由于手機的設(shè)計越來越精巧，手機接口電路板組件生產(chǎn)對裝配精度的標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高。如果用人工方式檢驗裝配質(zhì)量就需要多臺價格不菲的測量投影儀，而且檢測速度仍然無法滿足較大規(guī)模生產(chǎn)的要求。利用NI公司*的計算機視覺技術(shù)開發(fā)的視覺檢測系統(tǒng)能對接口電路板組件中多個連結(jié)器的相對位置及其內(nèi)部零件尺寸等參數(shù)進(jìn)行自動檢測，并具有測量準(zhǔn)確、快速、擴(kuò)展性強和高等特點。 
本系統(tǒng)采用了光強穩(wěn)定的高頻熒光燈和焦距為55mm的遠(yuǎn)心鏡頭(telecentric lens)，這種鏡頭的畸變特別小。此外，系統(tǒng)配置了JVC公司的TK-S350型黑白攝像機(753×582)和NI公司的PCI-1409黑白和彩色圖像采集卡。PC采用工業(yè)計算機(PIII/850)，XY電控平移臺的重復(fù)定位精度為3μm，行程為200×200mm，*速度為40mm/S。 
檢測方法和系統(tǒng)構(gòu)成 
檢測系統(tǒng)的任務(wù)是對手機接口電路板組件(以下簡稱接口組件)中的3個連接器的特定位置的幾何尺寸進(jìn)行測量，其中包括連接器與印刷電路板(PCB)底板的相對位置，連接器之間的間距，以及連接器內(nèi)部零件的尺寸和間距等共24個參數(shù)，檢驗連接器裝配精度是否符合標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)部零件(如觸點簧片)是否被碰歪等質(zhì)量問題。 
系統(tǒng)檢測的手機接口組件尺寸比較小，大約是28×10mm。接口組件是以30個(10行(3列)為一組組裝在一塊PCB上，檢測之后才把它們分割開來。實際上，在一個測試周期內(nèi)要完成兩塊PCB上共60個接口組件的自動連續(xù)檢測，其中一塊PCB測正面，而另一塊PCB測反面。為了能達(dá)到足夠的測量精度，一個接口組件分左、右兩次拍攝，拍攝時電控平移臺要暫停，以保證拍攝圖像清晰。檢測系統(tǒng)應(yīng)用程序主要是利用邊緣檢測的方法測出檢測點的坐標(biāo)值，然后對相關(guān)的坐標(biāo)值進(jìn)行簡單運算便可得到測量的結(jié)果，其中的關(guān)鍵是要能準(zhǔn)確找到檢測點。 
系統(tǒng)主要功能 
(1) 一個測試周期內(nèi)自動連續(xù)檢測60個接口組件(以單面檢測計)； 
(2) 系統(tǒng)自動； 
(3) 可調(diào)節(jié)每組檢測線的起始位置和畫線方向； 
(4) 可調(diào)節(jié)每個檢測位置的對比度閥值； 
(5) 可調(diào)節(jié)一組檢測線的測線數(shù)量和線間距離，并能利用數(shù)字濾波技術(shù)減少測量誤差； 
(6) 以直觀的LED矩陣方式顯示一個測試周期的結(jié)果，使合格品和不合格品一目了然； 
(7) 測量誤差自動修正； 
(8) 檢測結(jié)果進(jìn)行累積統(tǒng)計，測量數(shù)據(jù)生成記錄文件。 
本系統(tǒng)的主界面如圖2所示，圖3則是該系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的照片。 
系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 
(1)檢測范圍：200×200mm； 
(2)單次檢測的面積：12×10mm； 
(3)系統(tǒng)測量分辨率：5μm； 
(4)系統(tǒng)測量誤差：小于25μm； 
(5)檢測速度：a. 單幅圖像處理時間為200ms；b. 
一塊PCB板的檢測時間為1分鐘。由于電控平移臺的速度不太高，檢測時間實際上大部份消耗在平移臺的走位和為拍攝圖像的暫停上，圖像處理基本上是在電控平移臺走位的過程中完成。 
光源的配置 
由于接口組件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使得光源的配置比較困難。為了使檢測部分的特征從復(fù)雜背景中凸顯出來，采取過很多種方案進(jìn)行反復(fù)的試驗，包括自制LED光源；而*終的方案是在三個不同的位置上分別設(shè)置光源：a. 正面光源，在PCB上方設(shè)置環(huán)形光管，為接口組件的檢測位置提供適度的正面照明；b. 背面光源，用于透射PCB，加強PCB與連接器之間的對比度，為了讓光照均勻，加設(shè)了乳白色的散射塑料薄板；c. 側(cè)面光源，垂直照射在連接器的一組金屬觸點簧片(與水平面成30度夾角)上，使之反光，并與周圍背景形成明顯的反差(見圖1)。光源的穩(wěn)定性對圖像的質(zhì)量也有影響，系統(tǒng)采用的是光強相當(dāng)穩(wěn)定的高頻熒光燈。此外，還加設(shè)了遮蔽罩，以減少環(huán)境光變化所造成的影響。 
系統(tǒng)的 
圖像處理通常是以象素為單位進(jìn)行計量的，為了將象素為單位的測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)尺寸(公制單位)作比較，同時也為了方便用戶查閱數(shù)據(jù)，需將測量結(jié)果轉(zhuǎn)換成以毫米為單位的實際長度，也就是做工作。在安裝接口組件PCB的夾具上安置了一個10mm長的精密標(biāo)準(zhǔn)量塊，當(dāng)用戶在系統(tǒng)主界面上按下“”按鈕，電控平移臺將標(biāo)準(zhǔn)量塊移到攝像機正下方，系統(tǒng)采集標(biāo)準(zhǔn)量塊的圖像，然后用邊緣檢測的方法測量出它的長度(象素值)，并計算出本系統(tǒng)中一個象素對應(yīng)毫米的比例關(guān)系，以后的所有的測量結(jié)果都根據(jù)這個比例進(jìn)行換算。 
檢測位置的定位 
一個檢測周期實際上要進(jìn)行120次檢測，而每一次檢測后PCB都得移位，為避免電控平移臺多次移位的位置累積誤差影響測量的準(zhǔn)確性，每一次檢測時首先要確定本次測量的基準(zhǔn)參考位置。具體做法是，先用定位檢測線測出該接口組件PCB的兩條相互垂直的板邊的坐標(biāo)值，并以此作為本次檢測的參考坐標(biāo)，然后根據(jù)各檢測位置的相對坐標(biāo)位置準(zhǔn)確地設(shè)置檢測線。檢測線是成組地設(shè)置的，測出一組檢測點坐標(biāo)值后再用數(shù)字濾波方法減少異常測量值對測量結(jié)果的影響。圖4標(biāo)識出2組定位線和2組測量線，圖中還有另外6組測量線。 
邊緣檢測參數(shù)的設(shè)定 
雖然采用三個光源后拍攝的圖像體質(zhì)量比較高，但正如圖4所示，由于檢測對象結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各檢測點及其附近區(qū)域的成像情況還是比較復(fù)雜。加上同一批接口組件中往往會有一點個體差異，而不同批次的接口組件之間還可能有材質(zhì)差異，這些差異均可能會影響邊緣檢測的準(zhǔn)確性。為此，要合理地設(shè)置各種與邊緣檢測相關(guān)的參數(shù)，例如定位和測量檢測線位置，檢測線的起停位置和走向，邊緣檢測的對比度和濾波器寬度，以及單邊緣檢測的處理模式和雙邊緣檢測的極性等參數(shù)等等，其中任何一項參數(shù)設(shè)置不當(dāng)都有可能造成較大的測量誤差。檢測系統(tǒng)應(yīng)用軟件中編制了4個自行設(shè)計的檢測子程序，供測量不同特點的檢測位置時調(diào)用，這些子程序主要是在IMAQ Vision中的 Edge Tool和Edge Caliper函數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)的。 
如果出現(xiàn)接口組件材質(zhì)有較大改變的情況，用戶可以通過系統(tǒng)主界面修改上述定位和測量檢測線位置等參數(shù)，讓系統(tǒng)能適應(yīng)檢測對象的變化。本系統(tǒng)利用了Edge Tool和Edge Caliper函數(shù)的亞象素精度的功能，使檢測的分辨率提高到四分個象素，從而提高了系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 
系統(tǒng)的誤差修正 
本系統(tǒng)的測量精度要求較高，因此必須消除或減小各種因素做成的誤差。本系統(tǒng)引起測量誤差的因素主要有以下二種： 
(1)物距不同引起的測量誤差。由于檢測對象是三維立體結(jié)構(gòu)，檢測點有高有低；在計算兩個檢測點的間距時，如果它們的物距不相等的話就會引起測量誤差。在本項目中檢測點的*物距之差為5.7mm，這足以造成較大的誤差。為此，系統(tǒng)應(yīng)用軟件中專門設(shè)計有消除這種誤差的子程序。 
(2)景深不足引起的誤差。由于鏡頭的焦距較長，其景深不足以令所有檢測位置均能非常清晰地成像，圖像不夠清晰的檢測點的測量準(zhǔn)確性必然受影響。在系統(tǒng)的統(tǒng)調(diào)階段，將本系統(tǒng)測量結(jié)果和用高精度測量投影儀測量的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計對比，計算出每一個測量數(shù)據(jù)的誤差修正值。經(jīng)過很多次的對比和修正，系統(tǒng)測量的精度完全達(dá)到實際生產(chǎn)的要求。這種修正方法同時減小了其他因素引起的線性誤差。  
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