視覺檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計方案解析

引言

隨著表面組裝技術(shù)(SMT)中所使用的印制電路板(PCB)導(dǎo)體圖形的細(xì)線化，SMT元器件的微型化,以及SMT組件的高密度組裝和快速組裝的發(fā)展趨勢,采用目檢或人工光學(xué)檢測的形式檢測SMT組裝質(zhì)量已不能適應(yīng)。為此,自動光學(xué)檢測(AOI)技術(shù)作為SMT組裝質(zhì)量檢測的主要技術(shù)手段,在SMT中應(yīng)用越來越普遍。

AOI，也稱為自動視覺檢測，是基于光學(xué)原理，綜合采用圖像分析、計算機(jī)和自動控制等多種技術(shù)，對生產(chǎn)中遇到的缺陷進(jìn)行檢測和處理，是較新的確認(rèn)制造缺陷的方法。AOI系統(tǒng)按技術(shù)劃分為精密機(jī)械、電氣控制、視覺系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)4大部分組成，其核心是一套基于CMOS或CCD的圖像采集系統(tǒng)、交流伺服控制x、y工作臺及圖像處理軟件系統(tǒng)。圖1為所設(shè)計的PCB板AOI檢測系統(tǒng)框圖。

圖1 PCB板AOI檢測系統(tǒng)框圖

視覺檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計

AOI系統(tǒng)究其本質(zhì)是一套基于機(jī)器視覺技術(shù)的表面缺陷檢測系統(tǒng)。如何獲取高質(zhì)量的PCB表面圖像信息成為PCB光學(xué)檢測中首要解決的難題和重點(diǎn)，這是PCB表面缺陷檢測的關(guān)鍵。由于PCB缺陷的特殊性，AOI系統(tǒng)對視覺采集系統(tǒng)提出了很高的要求：高分辨率、高速率、實(shí)時檢測等。

視覺采集系統(tǒng)

針對AOI系統(tǒng)要求，選用基于DSP+CPLD的圖像采集處理模式。圖2為視覺采集系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)通過DSP給CPLD發(fā)出一個采集命令，由CPLD控制CMOS圖像傳感器向FIFO的寫入圖像數(shù)據(jù)，同時DSP通過DMA將圖像轉(zhuǎn)移至SDRAM中并進(jìn)行圖像處理，在處理結(jié)束后，將處理的結(jié)果通過DSP內(nèi)置的USB接口傳給微機(jī)或其他設(shè)備。 I/O接口經(jīng)擴(kuò)展后，將控制觸發(fā)信號交由工作臺及電氣控制系統(tǒng)，完成系統(tǒng)采集控制的目的。

圖2 視覺采集系統(tǒng)框圖

USB通信接口電路

本設(shè)計采用的DSP芯片TMS320VC5509A集成了一個USB控制模塊(USB2.0 full speed)，可以完成和USB主機(jī)系統(tǒng)之間的讀寫操作，具有無需外加邏輯電路、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。使用TMS320VC5509A的片上USB模塊，完成DSP前端圖像采集系統(tǒng)與后臺PC機(jī)之間的通信硬件電路設(shè)計，簡化了圖像采集系統(tǒng)的硬件控制軟件和后臺PC機(jī)的驅(qū)動程序。