CC BY
5
DOI: 10.6084/m9.figshare.5627848
УДК 577+615.47+616-77+006.91
ВИБ1Р ПАРАМЕТР1В РЕПЕРНИХ ЗНАК1В ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДОСТОВ1РНОСТ1 ПРИ ПОЗИЦ1ОНУВАНН1 ДРУКОВАНИХ ПЛАТ
Паламар Олександра Сергпвна \ Щербакова Галина Юрп'вна науковий KepisHuu
1 Одеський нацюнальний пол^ехшчний ушверситет, Одеса, Украша Адреса для листування: Паламар Олександра Сергпвна, мапстрант
Мюце навчання: Одеський нацiональний полiтехнiчний ушверситет, 65044, пр. Шевченка, 1, Одеса, Украша
Email: [email protected]
Анотац1я: в робот1 обхрунтовано eu6ip munie реперних знак1в для систем позицюнування та проведений розрахунок ïxrnx ознак для друкованих плат i вузлiв з поверхневим монтажем.
Ключов1 слова: друковат плати, iнварiанmнi моменти-ознаки, реперт знаки.
Вступ. Практично в усьому сучасному технолопчному обладнанш при збиранш друкованих вузлiв ï виробницта друкованих плат використовуються системи оптичного виявлення i контролю як компонент при ïx установщ, так i реперних знаюв. Для пiдвищення точностi сумiщення, вщ яко'1 в подальшому залежить достовiрнiсть контролю якостi, необxiдно обирати таю ознаки, класи яких вiддаленi в просторi ознак. Цей факт визначае вимоги до реперних знакiв: вони повинш легко розпiзнаватись автоматизованими системами вiзуалiзацiï на будь-якому теxнологiчному обладнанш, бути легко вщмшними вiд шших елементiв топологи i розташовуватися на плат! таким чином, щоб бути видимим на будь-якому етат автоматизованого поверхневого монтажу.
Матер1али i методи досл1дження. При використанш автоматизованих систем вiзуалiзацiï алгоритм поеднання систем координат друковано'1 плати i автомата такий: плата завантажуеться в автомат, вщбуваеться ïï меxанiчна фшсашя. Потiм система вiзуалiзацiï шукае реперш знаки (мал.1) iз заздалегiдь певним розташуванням в системi координат автомата (з урахуванням допуску на похибку мехашчно'1 фшсацп). Визначаються реальнi координати знайдених реперних знакiв,
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
вщбуваеться обчислення рiзницi очшуваних i реальних координат реперних знаюв. Потсм
здiйснюeться сумiщення систем координат автомата i плати, тобто позищонування [1].
Мал.1 Приклад розтзнавання реперного знаку а вто м ати зов а ною системою В1зуал1заци
Для подальшо'1 роботи ми обираемо 4 форми реперних знаюв тому, що дослiджуeмо розпiзнавання зображень плат i друкованих вузлiв з монтажем на поверхню. А для такого випадку найчаспше використовуються такi репернi знаки (мал.2)
о+»и
Мал.2 Загальнoприйнятi форми реперних знаюв для поверхневого монтажу
Розтзнавання форм реперних знаюв будемо виконувати на основi iнварiантних моменпв. Моментнi характеристики знайшли широке застосування в багатьох задачах обробки цифрових зображень. Основна перевага моментних iнварiантiв е !х нечутливiсть до рiзних геометричних перетворень (зрушення, поворот, масштабування).Момент- це характеристика контуру зображення, об'еднаний з уама пiкселями контур. Ус центральнi моменти виражаються через звичайш за формулою [2]:
= Й=о1?=о4 С-^-0 то (1)
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
Для реалiзащi iHBapiaHTHOcri щодо масштабування центральнi моменти нормують, що
обчислюються наступним чином:
n _ ^pg _ _ mpg (2)
xJp,q _ 1 |p+g , xJp,q _ 11 p+g (2)
2 2 ^00 m00
Маючи всi цi моменти, можна визначити наступш сiм iнварiантних моменпв, якi iнварiантi щодо переносiв, осьово'1' симетрп, поворотiв, а також розтягнень i стиснень:
_ 420 + 402 , (3)
^2 _ (420 - Ч02)2 + 4gn2, (4)
Фз _(Чзо-3Ч12)2 + (3Ч21-Чоз)2, (5)
^4 _ (430 + 412)2 + (421 + 4оз)2, (6)
Фв _ (430 - 3412)2(4з0 + 412)2[(430 + 4i2)2 - 3(421 + 40з)2] +
+(3 421 + 40з)( 421 + 40з)[3(4з0 + 4i2)2 - (421 + 40з)2], (7)
Фб _ (420 - 402)[(4з0 + 412)2 - (421 + 40з)2] + 4411(430 + 412)(421 + 40з), (8) ^7 _ (421 - 40з)(4з0 + 412)[(4з0 + 412)2[3(4з0 + 412)2 - (421 + 40з)2]] (9)
У середовищi MatLab6.1 функцiя «invmoments» для обчислення iнварiантних моментiв е прямою реалiзацiю всiх цих формул. За допомогою команди f=imread('filename') подали на функщю зображення. Пiсля чого, завдяки командi phi=invmoments(f) отримали вектор-рядок i3 7 компонентами, куди записуються обчислеш iнварiанти для кожно'1' i3 заданих ф^ур. Отриманi результати приведенi у табл.1
Таблиця 1 Отримаш результати
\.Вектор-рядок Фiгура ^2 Фз ^4 <?5 ^6 ^7
Коло 1 1.6697e-003 2.1566e-006 6.2232e-015 1.5880e-014 -8.6829e-029 -1.4902e-017 1.3183e-028
Коло 2 1.9113e- 003 2.6613e-006 4.9671e-014 1.2828e-013 -1.0230e-026 -2.0911e-016 4.5191e-028
Коло 3 0.0021606 3.0873e-006 4.8585e-014 2.5538e-013 -2.1965e-026 -3.6258e-016 1.8075e-026
Квадрат 1 0.0016038 1.7826e-006 7.5788e-016 9.175e-015 2.141e-029 1.0537e-017 -1.1267e-029
Квадрат 2 0.0019211 2.5446e-006 2.75e-014 2.1678e-013 1.6166e-026 3.303^-016 4.3393e-027
Квадрат 3 0.0019993 2.2756e-006 4.5694e-016 9.0005e-014 -5.772e-028 -1.3577e-016 2.0848e-030
Хрест 1 0.0011787 8.2859e-007 1.9743e-017 4.5976e-015 -7.774e-031 2.0988e-018 -1.1464e-030
Хрест 2 0.0012635 9.1289e-007 1.6058e-017 1.7517e-015 -2.4955e-031 1.4325e-018 1.5503e-031
Хрест 3 0.0014838 1.3168e-006 3.2075e-017 3.0646e-014 -1.4709e-029 -1.3238e-017 -2.6586e-029
Кшьце 1 0.0013323 1.298e-006 1.1456e-016 6.295e-016 -1.473e-031 -6.3871e-019 -8.2838e-032
Кшьце 2 0.0014679 1.691^-006 3.592e-016 3.79^-016 -1.043e-031 -4.0101e-019 -9.3127e-032
Кшьце 3 0.0013071 1.243^-006 9.8828e-018 2.7256e-017 4.43^-034 2.9932e-020 6.1207e-035
Для подальшого виконання задачi класифшацп необхiдно обрати т моменти-ознаки, якi дозволять згрупувати об'екти дослiдження таким чином, щоб у просторi ознак класи рiзних об'екпв не перетиналися. В процесi дослщження для кожноi пари груп ознак ми будували графш, де можна було побачити розташування моментiв-ознак вщносно один одного (наприклад коло i квадрат) i обрали тi моменти, кластери яких максимально рiзнi мiж собою.
У середовищi MatLab за допомогою команди plot(x,y) будуемо графши залежностей для кожного з векторiв (^ ) кола i квадрата. Приклад реалiзованих команд для першого вектору кола i квадрата (мал.3) :
ISSN 2311-1100
ф MATLAB
File Edit View Web Window Help
□ I 4ä) Gl ÎÎ ? Current Directory: | C:\MAUAB6p1\work
CC-BY-NC
- □ x
HJ
Workspace
l* У
Stadt:
^JxJ
Name Size Bytes Class
H XI 1x3 24 double array
Нх2 1x3 24 double array
ЙЫ 1x3 24 double array
Hï2 1x3 24 double array
Command Window
Jjxj
J Figure No. 1 ! Э □ X
File Edit View Insert Tools Window Help
!!□ g? в S \ к 71 / £> iЭ О
To get started, select "MATLAB Help" from the Help men » xl=[l 2 3] xl =
12 3 » x2=[l 2 3 ] x2 =
12 3 » yl=[1.6697e-003 l.S113e-003 0.0021606] yl =
0.0017 0.0019 0.0022 » y2=[0.0016038 0.0019211 0.0019593] y2 =
0.0016 0.0019 0.0020
» hold on » plot(xl,yl, 'o')
» plot(x2,y2,'S')
»
J Jj
Мал.3. Приклад реалiзованих команд для кола i квадрата
У випадку з геометричною фiгурою у виглядi кiльця ми скористаемося програмою обчислення числа Ейлера. В середовищi МайаЬ 6.1. за допомогою команди еи1 = bweuler(BW,n) обчислюеться число Ейлера для ф^ри на бiнарному зображеш. Ця функцiя обчислюе рiзницю мiж загальною кiлькiстю об'ектiв на зображеш i кiлькiстю отворiв на них. Виходячи з цього можна дшти висновку, що кiльце мае суттеву вiдмiннiсть вiд iнших форм реперних знаюв ,оскiльки для нього число Ейлера буде дорiвнювати 0.
Результати дослщження. Аналiзуючи графiки просторового розташування для кожного з векторiв, дшшли висновку, що у просторi ознак класи рiзних об'ектiв (коло i квадрат) не перетинаються для , (мал.4).
а б
Мал.4 Проспр ознак для кола i квадрата: а-вектору ; б-вектору
Аналогiчно було проаналiзовано просторове розташування всiх фiгур (коло, квадрат, кшьце та хрест).Для вектору об'екти дослщження згруповаш таким чином, що у просторi ознак класи рiзних об'ектiв не перетинаються. Можна дшти висновку, що фiгури максимально далеко розташоваш в просторi ознак один вщносно одного для вектору ф2.
Обговорення результат1в. Таким чином, можна зробити висновок, що в результат дослщження обраш такi ознаки реперних знаюв, якi можуть дозволити проводити розтзнавання незалежно вiд 1'хнього розташування, орiентацii i розмiру, що в подальшому контролi якостi друкованих плат i вузлiв на 1'хнш основi дозволить пiдвищити достовiрнiсть класифшаци.
ISSN 2311-1100
СПИСОК ВИКОРИСТАНО1 Л1ТЕРАТУРИ:
сс^^с
1. 1нтернет ресурс http://www.ua-ekran.com/docs/Fiducials.pdf
2. Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB// Радиоэлектроника.-2006.-С.490-493.
