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研究生: 邱景驛
Ching-I Chiu
論文名稱: 數位影像處理應用於微型鑽針再研磨 之研究
The Study of Resharpening System for Micro Drills by Using Image Processing Technique
指導教授: 唐永新
Yeong-Shin Tarng
口試委員: 李炳寅
Bing-Yin Li
蔡明忠
Ming-Jong Tsai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 166
中文關鍵詞: PCB/BGA微型鑽針視覺檢測再研磨演算方法特徵圖形比對技術
外文關鍵詞: PCB/BGA micro drills, Application of machine vision, Resharpening algorithm, pattern image technology
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  • 近幾年來PCB/BGA微型鑽針需求量大增,為增加競爭力無論是微型鑽針製造商或是印刷電路板製造商都需要再研磨微型鑽針來降低成本,但台灣目仍是以人工半自動方式再研磨為主。本研究計劃旨在應用視覺檢測技術並搭配一套再研磨演算方法發展一微型鑽針全自動再研磨系統。本研究開發之再研磨系統是以光機電整合技術,將演算程式、視覺取像感測模組、電控模組和機構模組於予整合,將磨損或缺陷之PCB微型鑽針重新研磨。此研磨系統是以一同型號同尺寸之樣本影像,配合特徵圖形比對技術,使鑽針快速定位,並解決人工研磨品質不一的缺點,以使微型鑽針再研磨良製率有效提升。


    In recent years, the requirement of PCB/BGA micro drills is utterly increasing. In order to promote the competition, not only the micro drill manufacturers but also the PCB manufacturers have to resharpen micro drills. Nowadays, the usual approach of resharpening in Taiwan locally is made manually. The purpose is to study for developing an auto-mechatronics system that can automatically resharpen micro drills by using the application of machine vision and a resharpening algorithm. This resharpening system is developed by integration a computer program, an automatic-visual module, an electrical control module, and a mechanical module into one system in order to resharpen worn micro drills. By applying a pattern image technology , the development of automatic-vision system may do matching and positioning of micro drills resharpening quickly , then enhance the quality of micro drills resharpening.

    摘 要 I Abstract II 誌 謝 III 目 錄 IV 圖索引 VIII 表索引 XV 第1章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2文獻回顧 2 1.3本文架構 7 第2章 微型鑽針製造過程與再研磨簡介 8 2.1微型鑽針簡介 8 2.1.1微型鑽針製造過程 8 2.1.2國內微型鑽針種類與其特性 14 2.2 微型鑽針再研磨 17 2.2.1微型鑽針鑽尖部位幾何參數與切削性能關係 17 2.2.2各種類型微形鑽針鑽尖缺陷型態 24 2.2.3傳統人工微型鑽針之再研磨方式 30 2.2.4機器視覺應用於微型鑽針之再研磨演算方法 32 2.2.5機器視覺輔助微型鑽針之再研磨系統之規劃 32 第3 章 視覺取像與感測模組 35 3.1視覺系統概論 35 3.2雷射感測器之應用 37 3.2.1感測器之選擇 37 3.2.2雷射感測器定位方式 38 3.3光源與照明技術 39 3.3.1照明系統分類與介紹 40 3.3.2照明系統建制 44 3.4鏡頭(Lens) 45 3.4.1光學鏡頭之基本理論 46 3.4.2景深 48 3.4.3鏡頭之種類與特性 49 3.4.4搭配之鏡頭 51 3.5 CCD攝影機(Charge Coupled Device) 52 3.6影像擷取卡(Frame Grabber) 55 第4 章 影像處理分析與應用 58 4.1數位影像基礎概念 59 4.2影像處理工具 62 4.2.1影像遮罩(Mask)處理 62 4.2.2 LUT(Lookup Table) 64 4.2.3測邊(Sobel operator) 66 4.3機器視覺檢測 67 4.3.1邊緣檢測(Edge Detection)68 4.3.2圖形比對(Pattern Matching) 73 4.4 影像處理流程介紹 76 4.4.1微型鑽針初步影像處理與角度判定及校正 76 4.4.2圖形比對流程 83 第5章 系統機構與電控 85 5.1機構設計目的與動作要求 85 5.2整體機構簡介 86 5.2.1運動定位模組架構 86 5.2.2視覺取像與感測模組架構 93 5.2.3研磨砂輪模組架構 95 5.3控制系統簡介 96 5.4運動控制架構 96 5.4.1運動控制卡 98 5.4.2驅動器 101 5.4.3系統之馬達 103 第6章 系統整合 125 6.1軟體開發環境與工具 125 6.2系統整合架構 126 6.3再研磨軟體操作與步驟說明 128 6.3.1系統軟體之運動模組操作 130 6.3.2初步影像處理與角度判定及校正操作 132 6.3.3圖形比對流程操作 138 6.3.4再研磨成果分析與討論 141 第7章 結論與未來展望 142 7.1結論 142 7.2未來展望 143 參考文獻 144 附錄A系統實體圖 148 作者簡介 149

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