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1、基于USB通讯的印制电路板AOI视觉检测系统基于USB通讯的印制电路板AOI视觉检测系统zhangting导语：针对印制电路板AOI系统，设计了视觉系统硬件电路和软件程序，完成了对PCB板图像的收集。摘要：针对印制电路板AOI系统，设计了视觉系统硬件电路和软件程序，完成了对PCB板图像的收集。所设计系统成功用于印制电路板AOI视觉检测系统中。关键词：自动光学检测；PCB；USB；WMD驱动程序随着外表组装技术SMT中所使用的印制电路板PCB导体图形的细线化，SMT元器件的微型化,以及SMT组件的高密度组装和快速组装的开展趋势,采用目检或者人工光学检测的形式检测SMT组装质量已不能适应。为此,自
2、动光学检测AOI技术作为SMT组装质量检测的主要技术手段,在SMT中应用越来越普遍。AOI，也称为自动视觉检测，是基于光学原理，综合采用图像分析、计算机和自动控制等多种技术，对消费中碰到的缺陷进展检测和处理，是较新确实认制造缺陷的方法。AOI系统按技术划分为精细机械、电气控制、视觉系统、软件系统4大局部组成，其核心是一套基于CMOS或者CCD的图像收集系统、沟通伺服控制x、y工作台及图像处理软件系统。图1为所设计的PCB板AOI检测系统框图。align=center图1PCB板AOI检测系统框图/align视觉检测系统硬件设计AOI系统究其本质是一套基于机器视觉技术的外表缺陷检测系统。怎样获取
3、高质量的PCB外表图像信息成为PCB光学检测中首要解决的难题和重点，这是PCB外表缺陷检测的关键。由于PCB缺陷的特殊性，AOI系统对视觉收集系统提出了很高的要求：高分辨率、高速率、实时检测等。视觉收集系统针对AOI系统要求，选用基于DSP+CPLD的图像收集处理形式。图2为视觉收集系统框图。系统通过DSP给CPLD发出一个收集命令，由CPLD控制CMOS图像传感器向FIFO的写入图像数据，同时DSP通过DMA将图像转移至SDRAM中并进展图像处理，在处理完毕后，将处理的结果通过DSP内置的USB接口传给微机或者其他设备。I/O接口经扩展后，将控制触发信号交由工作台及电气控制系统，完成系统收集
4、控制的目的。align=center图2视觉收集系统框图/alignUSB通讯接口电路本设计采用的DSP芯片TMS320VC5509A集成了一个USB控制模块USB2.0fullspeed，可以完成和USB主机系统之间的读写操纵，具有无需外加逻辑电路、使用方便等优点。使用TMS320VC5509A的片上USB模块，完成DSP前端图像收集系统与后台PC机之间的通讯硬件电路设计，简化了图像收集系统的硬件控制软件和后台PC机的驱动程序。align=center图3TMS320VC5509A的USB接口电路/align图3为DSP片内USB模块与PC机进展数据通讯的硬件接口电路。其中左边3个引脚PU、
5、DP、DN是TMS320VC5509A的片上引脚，右边的6个引脚组成了一个MiniUSB接口，利用USB连接线就可以完成与PC机的连接。中间的阻容电路起加强输入输出可靠性的作用。软件程序设计align=center图4视觉系统中USB通讯数据流/align如图4所示，本系统中USB通讯的软件程序主要由四局部组成。在设备端：设备端驱动程序，也称之为固件程序；设备端应用程序，主要完成数据搬运，以及与其他硬件设备的交互工作。在主机端：主机端驱动程序；主机端应用程序。由于USB是分层构造，主机端驱动和设备端驱动完成对USB设备的枚举和配置；而在主机端应用程序和设备端应用程序之间实现数据的通讯。本系统中
6、，DSP作为USB传输的设备端，同时由于USB是严格的主从构造，所有的配置、枚举及数据传输命令都必须由主机下达，所以在设备端的程序设计时，固件程序设计成一个复杂的中断效劳程序，用以主机对DSP作为USB设备配置、枚举时的应答。而本来在CCS中运行的DSP收集主程序也必须改写成中断程序，这样才能完成对DSP固件程序和DSP收集程序的整合，使之整合到一个main运行程序中，程序运行时，启动对DSP的初始化，时钟配置和USB模块初始化；当主机发出收集图像命令时，DSP程序进入收集中断程序，执行实时收集中断程序；当主机发出USB模块配置枚举命令时，USB中断效劳程序对主机做出回应；当主机发出传输图像命
7、令时，DSP程序进入数据搬运中断程序。DSP端的固件程序USB固件程序的构造一般是基于中断处理的。主程序完成必要的初始化之后就等待USB中断，接收到USB中断后根据中断的类型进入不同中断效劳程序。USB协议的主从形式决定了USB总线上传输的提议和终止都是主机控制的，因此，固件编程中只要知足了主机的要求，或讲对主机的恳求给予了及时的响应，那么固件的编程也就完成了。USB固件应用程序主函数例程：voidmainEnableAPLL;/使能USB模块的模拟锁相环CSL_init;/DSP的CSL库初始化函数INT_DisableGlobal;/关闭全局中断INT_SetVec0x03ff00;/设置
8、中断向量表在RAM中的地址PLL_Init48;/将USB模块的时钟调整到48MHzCollect_main;/CMOS图像收集程序USBTest_Init;/初始化USB模块，初始化完毕翻开全局中断while1;/循环等待状态端点0的控制传输是USB枚举的默认传输端口，其中断效劳程序是USB固件程序设计的难点和关键。PC端的驱动程序及上位机应用程序PC端的驱动程序及上位机应用程序设计相比照较简单，选用DriverStudio开发工具开发USB驱动程序，DriverStudio对设备驱动程序开发工具DDK中操纵进展封装，减少了开发时间，进步了效率。通过DriverStudio的工具Driver
9、wizard生成的驱动程序为开发者提供了一个根本框架，使用者只需修改较少的或根本不用代码就可以实现相应的功能了。WindowsXP中的上位机程序不能直接访问底层的硬件，需要通过驱动程序进展读、写、中断等操纵。设备的驱动程序由I/O治理器治理和调动。上位机程序在用户形式下通过Win32子系统对Win32API函数进展调用。Win32API函数通过I/O治理器向内核形式下的驱动程序传递IRP。驱动程序通过处理IRP，来完成应用程序和硬件程序信息的交互。访问USB设备驱动的Win32API函数：1CreatFile函数创立或者翻开文件，并返回一个可用于访问文件的句柄。2DeviceIoControl
10、函数直接给指定的设备驱动程序发送控制代码，使得相应的设备执行指定操纵。函数假设成功，返回一个非0值，否那么返回0。3ReadFile函数读由文件指针表示的位置开场处的文件读数据，读操纵完成后，文件指针调整实际读的字节数。函数假设成功，返回一个非0值，否那么返回0。4CloseHandle函数关闭翻开的文件句柄。函数假设成功，返回一个非0值，否那么返回0。实验与结论笔者设计实现了一种印制电路板AOI视觉检测系统，包括硬件电路和软件程序。硬件构造简单，可以实现通讯传输的高度集成化，传输速率知足AOI检测系统的实时性要求。图5为实验中收集到的PCB板图像。align=center图5实验中收集到的P
11、CB板图像/align参考文献：1.贾建禄等，基于以太网的嵌入式视觉传感器，电子产品世界，2020.32.MotiYanuka,YossiPinhassi,AOIvs.AFIinPCBDefectDetection,Circuitree,July20013.TMS320VC5509DSPUniversalSerialBusUSBModuleReferenceGuide,TexasInstrumentsIncorporated4.TMS320C55xCSLUSBProgrammersReferenceGuide,TexasInstrumentsIncorporated5.武安河、邰铭、于洪涛，Windows2000/XPWDM设备驱动程序开发，电子工业出版社，20040