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《武汉工程大学》 2016年
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基于机器视觉的宽带通讯测试板定位系统研究

李鑫志  
【摘要】:随着电子科技的迅猛发展,尤其是正处在一个新的变革时期的宽带通讯领域,信号频率越来越高,这对集成度高、布线密集的通讯印刷电路板的检测提出了更高要求。但是目前,绝大多数的宽带通讯印刷电路板的测试工作都是通过人工在放大镜下以肉眼去寻找测试点然后用探针去接触的方式完成的。这种传统的测试方式不仅效率低,人工成本高,而且长时间注视着放大镜会让人的眼睛产生酸痛和眩晕,更严重的甚至会对视力带来不可恢复的损伤。针对这些问题,本文采用机器视觉技术,实现对宽带通讯测试板测点的定位。在这过程中,针对以下几点展开研究工作:1.以得到更为清晰的数字图像为目的,根据相机的成像原理,对视觉系统中相机的安装方式、照明方案和图像采集及其显示进行研究和分析,确定了整个视觉定位系统的结构形式和工作流程,并选用以Zynq-7000系列芯片为核心的ZedBoard开发板为硬件基础,并搭建了视觉定位平台,为提取图像特征提供必要条件。2.以实现视觉系统的嵌入式软件开发设计为目的,在ZedBoard开发板的主核移植Linux操作系统,从核设置为裸跑,并通过SDK开发工具完成了主核(CPU0)和从核(CPU1)的程序开发,以及利用MiniGUI设计开发了人机交互界面,实现了视觉定位系统的整个软件的开发。3.为精确获得宽带通讯测试板检测点位置坐标,利用测试板上四个角的Mark点,以及检测点对Mark点的相对位置关系,实现了定位。在图像处理过程中,采用粗模板+精模板的方法以及旋转卡壳算法对Mark点的特征值提取,大大减小了计算量。4.通过宽带通讯测试板定位系统的实验结果,对整个系统的重复定位进行分析和评价,验证视觉定位系统的准确性和稳定性均能满足课题中对定位系统的要求。
【关键词】:机器视觉 宽带通讯测试板 嵌入式 图像处理 视觉定位
【学位授予单位】:武汉工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN41;TP391.41
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-11
  • 第1章 绪论11-21
  • 1.1 研究的背景及意义11-13
  • 1.2 国内外现状分析13-18
  • 1.2.1 机器视觉技术的发展13-14
  • 1.2.2 机器视觉系统分类14-15
  • 1.2.3 机器视觉定位技术应用现状15-18
  • 1.3 论文主要内容18-19
  • 1.4 本章小结19-21
  • 第2章 宽带通讯测试板定位系统总体方案21-33
  • 2.1 定位系统需求分析21
  • 2.2 定位系统关键技术分析21-22
  • 2.3 定位系统原理22-24
  • 2.3.1 视觉定位系统工作流程23
  • 2.3.2 视觉定位系统技术要求23-24
  • 2.4 硬件平台选择24-26
  • 2.5 光学系统26-30
  • 2.5.1 照明系统比较27-29
  • 2.5.2 光学镜头比较29-30
  • 2.6 图像采集与显示30-31
  • 2.7 本章小结31-33
  • 第3章 系统软件设计33-53
  • 3.1 系统软件总体设计33-34
  • 3.2 嵌入式开发及运行环境34-40
  • 3.2.1 主机系统34
  • 3.2.2 U-Boot移植34-38
  • 3.2.3 搭建交叉编译开发环境38-39
  • 3.2.4 Linux内核移植39-40
  • 3.2.5 设备树移植40
  • 3.3 CPU1的程序设计40-44
  • 3.3.1 SDK开发工具40
  • 3.3.2 BSP设计40-42
  • 3.3.3 裸跑应用程序设计42-44
  • 3.4 CPU0的程序设计44-51
  • 3.4.1 用户界面设计46-49
  • 3.4.2 ModBus通信协议49-51
  • 3.5 本章小结51-53
  • 第4章 定位系统中的图像处理53-75
  • 4.1 图像压缩54-55
  • 4.2 相机标定55-62
  • 4.2.1 相机的几何模型55-58
  • 4.2.2 基于二维平面的相机标定58-60
  • 4.2.3 基于九点圆的手眼标定60-62
  • 4.3 有选择性灰度化62-63
  • 4.4 图像阈值增强63-64
  • 4.5 宽带通讯测试板特征值提取方法64-69
  • 4.5.1 配置圆模板65-67
  • 4.5.2 精模板获得67-68
  • 4.5.3 精模板匹配算法68-69
  • 4.6 系统测试及分析69-73
  • 4.6.1 测试环境搭建69-70
  • 4.6.2 系统测试方法70-71
  • 4.6.3 试验结果及分析71-73
  • 4.7 本章小结73-75
  • 第5章 总结与展望75-79
  • 5.1 工作总结75-76
  • 5.2 工作展望76-79
  • 参考文献79-85
  • 附录 攻读硕士期间已发表的论文85-87
  • 致谢87

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