基于几何基元特征的图像匹配算法研究及在锡膏印刷机上的应用

摘要

锡膏印刷是表面贴装技术（SMT，Surface Mount Technology）工艺流程的第一步。其质量优劣将直接影响后续工艺步骤，最终影响产品质量。作为锡膏印刷前的一个重要环节，精确的对位是提高锡膏印刷质量的关键。在当前的生产条件下，为了实现精确对位，当锡膏印刷机上硬件的性能发挥到极限时，主要通过视觉技术来提高定位精度。图像匹配算法作为视觉定位技术的核心单元内容之一，对提高定位精度有重要作用，因此通过改善图像匹配算法来提高定位精度是很有必要的。本课题以东莞市凯格精密机械公司（GKG）的GT型锡膏印刷机为研究对象，为了提高锡膏印刷机的定位精度并且兼顾印刷效率，提出了一种新的定位标记点匹配算法，建立了单目视觉系统对位模型并对模型进行误差分析。
　　（1）针对锡膏印刷前钢网和印刷电路板（PCB，Printed Circuit Board）定位标记点的定位问题，提出了一种新的基于直线基元的几何哈希匹配算法。利用直线基元建立基坐标系，建立基元误差带，创建模板哈希表，把目标基元投影到模板哈希表中，进行投票得到匹配结果。
　　（2）建立单目视觉系统对位模型，用坐标系表明对位平台各部分之间的关系。建立各个坐标系之间的坐标转化关系，标定关键参数。对平台的旋转运动和平移运动进行分析，建立相应的运动学公式，得到对位平台各个电机相应的调整量。
　　（3）采用控制变量法对模型进行机械结构类误差和标定类误差分析，得到模型的误差分析结果。
　　（4）对本文提出的基于直线基元的几何哈希匹配算法进行匹配速度和匹配精度测试。与传统的几何哈希算法相比，本算法的匹配速度有了极大提升，匹配时间在15毫秒以内。在GKG公司GT型锡膏印刷机上进行印刷精度测试，与传统的几何哈希算法相比，本算法的匹配精度有所提高，在20微米以内，对提高锡膏印刷精度有应用价值。

目录

声明

1绪 论

1.1课题来源

1.2研究背景、目的及意义

1.3图像匹配算法研究现状

1.4本文主要研究内容与章节安排

2基于直线基元的几何哈希图像匹配算法

2.1图像预处理

2.2多边形特征点提取

2.3建立模板哈希表

2.4投票定位与匹配

2.5本章小结

3 锡膏印刷机单目视觉系统对位模型建立与求解

3.1锡膏印刷机坐标系系统建立

3.2坐标转化与关键参数标定

3.3平台移动量计算

3.4本章小结

4锡膏印刷机单目视觉系统对位模型误差分析

4.1机械结构类误差

4.2标定类误差

4.3本章小结

5实验测试

5.1匹配速度测试

5.2匹配精度测试

5.3实验结论

5.4本章小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2未来展望

致谢

参考文献

附录---攻读硕士学位期间申请专利