當前位置:首頁 > 電源 > 數(shù)字電源
[導讀]針對印制電路板AOI系統(tǒng),設(shè)計了視覺系統(tǒng)硬件電路和軟件程序,完成了對PCB板圖像的采集。所設(shè)計系統(tǒng)成功用于印制電路板AOI視覺檢測系統(tǒng)中。

引 言
    隨著表面組裝技術(shù)(SMT)中所使用的印制電路板(PCB)導體圖形的細線化,SMT元器件的微型化,以及SMT組件的高密度組裝和快速組裝的發(fā)展趨勢,采用目檢或人工光學檢測的形式檢測SMT組裝質(zhì)量已不能適應(yīng)。為此,自動光學檢測(AOI)技術(shù)作為SMT組裝質(zhì)量檢測的主要技術(shù)手段,在SMT中應(yīng)用越來越普遍。
    AOI,也稱為自動視覺檢測,是基于光學原理,綜合采用圖像分析、計算機和自動控制等多種技術(shù),對生產(chǎn)中遇到的缺陷進行檢測和處理,是較新的確認制造缺陷的方法。AOI系統(tǒng)按技術(shù)劃分為精密機械、電氣控制、視覺系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)4大部分組成,其核心是一套基于CMOS或CCD的圖像采集系統(tǒng)、交流伺服控制x、y工作臺及圖像處理軟件系統(tǒng)。圖1為所設(shè)計的PCB板AOI檢測系統(tǒng)框圖。


圖1 PCB板AOI檢測系統(tǒng)框圖

視覺檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計
    AOI系統(tǒng)究其本質(zhì)是一套基于機器視覺技術(shù)的表面缺陷檢測系統(tǒng)。如何獲取高質(zhì)量的PCB表面圖像信息成為PCB光學檢測中首要解決的難題和重點,這是PCB表面缺陷檢測的關(guān)鍵。由于PCB缺陷的特殊性,AOI系統(tǒng)對視覺采集系統(tǒng)提出了很高的要求:高分辨率、高速率、實時檢測等。

視覺采集系統(tǒng)
    針對AOI系統(tǒng)要求,選用基于DSP+CPLD的圖像采集處理模式。圖2為視覺采集系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)通過DSP給CPLD發(fā)出一個采集命令,由CPLD控制CMOS圖像傳感器向FIFO的寫入圖像數(shù)據(jù),同時DSP通過DMA將圖像轉(zhuǎn)移至SDRAM中并進行圖像處理,在處理結(jié)束后,將處理的結(jié)果通過DSP內(nèi)置的USB接口傳給微機或其他設(shè)備。 I/O接口經(jīng)擴展后,將控制觸發(fā)信號交由工作臺及電氣控制系統(tǒng),完成系統(tǒng)采集控制的目的。


圖2 視覺采集系統(tǒng)框圖

USB通信接口電路
    本設(shè)計采用的DSP芯片TMS320VC5509A集成了一個USB控制模塊(USB2.0 full speed),可以完成和USB主機系統(tǒng)之間的讀寫操作,具有無需外加邏輯電路、使用方便等優(yōu)點。使用TMS320VC5509A的片上USB模塊,完成DSP前端圖像采集系統(tǒng)與后臺PC機之間的通信硬件電路設(shè)計,簡化了圖像采集系統(tǒng)的硬件控制軟件和后臺PC機的驅(qū)動程序。


圖3 TMS320VC5509A的USB接口電路

    圖3為DSP片內(nèi)USB模塊與PC機進行數(shù)據(jù)通信的硬件接口電路。其中左邊3個引腳PU、DP、DN是TMS320VC5509A的片上引腳,右邊的6個引腳組成了一個Mini USB接口,利用USB連接線就可以完成與PC機的連接。中間的阻容電路起加強輸入輸出可靠性的作用。

軟件程序設(shè)計


圖4 視覺系統(tǒng)中USB通信數(shù)據(jù)流

    如圖4所示,本系統(tǒng)中USB通信的軟件程序主要由四部分組成。在設(shè)備端:設(shè)備端驅(qū)動程序,也稱之為固件程序;設(shè)備端應(yīng)用程序,主要完成數(shù)據(jù)搬運,以及與其他硬件設(shè)備的交互工作。在主機端:主機端驅(qū)動程序;主機端應(yīng)用程序。由于USB是分層結(jié)構(gòu),主機端驅(qū)動和設(shè)備端驅(qū)動完成對USB設(shè)備的枚舉和配置;而在主機端應(yīng)用程序和設(shè)備端應(yīng)用程序之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。
    本系統(tǒng)中,DSP作為USB傳輸?shù)脑O(shè)備端,同時由于USB是嚴格的主從結(jié)構(gòu),所有的配置、枚舉及數(shù)據(jù)傳輸命令都必須由主機下達,所以在設(shè)備端的程序設(shè)計時,固件程序設(shè)計成一個復雜的中斷服務(wù)程序,用以主機對DSP作為USB設(shè)備配置、枚舉時的應(yīng)答。而原本在CCS中運行的DSP采集主程序也必須改寫成中斷程序,這樣才能完成對DSP固件程序和DSP采集程序的整合,使之整合到一個main()運行程序中,程序運行時,啟動對DSP的初始化,時鐘配置和USB模塊初始化;當主機發(fā)出采集圖像命令時,DSP程序進入采集中斷程序,執(zhí)行實時采集中斷程序;當主機發(fā)出USB模塊配置枚舉命令時,USB中斷服務(wù)程序?qū)χ鳈C做出回應(yīng);當主機發(fā)出傳輸圖像命令時,DSP程序進入數(shù)據(jù)搬運中斷程序。

DSP端的固件程序
    USB固件程序的結(jié)構(gòu)一般是基于中斷處理的。主程序完成必要的初始化之后就等待USB中斷,接收到USB中斷后依據(jù)中斷的類型進入不同中斷服務(wù)程序。USB協(xié)議的主從模式?jīng)Q定了USB總線上傳輸?shù)陌l(fā)起和終止都是主機控制的,因此,固件編程中只要滿足了主機的要求,或者說對主機的請求給予了及時的響應(yīng),那么固件的編程也就完成了。
USB固件應(yīng)用程序主函數(shù)例程:
void main()

    EnableAPLL( );
     //使能USB模塊的模擬鎖相環(huán)
    CSL_init( ); 
    //  DSP的CSL庫初始化函數(shù)
    INT_DisableGlobal();       //  關(guān)閉全局中斷
    INT_SetVec(0x03ff00);  
 //  設(shè)置中斷向量表在RAM中的地址
  PLL_Init(48);  //  將USB模塊
  的時鐘調(diào)整到48MHz
  Collect_main(); //  CMOS圖像
   采集程序
  USBTest_Init(); //  初始化USB
  模塊,初始化完畢打開全局中斷
    while(1); //  循環(huán)等待狀態(tài)

    端點0的控制傳輸是USB枚舉的默認傳輸端口,其中斷服務(wù)程序是USB固件程序設(shè)計的難點和關(guān)鍵。

PC端的驅(qū)動程序及上位機應(yīng)用程序
    PC端的驅(qū)動程序及上位機應(yīng)用程序設(shè)計相對比較簡單,選用Driver Studio開發(fā)工具開發(fā)USB驅(qū)動程序,Driver Studio對設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)工具DDK中操作進行封裝,減少了開發(fā)時間,提高了效率。通過Driver Studio的工具Driver wizard生成的驅(qū)動程序為開發(fā)者提供了一個基本框架,使用者只需修改較少的或者基本不用代碼就可以實現(xiàn)相應(yīng)的功能了。
    Windows XP中的上位機程序不能直接訪問底層的硬件,需要通過驅(qū)動程序進行(讀、寫、中斷等)操作。設(shè)備的驅(qū)動程序由I/O管理器管理和調(diào)動。上位機程序在用戶模式下通過Win32子系統(tǒng)對Win32API函數(shù)進行調(diào)用。Win32API函數(shù)通過I/O管理器向內(nèi)核模式下的驅(qū)動程序傳遞IRP。驅(qū)動程序通過處理IRP,來完成應(yīng)用程序和硬件程序信息的交互。訪問USB設(shè)備驅(qū)動的Win32API函數(shù):
(1) CreatFile 函數(shù)創(chuàng)建或打開文件,并返回一個可用于訪問文件的句柄。
(2) DeviceIoControl 函數(shù)直接給指定的設(shè)備驅(qū)動程序發(fā)送控制代碼,使得相應(yīng)的設(shè)備執(zhí)行指定操作。函數(shù)若成功,返回一個非0值,否則返回0。
(3) ReadFile 函數(shù)讀由文件指針表示的位置開始處的文件讀數(shù)據(jù),讀操作完成后,文件指針調(diào)整實際讀的字節(jié)數(shù)。函數(shù)若成功,返回一個非0值,否則返回0。
(4) CloseHandle 函數(shù)關(guān)閉打開的文件句柄。函數(shù)若成功,返回一個非0值,否則返回0。

實驗與結(jié)論
    筆者設(shè)計實現(xiàn)了一種印制電路板AOI視覺檢測系統(tǒng),包括硬件電路和軟件程序。硬件結(jié)構(gòu)簡單,可以實現(xiàn)通信傳輸?shù)母叨燃苫瑐鬏斔俾蕽M足AOI檢測系統(tǒng)的實時性要求。圖5為實驗中采集到的PCB板圖像。


圖5 實驗中采集到的PCB板圖像

參考文獻:
1.  賈建祿等,基于以太網(wǎng)的嵌入式視覺傳感器,電子產(chǎn)品世界,2008.3
2.  Moti Yanuka, Yossi Pinhassi, AOI vs. AFI in PCB Defect Detection, Circuitree, July 2001
3.  TMS320VC5509 DSP Universal Serial Bus (USB) Module Reference Guide, Texas Instruments Incorporated
4.   TMS320C55x CSL USB Programmer‘s Reference Guide, Texas Instruments Incorporated
5.  武安河、邰銘、于洪濤,Windows 2000/XP WDM設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā),電子工業(yè)出版社,2004

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉