本發明專利技術公開了一種基于FPGA的便攜式電路板缺陷快速檢測裝置，該裝置包括有FPGA控制器、分辨率處理器、CMOS成像單元、數據保存單元、顯示屏和撥碼開關；FPGA控制器分別與CMOS成像單元、分辨率處理器、數據保存單元、顯示屏和撥碼開關連接；FPGA控制器借助Veri1og?HDL語言實現標準電路板與被測電路板的并行檢測，采用模式識別方式得到檢測結果；本發明專利技術檢測方式能夠檢測出電路板上如焊點缺焊、元器件虛焊、錯件、元器件極性焊反和IC芯片反向等缺陷。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電路板缺陷快速檢測裝置，更特別地說，是指一種由FPGA處理器與高速多分辨率圖像采集單元為核心的用于電路板缺陷的快速檢測裝置，在FPGA內部采用數據并行和流水線技術將缺陷檢測算法并行化，實現了電路板缺陷的非接觸式快速、無損檢測。
技術介紹
隨著電子產品生產水平的提高，人們對電子產品微型化的需求也日益提高。伴隨著人們對電子產品微型化的需求，電路板設計要求也逐步趨于高精度化、超細微化和多層化。在電路板焊接過程中，可能會出現焊點漏焊、極性焊反和錯件等問題，嚴重影響產品的質量。目前常用的檢測方法包括人工檢測、機械檢測、射線檢測以及機器視覺檢測等。其中，人工檢測效率低、質量差、工人勞動強度大，檢測可靠性取決于許多主觀因素；機械檢測通常是接觸式檢測，有可能對電路板造成額外的損壞，因而檢測效率低；射線檢測可以實現較高分辨率，但是結構復雜、造價高；機器視覺檢測，具有自動化、客觀、非接觸、高精度和快速等特點，可極大提高檢測效率。傳統的基于機器視覺的電路板缺陷檢測系統存在以下缺點和不足(1)缺陷檢測算法是在PC機上實現并進行檢測結果顯示的，PC機的操作不可避免的存在著諸如成本高、體積大和便攜性差的缺點。(2)由于電路板缺陷檢測算法具有算法復雜、計算復雜度高的特點，是制約電路板缺陷檢測速度的瓶頸，而PC機上只能采用串行處理來實現缺陷檢測算法，因此算法的實時性較差。針對以上問題，本專利技術提出一種基于FPGA的電路板缺陷檢測裝置，利用電路板定位圓提取算法和缺陷檢測算法中潛在的并行和流水線特性結合FPGA的并行和流水線結構設計電路板缺陷檢測的并行算法，實現了檢測算法的實時性。該裝置通過FPGA控制LCD顯示缺陷檢測的結果，從而實現了系統的便攜性。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種能大幅提升電路板缺陷檢測速度的快速檢測裝置，該裝置能夠對電路板缺陷進行實時檢測，并通過LCD顯示屏對缺陷位置進行標記并顯示缺陷類型。為達到上述目的，本專利技術將機器視覺技術和FPGA并行處理技術相結合，通過數據并行和流水線技術實現缺陷檢測算法的并行化，實現了缺陷檢測的實時性。并采用Verilog HDL 硬件描述語言實現FPGA對圖像采集及控制。本專利技術的基于FPGA的便攜式電路板缺陷快速檢測裝置，采用FPGA控制器(1)作為硬件平臺實現缺陷的檢測，FPGA控制器(1)中的電路板并行檢測子系統(11)包括有圖像數據緩沖模塊(100)、標準圖像預處理模塊(101)、標準電路板圖像定位并行處理模塊(102)、標準圖像數據寫入模塊(103)、被測圖像預處理模塊001)、被測電路板圖像定位并行處理模塊002)、被測圖像數據寫入模塊003)、被測圖像數據讀取模塊004)、標準圖像數據讀取模塊(20 和被測與標準比對檢測模塊O06)；調節撥碼開關(6)至標準電路板狀態；圖像數據緩沖模塊(100)用于存儲和緩沖兩個異步時鐘之間的圖像數據；標準圖像預處理模塊(101)對圖像數據緩沖模塊(100)輸出的所述圖像數據，采用平滑線性濾波方法進行處理得到第一濾波后圖像，所述第一濾波后圖像采用灰度直方圖處理，得到第一濾波后圖像中像素點的灰度值的變換函數為/fc,^) = ^;標準電路板圖像定位并行處理模塊(10 對標準圖像預處理模塊(101)輸出的第一濾波后圖像中像素點的灰度值的變換函數/(‘Λ) = ^采用Hough變換的圓檢測，來獲得標準電路板上定位圓的圓心坐標S (a，b)，a表示在X軸上的值，b表示在Y軸上的值；所述的多個定位圓的圓心坐標S(a，b)構成了標準電路板的標準圖像數據；標準圖像數據寫入模塊(103)用于對接收到的標準圖像數據信息寫入到非易失性存儲器02)；調節撥碼開關(6)至被測電路板狀態；圖像數據緩沖模塊(100)用于存儲和緩沖兩個異步時鐘之間的被測圖像數據；被測圖像預處理模塊001)對圖像數據緩沖模塊(100)輸出的所述被測圖像數據，采用平滑線性濾波方法進行處理得到第二濾波后圖像，所述第二濾波后圖像采用灰度直方圖處理，得到第二濾波后圖像中像素點的灰度值的變換函數為/(^yj=G ；被測電路板圖像定位并行處理模塊(20 對被測圖像預處理模塊(201)輸出的第二濾波后圖像中像素點的灰度值的變換函數/扎,厶)=f采用Hough變換的圓檢測，來獲得被測電路板上定位圓的圓心坐標A (a，b)，a表示在X軸上的值，b表示在Y軸上的值；所述的多個定位圓的圓心坐標A(a，b)構成了被測電路板的被測圖像數據；被測圖像數據寫入模塊(203)用于對接收到的被測圖像數據信息寫入到雙端口存儲器(DPRAM) (21)；被測圖像數據寫入模塊(203)設置DPRAM的寫使能信號有效，將被測圖像數據緩存到DPRAM中，為后繼的圖像預處理操作做準備；被測圖像數據讀取模塊(204)用于讀取雙端口存儲器中的被測圖像數據；標準圖像數據讀取模塊(20 用于讀取非易失性存儲器0 中的標準圖像數據；被測與標準比對檢測模塊(206)第一方面接收被測圖像數據讀取模塊(204)輸出的被測圖像數據；第二方面接收標準圖像數據讀取模塊(2冊)輸出的標準圖像數據；第三方面將被測圖像數據與標準圖像數據進行重疊配準；然后對配準后采用模式識別方式對被測圖像數據與標準圖像數據進行并行缺陷檢測，得到檢測結果；第四方面控制LCD顯示屏 (5)上顯示的被測電路板的缺陷位置及缺陷類型。本專利技術是基于FPGA的電路板缺陷快速檢測裝置，該裝置的優點在于(1)根據目標尺寸和在圖像中所占的比例，FPGA通過模擬IIC總線時序配置CMOS 的相應配置寄存器實現對分辨率的快速切換，保證電路板圖像信息比例大于80%。(2)利用電路板定位圓心坐標提取算法和缺陷檢測算法的并行性結合FPGA的并行和流水線結構，設計電路板定位圓提取和缺陷檢測的并行算法，可有效提升電路板的在線檢測速度，提高檢測效率，實現電路板缺陷的快速檢測。(3)本專利技術是快速自調節非接觸式自動無損電路板缺陷檢測裝置，以FPGA處理器為核心，通過硬件控制策略和軟件并行化方法，實現對電路板的在線非接觸缺陷檢測，并通過LCD顯示屏直接對缺陷位置進行標記和顯示缺陷類型，具有快速性、通用性和便捷性的特點。附圖說明圖1是本專利技術測試裝置的硬件連接示意圖。圖2是標準電路板采用本專利技術電路板并行檢測子系統進行檢測的結構框圖。圖3是被測電路板采用本專利技術電路板并行檢測子系統進行檢測的結構框圖。圖4是傳統電路板與定位圓的示意圖。具體實施例方式下面將結合附圖對本專利技術作進一步的詳細說明。參見圖1所示，本專利技術的一種基于FPGA的便攜式電路板缺陷快速檢測裝置，該裝置包括有FPGA控制器1、分辨率處理器3、CM0S成像單元4、數據保存單元2、顯示屏5和撥碼開關6 ；所述數據保存單元2包括有雙端口存儲器21 (DPRAM)和非易失性存儲器22 ；FPGA控制器1與CMOS成像單元4之間連接有分辨率處理器3，所述分辨率處理器 3依據FPGA控制器1下發的分辨率設置指令來調節CMOS成像單元4的分辨率；FPGA控制器1通過圖像接收接口 12接收CMOS成像單元4輸出的數字圖像信息；FPGA控制器1通過非易失性存儲器接口 13與非易失性存儲器22連接；FPGA控制器1通過DPRAM接口 15與雙端口存儲器21連本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭紅，李釗，李振，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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