Таблиця 2.
Оцінки математичного очікування коефіцієнту стиска для топологій з
ортогональним виконанням друкованого монтажу (горизонтальні та вертикальні ЕДМ)
Таблиця 3.
Оцінки математичного очікування коефіцієнту стиска для топологій з довільним
виконанням друкованого монтажу (похилі ЕДМ)
Дослідження показали, що МКЗ IBM PC, що базуються на поданні серій байтів, у цілому менш придатні для кодування зображень КП, ніж засоби, грунтованi на кодуванні серій бітів (МКС1 та МКС2) з довжиною кодового слова с=8 бiтів.
Аналіз шляхів підвищення ефективності, використованих у кодах, що дослідилися, дозволив розробити гібридний МКЗ, що названо методом збігу та зсуву (МЗЗ) (підрозділ 3.2). МЗЗ добре враховує специфіку зображень друкованого монтажу, дозволяє істотно скоротити обсяг та час обробки вiдеоданих.
Для подання зображення створюються два масиви. Iнформаційний масив (IМ) містить множину кодових слів, становлячих кадр. Цей масив ділиться на підмасиви, що описують окремі рядки. Двоє рядків вважаються однаковими, якщо вони мають однакову кількість серій, та серії з однаковими номерами співпадають з точністю δd пікселів. Якщо декілька послідовних рядків однакові, тоді у IМ вони представляються одним рядком. Параметр δd вибирається виходячи з рівня шумів, допустимих в зображеннях необхідного класу. З IМ виключається опис однорідних (повністю нульових чи повністю одиничних рядків), а також рядків, що спроможні бути функціонально одержані з попередніх рядків. IМ постачається масивом 16-розрядних слів-дескрiпторів - ДМ. Кожному i-ому рядку кадру відповідає дескрiптор ДМi.
/ж 0...0, якщо рядок Si повністю нульовий;
|з 1...1, якщо рядок Si повністю одиничний;
|з адреса рядка Si-1 у IМ, якщо S i = S i-1±± δd;
|з р+214, якщо Si = Lp(S i-1) ±± δd, де Lp - функцiя
ДМi = {н зсуву на p розрядів ліворуч;
|к q+215, якщо Si = Rq(S i-1) ±± δd, де Rq - функцiя
|з зсуву на q розрядів праворуч;
|з адреса рядка Si у IМ, якщо жодної з
\и перелічених умов не виконано
На мал.2. показано кодування описаним засобом. В роботі досліджувалося подання рядків у IМ координатами кордонів одиничних серій.
Графіки залежності коефіцієнту збільшення продуктивності γg та коефіцієнту стиска αa від міри насиченості зображення Q при ортогональному виконанні друкованого монтажу для МКС1 (с=8 бiт) та МЗЗ показано на мал. 3. Значення коефіцієнту програмної трудності σs для МЗЗ склало 0.48, для МКС1 - 0.59. MЗЗ показав найкращі результати стиска та продуктивності на більшості класів зображень КП, що досліджувалися, та був рекомендований для застосування у САК.
Четвертий розділ присвячено автоматизації та удосконаленню візуального контролю у ТП виготовлення гнучких ДКП на основі розробки ПЗ САК з використанням ефективного кодування топологiї друкованого монтажу.
У пункті 4.1.1 поставлено завдання автоматизованого візуального контролю топологiї ДКП. Пункт 4.1.2 присвячено аналізу засобів візуального контролю. У пункті 4.1.3 здійснено опис алгоритму візуального контролю якості виготовлення друкованого монтажу, розробленого автором на основі аналізу існуючих алгоритмів контролю та вимог до виготовлення ДКП на поліїмiднiй плівці.
Ключовою ідеєю наданого алгоритму є розбiв всієї контрольованої поверхнi КП на зони, що відрізняються набором використованих у них елементів друкованого монтажу та вимогами до їх виготовлення. Облік особливостей окремих зон спрощує алгоритм контролю та підвищує вірогідність результатів.
Блок-схему алгоритму візуального контролю топологiї КП зображено на мал. 4. Ознакою дефекту у робочiй зоні, що містить тільки друковані провідники, є відкриття ситуації "початок" або "закінчення" одиничної області зв'язку (обрив) після L1-кратного стиску вихідного кадру чи нульової області зв'язку (коротке замикання) після L0-кратного стиску кадру, iнверсного вихідному. L1 = l1 / 2, де l1 - мінімально допустима ширина металічного елементу контрольованої зони у пікселах, L0 = l0 / 2, де l0 - мінімально допустима ширина неметалічного елементу контрольованої зони у пікселах. Операція стиску на 1 піксел задається формулою
Reduce (ai,j) = ai,j ∧Щ ai-1, j ∧Щ ai, j-1 ∧Щ ai, j+1 ∧Щ ai+1, j,
де ai, j - значення піксела з координатами (i, j).
Крім робочих зон на поверхнi КП можна виділити ряд зон, включаючих контактнi майданчики, виводи, перехідні дірочки, вимоги відбракування до котрих відрізняються від тих, що поставленi до провідників. Контроль таких зон здійснюється як запропоновано вище але з урахуванням опису еталонної топологiї, що маскує координати правильних конфiгурацiй друкованого монтажу, що можуть бути віднесені до дефектів (наприклад, при відкритті ситуації "закінчення" контактного майданчику). Якщо координати дільниці топологiї, у якій виявлено розрив області зв'язку, відрізняються від координат, що записано у еталонний опис, не більш ніж на δd, тоді висновок про наявність дефекту не робиться. Величина δd задається параметрично у залежності від допуску на виготовлення контрольованого елементу топологiї.
Підрозділ 4.2 присвячено обгрунтуванню вибору МКЗ у САК ДКП. Модель зображення була адаптована до більш вузького класу зображень КП, і оцінки ефективності розглянутих кодів відповідно уточнені при допомозі системи Prognos. На основі одержаних оцінок передбачена можливість підвищення продуктивності контролю за допомогою використання МЗЗ замість поелементного коду у 6.1 разів. При iмiтацiйному моделюванні з використанням програми контролю, орієнтованої на МЗЗ, замість відповідного тестового пакету оцінка коефіцієнту γ склала 4.6 (підрозділ 4.3). При експлуатації наданої програми у САК ДКП на полiїмiднiй плівці було одержано значення γ=5.2. Вірогідність контролю склала 94%. Застосування для подання топологiї ДКП МЗЗ замість поелементного кодування при використанні сучасної техніки дозволяє удосконалити САК шляхом введення у план контролю додаткової КО та знизити собівартість ДКП приблизно на 6.8%.
ОСНОВНI ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦIЇ
Досліджено залежність собівартості КП від параметрів САК КП, обгрунтовано обраний шлях удосконалення САК КП;
1.На основі аналізу існуючих методів кодування та моделей зображення, а також вимог, що пред'являються до МКЗ у САК КП, формалiзовано критерії ефективності МКЗ топологiї друкованого монтажу.
2.Запропоновано iмiтацiйну статистичну модель автоматизованого візуального контролю, що дозволить уникнути недоліків, якi мають існуючі моделі, та метод оцінки ефективності використання МКЗ у САК КП.
3.Розроблено програмну систему Prognos, що автоматизує процес дослідження засобів подання топологiї КП; одержані оцінки ефективності найбільш уживаних МКЗ; дано рекомендації по їх застосуванню у САК КП.
4.Запропоновано МЗЗ - новий ефективний метод подання топології друкованого монтажу, застосування якого дозволяє підвищити продуктивність САК приблизно в 5.2 разів, дає можливість удосконалити САК за рахунок введення в ТП додаткових КО та знизити собівартість КП приблизно на 6.8%.
5.Для автоматизації системи візуального контролю якості виготовлення ДКП розроблено швидкодіючий алгоритм відкриття дефектів друкованого монтажу, що містить достоїнства безеталонного контролю та порівняння з еталоном, і відповідне ПЗ САК ДКП, орієнтоване на МЗЗ.
6.Результати іспитів наданого ПЗ на реальних зображеннях ДКП підтверджують оцінки ефективності МЗЗ, одержані при допомозі програмної системи Prognos, що дозволяє зробити висновок про адекватність запропонованої iмiтацiйної моделі об'єктам, якi аналiзуються, та коректність розробленого методу дослідження ефективності застосування МКЗ у САК КП.
7.Розроблене ПЗ застосовано для автоматизації ТП виготовлення ДКП на полiїмiднiй плівці в НДИ МП (м. Москва). Економічний ефект склав 60 тис. карб./рік у цінах 1990 р.
8.Результати проведених досліджень можуть бути використані у галузях виробництва, що допускають застосування систем технічного зору для автоматизації технологічних процесів.
СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ РОБIТ
По результатам виконаних теоретичних та експериментальних досліджень опубліковано:
1.Волкова Т.В., Островский В.И. Алгоритм визуального контроля качества изготовления топологии печатного монтажа // Электронная техника. Сер.10. - 1991. - № 5. - С.44-47.
2.Волкова Т.В., Островский В.И. Статистическая модель визуальной информации и ее применение для оценки эффективности различных способов кодирования изображений // Вестник СевГТУ. - 1995. - № 1. - С.38-42.
3.Островский В.И., Волкова Т.В., Литвиненко В.Н. Инструментальные средства исследования алгоритмов обработки и способов представления изображений // Вестник СевГТУ. - 1997. - № 5. - С.52-55.
4.Волкова Т.В. Сравнительные оценки эффективности методов кодирования рисунка печатного монтажа // Вестник СевГТУ. - 1997. - № 7. - С.96-102.
5.Волкова Т.В. Совершенствование автоматизированного визуального контроля в производстве изделий микроэлектроники на основе методов кодирования изображений // Вестник СевГТУ. - 1998. - № 10. - С.67-71.
6.Островский В.И., Сало А.А., Волкова Т.В. Программно-аппаратные средства обработки изображений // Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. “Разработка систем технического зрения и их применение в промышленности”. - Кн. 1. - Ижевск: Удмуртское республиканское управление статистики. - 1988. - С.134-135.
Волкова Т. В. Автоматизація та удосконалення візуального контролю у технологічних процесах виготовлення комутаційних плат на основі методів кодування зображень. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.13.07 - автоматизація технологічних процесів. - Севастопольський Державний технічний університет, Севастополь, 1998.
У дисертації розвинуто новий засіб підвищення продуктивності систем автоматизованого візуального контролю комутаційних плат, що базується на ефективному кодуванні топологiї друкованого монтажу. Вирішено задачу оцінки та вибору коду на основі iмiтацiйного моделювання візуального контролю, розроблено новий метод подання топологiї та орієнтоване на нього програмне забезпечення ( ПЗ ) системи контролю. Застосування наданого ПЗ для автоматизації типового технологічного процесу дозволило істотно підвищити швидкодіяльність контролю, удосконалити план контролю, та знизити собівартість виробів.
Ключові слова: продуктивнiсть, система автоматизованого візуального контролю, комутаційна плата, кодування топологiї, технологічний процес, собівартість.
Волкова Т.В. Автоматизация и совершенствование визуального контроля в технологических процессах изготовления коммутационных плат на основе методов кодирования изображений. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 - автоматизация технологических процессов. - Севастопольский государственный технический университет, Севастополь, 1998.
В диссертации развивается новый метод повышения производительности систем автоматизированного визуального контроля коммутационных плат, базирующийся на эффективном кодировании топологии печатного монтажа. Решена задача оценки и выбора кода на основе имитационного моделирования визуального контроля, разработан новый метод представления топологии и ориентированное на него программное обеспечение (ПО) системы контроля. Применение данного ПО для автоматизации типового технологического процесса позволило существенно повысить быстродействие контроля, усовершенствовать план контроля и снизить себестоимость изделий.
Ключевые слова: производительность, система автоматизированного визуального контроля, коммутационная плата, кодирование топологии, технологический процесс, себестоимость.
Volkova T.V. Automation and improvement of visual control in technological processes of printed circuit board production on the base of image coding methods. - Manuscript.
This is a dissertation for a candidate of technical science degree by specialty 05.13.07 - automation of technological processes. The Sevastopol State technical university, Sevastopol, 1998.
In the dissertation the new printed circuit boards automatic visual control systems productivity increase method based on printed circuit topology effective coding is developed. The code estimation and choice problem is solved on the base of visual control imitative modeling, the new topology presentation method and control system software oriented on this method are worked out. The software application permitted to raise control quickness essentially to improve control plan to reduce production prime cost.
Key words: productivity, automatic visual control system, printed circuit board, topology coding, technological process, prime cost.
Подписано в печать 24.09.98 г. Формат бумаги 60х901/16
Усл. п. л. 1. Заказ № 73. Тираж 100 экз. Бесплатно.
| 
