，取得了巨 大的成就，并在多种产业领域中得到了广泛的推广和应用。目前，国外机器视觉已 经是一个相当成熟的产业了。 在国外，机器视觉的应用3 0 一4 0 都集中在半导体行业。如：各类生产印刷电 路板组装技术和设备、双面及多层线路板；微电子封装与设备；印刷设备等【7 】。s m t 表面贴装：测试仪器、工艺与设备、焊接设备、返修设备及各种配件及辅助工具、 材料、贴片剂、再流焊机、波峰焊机及自动化生产线设备等。电子生产加工设备： 电子元器件制造和加工设备、集成电路制造设备、元器件成型设备、电子模具等。 机器视觉系统还在高精度检测的各个方面已经得到了的应用，并且在其应用中占据 着举足轻重的地位。还有，机器视觉还用于工业农业自动化生产、智能机器人、生 物科学、航空航天制造与检测、公共道路交通、遥感控制、地质勘探、海洋工程、 气象和冶金等多个领域【8 1 。 国内的视觉检测研究从2 0 世纪九十年代才开始重视起来。目前，随着我国配套 基础建设的发展，技术的创新，资金的积累，各行各业对基于机器视觉技术的工业 自动化和智能化需求有了较大的增长，国内许多高校、科研所和相关企业近几年来 在机器视觉技术的应用领域也进行了积极有效的探索和尝试，并且逐步开始了在工 业现场的应用。 虽然机器视觉技术在我国在一定程度得到了长足的发展，但真正高端的应用还 很少，因此，相关行业的应用空间还比较大，前景比较广阔。 1 3 字符识g , l 禾n - - 维码识别的研究现状 最早的字符识别始于2 0 世纪5 0 年代初期的欧美等发达国家，1 9 5 5 年出现了印 刷体数字o c r 产品，此后转向手写体数字和英文的识别。对字符识别研究最早的 是美国i b m 公司的c a s e y 和n a g y ，1 9 6 6 年他们首次发表了关于字符识别的文章， 用模板匹配法识别1 0 0 0 个印刷体汉字，从此汉字识别的研究在世界范围内展开。而 手写体汉字识别的研究最早始于上个世纪7 0 年代中期的日本。我国则在8 0 年代初 2 第一章绪论 期开始进行手写体汉字识别的研究【9 】【1 们。目前进行手写体汉字识别研究的国家和地 区主要集中在美国和加拿大、日本、中国、中国台湾，实际应用水平最高的是同本。 日本早在2 0 世纪7 0 年代中期就开始进行汉字识别的研究，1 9 8 1 年f u j i 等展示了一 个手写体日文汉字识别器模型，第一次打破了当时普遍存在“手写体汉字识别几乎 不可实现 的障碍，从而触发了在同本、中国以及世界范围内的手写体汉字识别研 究热潮。日本东芝、n t t 、三洋电视、富士通等公司先后推出了一批汉字识别装置 和系统，具有代表性的是19 8 4 年东芝制造的手写印刷体汉字识别实验装置 c r v 5 9 5 ，可识别2 2 0 0 个汉字及其他符号；1 9 8 6 年n t t 综合通信实验室推出了手 写体汉字识别实验装置，可识别j i s 第一级汉字、英文字母、数字、平假名、片假 名等3 2 0 0 个字符。经过2 0 多年的努力，日本手写体汉字识别技术达到世界先进水 平。日本研究手写体字符识别的一个显著特点是软硬件齐头并进，专用设备和纸张 无疑为整个研究提供了良好的工作环境。我国是在7 0 年代开始进行邮政信函分检的 数字识别研究，7 0 年代末，一些大学和研究所开始从事印刷体汉字识别的研究工作， 8 0 年代初才开始进行手写体汉字识别的研究，1 9 8 5 年以后，有关手写体汉字识别研 究的文章不断出现在期刊上。目前已有十多套系统通过鉴定。从纵向发展水平来看， 我国手写体汉字识别研究一直处于平稳上升阶段，并逐步向实用化，市场化目标迈 进。目前国内手写体汉字识别主要是进行识别方法的研究，而且把研究重点集中在 方法实验和软件研制上，但是硬件专用设备的研制几乎是空白，这是国内手写体汉 字识别研究的主要特点【l l 】【2 】【1 3 1 。 而二维码的研究国外对二维条码技术的研究始于上个世界8 0 年代末。在二 维条码符号表示技术研究方面，已研制出多种码制，常见的有d f 4 17 ，q r c o d e ，c o d e4 9 ，c o d e1 6 k ，c o d eo n e 等。这些二维条码的密度都比传统 意义上的一维条码有了较大的提高，如p d f 4 1 7 的信息密度是一维条码c o d e 3 9 的2 0 多倍。在二维条码标准化研究方面，国际自动识别制造商协会( a im ) 、 美国标准化协会( a n s i ) 已完成了p d f 4 17 ，q rc o d e ，c o d e4 9 ，c o d e 1 6 k ，c o d eo n e 等码制的符号标准【1 4 】。 我国对二维条码技术的研究丌始于上个世纪9 0 年代。中国物品编码中心 对几种常用的二维条码的技术规范进行了翻译和跟踪和改进研究。随着我国市 场经济的不断完善和信息技术的迅速发展，国内对二维条码这一技术的需求与 日俱增。例如：矽感科技条码识别子系统采用自主知识产权的c i s 影像传感技 3 广东工业大学硕士学位论文 术，配合自主研发的c o m p a c t m a t r i x 二维条码，克服了软硬件方面的专利壁垒， 有效地降低了二维条码识别子系统的成本【1 5 】【1 6 1 。 由于二维条码具有储存量大、保密性高、追踪性高、抗损性强、备援性大、 成本便宜等特性，这些特性特别适用于表单制作、安全保密、质量追踪、证照 识别、存货盘点、资料备份等方面。 1 4 本研究课题的目的与意义 本文课题来源于广东工业大学虚拟实验室建设项目，目的是为提高广东工业大 学与检测相关专业实验教学的质量。广东工业大学作为一所以工为主，文理结合的 综合性大学，工学具有重要的地位。工学教学中，微电子检测专业是顺应社会的发 展，信息行业的快速发展而设立的。所以，微电子检测在信息社会中有着重要的意 义。传统的微电子检测的教学主要是以学习教材理论知识为主，但是伴随着社会的 发展，已经不能满足社会对大学生技能的要求，所以，为了学以致用，更好的服务 于社会，学校特开设了微电子检测实验课程，巩固学习的理论知识，是对社会工业 生产的一个铺垫。目前学校对微电子检测提供的实验用的设备并不多，所以制约了 学生对所学技能的掌握。 因此，目前学校已经出现了教学设备相对与教学实现要求落后，为了解决这一 状况，根据当今半导体行业的发展趋势，结合实际的需求，以达到提高教学质量及 学生学习兴趣的目的，学校的特意的为微电子检测方向设计开发了一套简单易用， 易于加工制造并且具有二次开发的，开放性p c b 板特征检测实验系统，主要研究内 容有包括以下几个方面： ( 1 ) 设计机器视觉硬件系统，研究p c b 板的图像特性，以此建立起一套适用于 p c b 板特征识别的硬件系统，并完成对其图像的采集，o ( 2 ) 提取特征图像，根据特征识别前的低层图像处理及算法的研究，将传统的图 像处理方法和改进后的新方法及理论，运用于图像处理、分析、比较、选择出对 字符图像和二维码识别的简单有效的实用性处理算法： ( 3 ) 研究将特征图像与背景图像准确处理的有效算法，并找出能消除图像格式转 化所带来的干扰和变形的方法： ( 4 ) 研究适合特征识别与检测并选取合适的特征提取方法； 4 第一章绪论 ( 5 ) 应用n i 公司的l a b v i e w 开发平台结合其提供的图像处理分析函数库 i m a qv i s i o n 进行图像处理和运动控制函数库m o t i o n 进行运动控制，并分析系统的 开发，编写特征检测系统主程序。 ( 6 ) 分析实验结果，由结果来检验识别的准确率和所用方法的可靠性。 1 5 本课题的研究方案 本课题的研究目标：运用机器视觉检测技术，通过搭建在线式p c b 板特征检测 实验平台硬件系统和图像处理软件系统，对p c b 板特征进行在线式的实时检测，然 后通过软件部分的反馈来驱动控制系统做出相应的机构运动。 1 5 1 本课题所需要的实验条件 根据本课题的检测任务，以及系统的实际要求，选取以下实验条件： 1 、步进电机2 台： 2 、步进电机驱动器2 台 3 、工业用c c d 摄像机1 个； 4 、工业用镜头1 个 5 、电脑l 台；图像采集卡p c i 1 4 0 5 ，运动控制卡p c i 7 3 3 0 各l 张； 6 、试验用x y 工作台l 台，实验用p c b 板一块。 7 、接线若干 以上实验条件构成了整个机器视觉系统的硬件和机械部分，它们与 l a b v i e w 8 0 ，n i v i s i o n 8 0 和m o t i o n 7 2 软件开发包开发的图像处理软件系统共同 完成检测任务。 1 5 2 本课题的技术路线 根据上述研究和发展背景，本文提出的技术路线如下： ( 1 ) 特征图像的读取。在图像系统视场标定后，通过图像采集系统采集待检测工 件的特征图像，并采用模板匹配的方法进行相对坐标的建立，然后运用图像增强和 5 广东工业大学硕士学位论文 图像平滑等方法进行图像预处理，进行图像特征识别，并把识别到的特征与系统设 定的标准模板进行对比分析，当其误识率在设定的范围内，就认为系统的这个部分 能满足课题要求。 ( 2 ) 运动控制路线的规划。在检测待检工件是首先要把待检测的目标送到c c d 的 视场范围内，这样就必须设计好一个相应的视场运动路线。c c d 固定在z 轴，p c b 板安放在在x y 工作台上进行运动。并采用在待检测目标达到最佳检测视场时采集 一段视频图像序列并保存，即只采集图片序列而不实时处理，然后把采集到的视频 序列按照设定好的路径进行保存，然后再通过图像处理系统提取有效待检测目标的 图片，再对图像特征进行处理，最后把这些检测到的特征与标准模板比较，并将结 果反馈给运动机构做出j 下确的机构判决完成检测。 1 6 本课题的创新点 本课题的创新点主要体现在以下几个方面： l 、用基于机器视觉的检测技术实现对p c b 板上特征图像的非人工在线式的实 时的工序模拟和检测。 2 、运动控制路线采用开放式编程方式，用户可以根据具体的检测目标，比较 方便快捷的编辑具体的运动路线。 3 、整个检测过程实现了自动化采集和自动化处理目标图像。 1 7 本论文的整体结构 本文共有四章，分别讲述了p c b 板特征检测实验平台的搭建及图像采集，图像 处理、特征检测识别软件系统的设计及开发。第一章绪论总结了目前基于机器视觉 的检测技术及国内外发展状况，p c b 板特征检测技术及研究的现状，并提出把它 应用在实际的特征检测系统中。第二章阐述了机器视觉检测系统实验平台的总体设 计，即搭建起机器视觉的硬件平台和软件总体设计，包括检测系统的组成和工作原 理，硬件的选择，软件的选择。第三章阐述了机器视觉检测软件系统设计，包