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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳彥仲
研究生(外文):Yen-Chung Chen
論文名稱:SMDPCB錫瑕疵與電阻缺錯件自動視覺檢測系統
論文名稱(外文):Auto-Vision Inspection System Development for Soldering and Resistor defects of SMD PCB
指導教授:彭德保彭德保引用關係
指導教授(外文):Der-Baau Perng
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:工業工程與管理系
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:電腦視覺表面黏著技術瑕疵檢測印刷電路板
外文關鍵詞:Machine VisionSMTPCB Inspection
相關次數:
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於印刷電路板組裝業中,所應用之表面黏著技術(SMT)日益成熟,著裝機之準確度亦不斷提昇,但仍有許多瑕疵存在於製程之中,其中主要包括元件之缺件、錯件、歪斜、極性反、錫膏造成短路、錫焊點錫量過多與錫焊點錫量過少等瑕疵現象。
本研究針對(1)電阻之缺件與錯件、(2)具IC腳之排阻、小型外引腳積體電路(SOP)及方形扁平封裝積體電路(QFP)之錫腳橋接與(3)方形扁平封裝積體電路之錫焊點錫量過多或太少等瑕疵現象,並考慮到實務上的問題,進行檢測演算法之開發。
鑑於不同照明方式會密切影響檢測結果,本研究採用多層式環狀發光二極體陣列(LED Array),可根據不同取像需求,程式控制自動切換照明方式,以取得適當之影像,因此本研究利用所開發之演算法,搭配不同照明以決定最適光源與PCB自動檢測演算法之組合,並以實作系統來驗證所開發PCB自動檢測系統之適用性及有效性。
SMT machine in PCB assembly is moving up rapidly during the past decades. While many defects, such as component missing, wrong component, misalignment, wrong polarity, solder bridge, excess solder, insufficient solder etc., still hide in the working process.
This paper is to design and develop an SMD-based PCB auto-inspection system by using the machine vision technology. The in-line PCB production problem is considered. The mainly focused inspection items of SMD components are resister missing / wrong component, solder bridge of the lead of SOP or QFP, and excess solder / insufficient solder of solder joints of QFP.
A new programmable-controlled lighting environment composed of multi-layer of ring-type LED array is also designed, which can provide appropriate light for grabbing the desired PCB image. A prototype of the PCB auto-inspection machine is implemented which shows high robustness and effectiveness of the proposed machine vision method.
目錄
目錄 I
圖目錄 IV
表目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究範圍 2
1.3 研究目的 4
1.4 研究方法與架構 4
第二章 文獻探討 5
2.1 視覺系統架構 5
2.2 光源照明系統 5
2.2.1 打光技巧 6
2.2.2 錫誤檢測系統光源 7
2.3軟體架構 8
2.4檢測演算法 10
2.4.1 相關係數法(Correlation Coefficient) 10
2.4.2 缺件檢測-影像灰階度直方圖(Histogram) 11
2.4.3 電容缺件檢測 13
2.4.5 錫誤檢測 14
第三章 研究方法設計 16
3.1 檢測系統架構設計 16
3.1.1硬體架構 16
3.1.2軟體架構 17
3.2 電阻缺件、錯件檢測方法 23
3.2.1 電阻之缺件檢測處理模型 23
3.2.2 電阻之錯件檢測處理模型 24
3.2.3 影像處理簡述 24
3.2.4 影像比對實驗─電阻缺件、錯件檢測 25
3.2.5實務問題 28
3.2.6 二元影像比對實驗─電阻編號檢測 28
3.2.7 電阻缺件錯件演算法流程 31
3.3橋接檢測演算法 34
3.4 錫量過多、錫量太少檢測演算法 38
3.4.1 錫量過多、錫量太少檢測處理模型 38
3.4.2訓練階段 40
3.4.3檢測階段 42
第四章 系統驗證與結果 44
4.1實驗設備 44
4.2實驗環境 44
4.3系統整合實驗 45
4.3.1電阻缺件、錯件檢測實驗說明 46
4.3.2 錫腳橋接、錫量過多與錫量太少檢測實驗說明 50
第五章 結論與建議 54
5.1研究結論 54
5.2後續研究探討與建議 55
附錄A 瑕疵樣本圖示 57
附錄B 印刷電路板圖示(以主機板為例) 58
附錄C 線上C程式檢測報表-電阻缺件、歪斜與錯件檢測 59
附錄D 線上C程式檢測報表─錫腳橋接、錫量過多與錫量過少檢測 61
附錄E 錫量過多與錫量過少詳細檢測報表 62
參考文獻 68
【1】 Seiji Hata, ”Vision systems for PCB manufacturing in Japan,” Industrial Electronics Society, 1990. IECON ''90., 16th Annual Conference of IEEE, Vol.1, pp.792 - 797, 1990
【2】 Teoh Eam Khwang and Dinesh P Mital, ”An intelligent vision system for inspection of surface mounted devices,” TENCON ''92. ''''Technology Enabling Tomorrow :Computers, Communications and Automation towards the 21st Century.'''' 1992 IEEE Region 10 International Conference. , vol.2, pp.804-808, 1992
【3】 Tae-Hyeon Kim,Tai-Hoon Cho,Young-Shik Moon,Sung-Han Park “Automatic Inspection Of Solder Joint Using layered Illumination” Image Processing, 1996. Proceedings., International Conference on , Volume: 1 , 1996 Page(s): 645 -648 vol.2
【4】 Horng-Hai Loh, Ming-Sing Lu, “SMD inspection using structured light,” Proceedings of the 1996 IEEE IECON.22nd International Conference on Industrial Electronics, Control, and Instrumentation, vol.2, pp.1076-1081, 1996
【5】 Measurements Module, Matrox Imaging Library User Guide version 6.0, pp.231~264, 1999
【6】 The Pattern Matching Algorithm(for Advanced user), Matrox Imaging Library User Guide version 5.1, pp.154~155, 1998
【7】 http://www.tpca.org.tw/,2001
【8】 Jing Bing Zhang, “Computer-aided visual inspection for integrated quality control,” Computers in Industry, vol.30, no.3, pp.185-192, 1996
【9】 白蓉生,”表面黏裝及焊接”,電路板資訊社出版,1994
【10】 李光聖,”多階混合式光學字元辨識技術與分析”,元智大學工業工程研究所碩士論文,1998
【11】 邱奕契、陳易泰,“印刷電路板焊墊尺寸量測之研究”,2000 PCB製造技術研討會論文集,pp. 110~117,2000/6
【12】 陳賢義,”視覺技術在線上檢測之應用”,自動化感測技術專輯,機械工業,pp.267~279,1993
【13】 彭光裕,”應用電腦視覺技術於表面黏著元件印刷電路板之自動檢測系統設計及開發”, 國立交通大學工業工程與管理學系碩士論文,2000
【14】 劉權霈,”應用電腦視覺技術於PCB自動檢測系統之設計及開發”, 國立交通大學工業工程與管理學系碩士論文,2001
【15】 顏清居,”應用電腦視覺技術與印刷電路板自動插件之元件檢測”,國立交通大學工業工程與管理學系碩士論文,2000
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