Báo Cáo điều khiển chính xác vị trí board mạch điện tử cho máy in màn dùng kỹ thuật xử lý ảnh

TÓM TẮT
​

Bài báo này giới thiệu một hệ thống điều khiển chính xác vị trí dùng cho máy in mạch điện tử PCB (Printing Circuit Board) sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh. PCB được điều chỉnh chính xác vị trí bởi các bàn máy θưưYX. Các bàn máy này được truyền động bằng ba động cơ bước và bộ điều khiển sử dụng vi xử lý Intel 80C196KC. Hai hình tròn nhỏ trên PCB được dùng làm hai điểm chuẩn cho quá trình xử lý ảnh để xác định sai lệch vị trí theo các phương trong hệ tọa độ θưưYX. Hai CCD camera với nguồn sáng tia cực tím được sử dụng để chụp ảnh hai điểm chuẩn. Các ảnh hưởng do nguồn sáng không ổn định được giảm thiểu khi dùng nguồn sáng tia cực tím, nên ta có thể bỏ qua quá trình lọc tiền xử lý ảnh. Tâm của hai điểm chuẩn được xác định bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất. Tổng bình phương sai số giữa phương trình đường tròn tâm , bán kính ),(00yxr và tọa độ của các ảnh điểm biên (boundary pixel) trên hình chụp của các điểm chuẩn được chọn làm hàm chuẩn. Độ chính xác của phương pháp bình phương nhỏ nhất cao hơn nhiều so với phương pháp trung bình. Tính hiệu quả của bộ điều khiển được kiểm chứng thông qua việc ứng dụng vào máy in PCB thực tế. Vị trí các bàn máy θưưYX có thể điều khiển chính xác đến 2,5àm với thời gian xử lý cao (khoảng 1 giây).

Từ khóa: PCB, xử lý ảnh, CCD camera.

ABSTRACT
​

In this paper, a precision position control system of PCB screen printer incorporating image processing technique is introduced. The positions of two fiducial marks on the PCB are used as the sensing points for the image processing to recognize the position errors in directions of θưưYX coordinates. The precise alignment device is composed of θưưYX tables and the tables are controlled by three stepping motors which are driven by 80C96KC microprocessor based controller. Two CCD cameras with ultraviolet ray type of light source are used to capture the image of two fiducial marks. Since the effect of the illumination change is considerably decreased by using the ultraviolet light source, we can remove the filtering preprocessing procedure in the image processing. The centers of the fiducial marks are obtained by a least square error method. The sum for square of the errors between the circle equation with center position of radius ),(00yxr and the coordinate values of the boundary pixels on the images captured from the fiducial marks is chosen as the criterion function. The exactness of the least square method is compared to the average method. By applying the developed precise position control system for a practical PCB screen printing system, we can

prove the effectiveness such that it realizes the precision about 2.5àm in the position control of θưưYX tables and the high speed processing time about 1 second.

Keywords: PCB, image processing, CCD camera.