摘要: 印制电路板（PCB）是搭载芯片及元器件的核心集成件，其制造品质决定了通讯、高性能计算机、国防装备等高端装备电子系统的安全性和可靠性，随着电子元器件向集成化、微型化、高性能化趋势发展，PCB制造精度要求也日益增加。PCB制造工艺中的轮廓成形是... 展开 印制电路板（PCB）是搭载芯片及元器件的核心集成件，其制造品质决定了通讯、高性能计算机、国防装备等高端装备电子系统的安全性和可靠性，随着电子元器件向集成化、微型化、高性能化趋势发展，PCB制造精度要求也日益增加。PCB制造工艺中的轮廓成形是一道重要的加工工序，其加工方式主要有：剪切加工，模具冲压加工，数控铣削加工。几种加工方式中，PCB数控铣削的成形精度最高（±0.1~0.06mm）。随着电子行业的不断发展，PCB的成形精度要求进一步提高，部分精密PCB成形精度要求达到±0.05mm，现有通用PCB铣床难以实现此类PCB的加工要求，本文针对精密PCB铣削成型加工需求，以市场上主流PCB数控铣床为基础，首次将CCD图像技术引入到PCB加工，在数控铣削定位基础上进行创新，开展带CCD偏差补偿的PCB数控铣床的辅助定位研究，旨在不改变原有机床机构基础上，通过增加辅助机构消除或减少PCB定位误差，从而提高铣床铣削成型精度。 首先，根据PCB数控铣床结构及控制特点，对比分析提升其加工精度的技术方案，从经济性及时效性出发，确定了通过增加辅助机构来提升铣床加工精度的技术路线。通过辅助构件对比分析，最终确定技术方案为：在铣床Z轴增加CCD工业相机，通过CCD成像技术，修正初始定位坐标系，有效减少因装夹定位所产生的误差，从而提高铣床加工精度。 其次，对PCB数控铣床的加工工艺进行了分析，确定了带CCD偏差补偿的PCB数控铣床工艺路线，该工艺路线简化了原有工艺，能有效避免人工操作误差。确定工艺路线之后，根据加工现场要求，对CCD及其配件进行了选型，并且对CCD测量精度进行了检测，得到了单位像素误差值，印证了选择的合理性。通过分析高端PCB常用的圆形Mark图像特性，确定了坐标点识别及转换方式，根据Mark点坐标建立实际坐标系，再利用仿射变换使实际坐标系和机床加工坐标系重合，从而完成定位工作，消除PCB在人工装夹时的粗定位误差。 最后，根据Mark点定位要求，制定了对Mark点的处理工艺路线，处理工艺包括图像获取，图像预处理，轮廓提取和圆心坐标识别等工作。预处理工作包含了去噪、锐化增强、二值化、腐蚀等。测试并分析了哈夫变换和最小二乘法对PCB圆形Mark圆心坐标的提取效果，通过两种方法检测实验的结果对比，确认了哈夫变换更适合应用于PCB圆形Mark点的定位识别，能有效提升PCB的定位精度。采用CCD辅助定位方案后，PCB数控铣床的成型精度能达到±0.05mm，因此本论文研究方案能在不改变PCB数控铣床原有结构基础上，通过增加视觉辅助系统来提升其铣削成形精度，经济性及使用价值较高。 收起