随着PCB行业的迅猛发展,对PCB检测技术也提出了更高的要求。PCB缺陷自动光学检测系统(AOI,Automated Optical Inspection)是基于图像处理对生产过程中遇到的缺陷进行检测和处理。实践表明,这种方法准确率高、实用性强,国内外已有多家企业开发产品并投入使用。但是面对国外昂贵的检测设备和国内旺盛的PCB自动检测设备需求,研究经济实用的PCB缺陷检测系统具有重要的经济价值。本文以PCB裸板为研究对象,对其典型缺陷进行识别并分类,以提高PCB生产效率。本文借鉴国内外相关行业产品,设计并实现了一套PCB缺陷检测系统,分析了系统的关键技术,完成了主要功能模块的实现。系统主要包括两大部分:硬件系统由照明单元、图像采集单元及运动控制单元三部分构成,软件系统包括系统初始化、标准图像获取、图像采集与预处理、缺陷识别与分类几大模块。软件系统一方面实现对下位机控制,另一方面是图像处理和缺陷检测的算法实现。本文的具体研究内容和成果如下:1、设计了一套PCB缺陷检测系统,完成主要器件的选型,搭建系统硬件工作平台,结合硬件环境确定图像采集方案。2、在分析Gerber文件语法结构的基础上,首先通过正则表达式提取信息,并设计相应的类保存提取得到的图元信息及路径信息,然后利用GDI+完成标准图像的绘制,给出了绘制过程中出现的像素坐标不匹配问题的解决方法。3、研究了自动对焦技术中的核心问题即图像清晰度评价函数的选取,从其幅频响应角度分析了常用空域图像清晰度评价函数,经实验验证得到了本实验环境下较优的Brenner算法。4、根据PCB图像的特点,明确图像预处理的方案为去噪、畸变矫正、图像增强三个步骤,分别对各个步骤中的常用算法进行实验的基础上,采用了在图像去噪领域已得到广泛应用的自适应全变分模型进行PCB图像去噪;针对图像的桶形畸变,采用双线性插值进行灰度重建,使畸变得到有效矫正;提出了去除灰度冗余与局部均方差结合的图像增强方法,拉伸灰度范围的同时使对比度得到增强。5、采用基于同心圆特征的配准算法,分析了传统Hough检测的原理后对其进行改进,并对改进后的算法进行实验测试。通过游程编码算法标记连通目标,最后统计缺陷目标的连通区域数、二值图像面积、外包线像素值等特征参数,联合多个缺陷特征逐级分类识别缺陷种类。6、开发了PCB缺陷检测软件系统,通过对系统主要功能的测试,表明本文完成了系统主要模块功能。该系统硬件成本较低,检测结果相对稳定,软件界面简洁易操作,符合我国市场的实际需求。