印刷电路板电子元件识别与定位技术研究

摘要

表面贴装器件(Surface Mounted Devices，缩写SMD)是表面黏着技术(Surface Mount Technology，缩写SMT)元器件中的一种。表面贴装元件在大约二十年前推出，并就此开创了一个应用领域的新纪元。从无源元件到有源元件和集成电路，最终都变成了表面贴装器件(SMD)并可通过拾放设备进行装配。采用SMT技术可以全自动的以高速度在PCB上装配高密度的SMD。为了解决全自动生产过程中的质量问题，需要在SMD封装之后，对PCB进行自动检测以确定是否存在SMD放置错误。如SMD缺失、排列不整齐、错误旋转等。同时，也要进行其他检查，比如对焊点缺陷的检查，包括漏件、错件、偏斜、漏焊、极性误、多锡、少锡、桥接、焊锡球等缺陷。所有的这些检测技术都基于SMD的准确识别和精确定位。本文主要研究了SMD识别和定位算法，主要包括SMD焊点区域及保护层区域的识别和定位。主要进行了以下的研究工作：
　　 1.提出了一种在CIE色度空间基于高斯混合模型(GMM)的识别对象特征提取算法。在CIE色度空间，基于GMM分析识别对象和模板对象的颜色分布特征，以估算识别对象与模板对象的相似性。该算法克服了传统的模板匹配算法要求识别对象具备稳定的颜色分布特征的缺陷。能有效识别焊点、标识符号、过孔等PCB上常见组件。
　　 2.提出了基于颜色分布规律的焊点识别算法。在三层环形LED光照系统下，焊点区域的颜色分布具有一定的规律性。本文研究并总结了颜色分布规律，归纳了常见的焊点区域的颜色分布类型。采用S型增长模型拟合颜色分布曲线，通过分析拟合参数判断高光聚类的颜色分布类型和颜色分布方向，并据此去除非焊点区域，以达到提取焊点的目的。
　　 3.提出了基于颜色分布方向聚类焊点，并根据聚类焊点的相对位置提取保护层的算法。焊点区域的颜色分布方向隐含了保护层所在位置信息。因此以焊点为节点，根据颜色分布方向建立连接图，根据有效连接聚类焊点。