SMT焊点图像处理及焊点三维质量信息提取技术研究！.doc

西安电子科技大学博士学位论文 SMT焊点图像处理及焊点 三维质量信息提取技术研究 作者：赵辉煌 导师：周德俭 教授 学科：机械制造及其自动化 2010年月 中国 · 西安 独创性（或创新性）声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定） 本人签名： 日期 导师签名： 日期 摘 要 由表面组装技术(surface mount technology SMT)形成的电路模块产品(以下简称SMT产品)，其表面组装焊点(以下简称SMT焊点)具有保障电气性能畅通和机械连接可靠的特征。SMT焊点的可靠性是SMT产品的生命，焊点组装故障检测与组装质量的控制技术是保障SMT产品质量和可靠性的关键技术。SMT焊点质量检测向着三维、高精度、低成本的方向发展。与二维形态检测相比，三维形态检测能获更多的质量信息。理论上分析，从三维形态中可以获取焊点质量检测的所有信息，而可以获得更高检测率。对SMT焊点三维质量信息提取及相关技术研究，并生成可以与合理形态比较的数据与质量信息参数，为焊点质量分析评价提供实际焊点质量参数，对提高SMT焊点质量检测水平、指导改善SMT焊点质量及其焊接工艺有重要的意义。 本文的主要工作及创造性成果如下： (1)对SMT焊点图像中的混合噪声去除技术进行研究。以“噪声分解，分层处理，线性滤波与非线性滤波方法相结合”的思想为指导，结合线性滤波和非线性滤波各自的去噪性能和特点，通过小波包(Wavelet Packet)变换，Wiener滤波Median滤波，改进的自适应小波包阀值(Adaptive Wavelet Packet)计算方法，提出了一种基于AWPWM的图像混合噪声去除算法去噪实例结果表明，采用AWPWM方法不仅能有效去除SMT焊点图像中的混合噪声，而且能好的保留图像边缘信息，解决了SMT焊点图像混合噪声难以去除的难题。同时，AWPWM方法去除单一噪声同样有效。 (2)对SMT焊点表面光照模型进行研究，针对焊点表面三维重构精度不高的问题，提出了一种适用于SMT焊点表面三维重构改进光照模型。SMT焊点表面光反射项分析，对焊点表面的漫反射分量进行了改进，同时考虑了表面镜面反射分量对表面重构所产生的影响，把漫反射分量和镜面反射分量线性叠加得到SMT焊点表面光照模型然后采用有限差分法离散光照模型中的变量再利用线性法对光照模型求解。应用实例表明，改进的光照模型具有重构精度高模型表达式简单、实用性强的特点。经测试，漫反射系数取值为[0.83,0.89]范围时，重构精度比较理想，且当漫反射系数为0.86，镜面反射系数为0.14时，重构精度达到最好效果。 (3)SMT焊点表面三维重构方法提出一种基于SFS技术的SMT焊点表面三维重构方法，实现了对外露可视型焊点表面三维重构。针对重构过程中受到图像噪声干扰的问题，采用AWPWM算法对图像进行去噪处理针对重构精度不理想的问题，利用改进光照模型进行焊点表面三维重构。对不同类型和不同形态的焊点进行表面三维重构实验，得到理想的结果。同时，与采用传统光照模型相比，采用改进光照模型能较好地减少镜面反射对重构结果的影响，重构表面曲线更光滑。针对部分焊点表面重构结果不理想的问题，提出一种修正方法，对三维重构结果进行修正，并得到焊点三维形态。本提出的基于SFS技术的焊点表面三维重构方法，对于外露可视型焊点如片式元件，QFP，LCCC、SOP等焊点，具有普遍适用性。 (4)SMT焊点三维质量信息提出一种基于单幅图像的SMT焊点三维质量信息非接触式提取方法，实现了SMT焊点三维质量信息提取。为解决由SFS方法得到的物体三维形态不确定的问