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研究生:林其松
研究生(外文):Chi-Song Lin
論文名稱:SMT機台定位控制與視覺檢測
論文名稱(外文):SMT Machine Platform Position Control and Vision Detection
指導教授:王進德
學位類別:碩士
校院名稱:聖約翰科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:SMTPLCPC
外文關鍵詞:SMTPLCPC
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本論文的主要目標,在利用舊SMT機台的現有組件,重新加以改良,使其成為一台PCB板檢測機台。舊SMT機台的人機介面為MS-DOS介面,由於速度不能與現代的SMT機台相比,所以廠商大都棄之不用,這些舊SMT機台如果不好好處理,對環境所造成的影響頗大,如果能讓這些淘汰的機台汰舊換新,不僅可以達到資源再利用,也具有環保的觀念。
本論文重新整理舊SMT機台的線路,換上新的PC,搭配新的運動控制卡及視覺檢測卡,以Labview程式重新設計人機界面,使舊SMT機台具有檢測PCB板的功能。改良後的新機台是一台優秀的機電整合機台,結合了PLC控制、氣壓控制、馬達定位控制、電腦視覺檢測技術、及Labview人機界面設計等技術。
新的人機介面可以用手動或自動方式檢測PCB板,且具有儲存多點視覺樣本及多點馬達定位資料的功能。新的機台具連續檢測多張印刷電路板的功能,它的操作界面簡單,功能完整,基本上已達到上線生產的要求;日後只要稍加改良,便可以將此機台直接投入工廠的生產線行列中
In this thesis, an old SMT machine platform is redesigned to become a PCB measuring machine platform. The man-machine interface in the old SMT machine platform is a MS-DOS interface. Since the speed of the old SMT machine platform can't compare with the modern one, the manufacturers mostly give it up. However, if these old SMT machine platforms are not dealt with carefully, they will cause quite great influence of the environment. Hence, the redesign of an old SMT machine platform not only reaches resource reuse but also has the idea of environmental protection.

In this thesis, the circuit of the old SMT machine platform is rearranged. To propose a new SMT machine platform, we have added several new parts in the old SMT machine platform. These new parts include a new PC, a new PLC, a new motor control board, and a new vision measure card. The new proposed SMT machine platform is an outstanding electromechanics which combines the machine platform, the PLC control, the air pressure control, the motor position control, the vision detection technique, and the Labview man-machine interface design technology.

Using the Labview software, we have proposed a new man-machine interface of the SMT machine platform in this thesis. The new proposed man-machine interface can detect PCB board in manual or automatic way. And it has the ability to store some vision samples and some motor position data in a file. The new proposed SMT machine platform can measure many pieces of printed circuit board in succession. Hence, the function of the new proposed SMT machine platform basically reaches the demand of production. In the future, we can further improve some functions of the proposed SMT machine platform and put it into the production line ranks of the factory directly.
論文摘要......................................................................................................................Ⅰ
第一章 緒論.................................................................................................................1
1.1 研究背景與動機............................................................................................1
1.2 文獻探討....................................................................................…………... 2
1.3 研究目的........................................................................................................3
1.4 研究方法........................................................................................................4
1.5 論文架構........................................................................................................6
第二章 系統原理.........................................................................................................8
2.1影像辨識比對.................................................................................................8
2.1.1 圖形比對.............................................................................................8
2.1.2 影像辨識方法.....................................................................................9
2.1.3 影像比對之簡介................................................................................10
2.1.4 樣本比對技術....................................................................................10
2.1.5 樣本的選擇........................................................................................13
2.1.6 光源系統的選擇................................................................................14
2.2 馬達驅動.......................................................................................................16
2.2.1 無刷伺服馬達之簡介........................................................................16
2.2.2 無刷伺服馬達原理............................................................................17
2.2.3 交流伺服馬達控制............................................................................18
2.2.4 馬達定位系統....................................................................................19
2.2.4.1 單軸運動控制系統.................................................................20
2.2.4.2 多軸運動控制系統.................................................................22
第三章 設計方法與原理............................................................................................28
3.1 SMT機台架構...............................................................................................28
3.1.1 機械架構簡介 ..................................................................................29
3.2 X、Y軸驅動馬達..........................................................................................31
3.2.1 X、Y軸驅動馬達..............................................................................31
3.2.2 馬達之驅動器....................................................................................32
3.2.2.1 自我檢測功能.........................................................................33
3.2.2.2 可調整之最佳化設定.............................................................35
3.3 馬達運動控制卡...........................................................................................36
3.3.1 馬達運動控制卡之介紹....................................................................36
3.3.2 程式設計方法....................................................................................37
3.4 影像擷取卡...................................................................................................43
3.4.1 影像擷取卡之介紹............................................................................43
3.4.2 程式設計方法....................................................................................43
3.4.3 實驗結果............................................................................................45
3.5 機械視覺與馬達驅動結合...........................................................................48
第四章 實驗成果與討論............................................................................................52
4.1 手動建立樣本模式.......................................................................................52
4.1.1 回到原點程式....................................................................................52
4.1.2 馬達驅動............................................................................................55
4.1.3 影像顯示............................................................................................56
4.1.4 樣本建立............................................................................................56
4.1.5 儲存多點視覺樣本............................................................................57
4.2 自動比對模式...............................................................................................59
4.2.1 載入樣本............................................................................................60
4.2.2 與樣本比對........................................................................................62
第五章 結論................................................................................................................64
參考文獻......................................................................................................................65
作者簡介......................................................................................................................68
【1】張國政,"CMOS Sensor 自動光學檢測機台之設計及開發", 國立交通大學工業工程與管理學系碩士論文,2006。
【2】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學系碩士論文,2001
【3】許友南,"機器視覺為基礎之焊錫瑕疵偵測與分類",元智大學工業工程學系碩士論文,1999
【4】楊俊儀,"應用3D視覺量測系統於SMT之錫膏體積檢測",元智大學工業與管理研究所碩士論文,2003
【5】許哲榮,"應用影像分割法結合倒傳遞類神經網路於印刷電路板之光學檢驗",大同大學機械工程研究所碩士論文,2007
【6】丁志文,"影像處理於SMD元件定位之應用",國立台灣科技大學電機工程系碩士論文,2002
【7】彭瑞勳,"移動框法在電路板上IC的檢測",國立交通大學機械工程學系碩士論文,2000
【8】蔡典霖,"應用機器視覺於印刷電路板表面元件之檢測",國立清華大學動力機械工程學系碩士論文,2004
【9】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新系統設計及開發",國立交通大學工業工程與管理學系碩士論文,2000
【10】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校碩士論文,2000
【11】曾皇逢,"機械視覺教學教材之開發",國立屏東科技大學機械工程系碩士論文,2005
【12】梁俊傑,"DVD與VCD光碟表面瑕疵檢測系統之開發",國立屏東科技大學機械工程系碩士論文,2002
【13】Batchelor,B.G.,"Steak and Spot Detection in digital Pictures",Electronics Letters,Volume 15,NO.12,pp.352-353,1979
【14】羅文振,"TFT-LCD檢測台機構與XY定位控制系統之設計",國立屏東科技大學機械工程系碩士論文,2003
【15】劉宜德,"軟性電路板自動化視覺導引鑽孔系統之研發",國立中山大學電機工程學系碩士論文,2001
【16】NI,"NI Vision for LabVIEWTM User Manual",2005
【17】NI," Motion Control NI PCI-7390 User Manual",2005
【18】NI," NI-Motion Help",2007
【19】劉昌煥," 交流電機控制,向量控制與直接轉矩控制原理",東華書局,第三版,2005
【20】林育興," 應用機械視覺於印刷電路板表面著裝元件檢測演算法之評估與比較",國立清華大學動力機械工程系碩士論文,2003
【21】邱邵農," 銲點檢驗之照明設計與特徵萃取",國立清華大學動力機械工程學系碩士論文,2003
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