随着电子产业的飞速发展,印刷电路板产业得到了迅猛发展。PCB产品向着超薄型、小元件、高密度、细间距方向快速发展,其技术性和复杂性已经达到了一个相当高的水平。因此,PCB的生产质量要求越来越严格,必须进行质量控制。目前PCB生产线上有各种各样的在线检测设备,有的采用光学方法,有的采用电子方法(即光学测试和电测试两大类)。自动光学检测仪器利用摄像头、扫描仪等对PCB板进行扫描,将标准PCB板和被测PCB板的图像进行比较,可检查出PCB板上孔之间的位置、孔径、走线的宽度、线间宽度、电子元件等的缺陷。本文实现了自动光学检测仪的图像采集处理系统,该系统成功应用于AOI的PCB图像采集和图像基本预处理。并在此基础上深入研究了基于FPGA的一些复杂图像处理算法,并给出了相应设计及仿真。系统采用接触式图像传感器进行图像采集,由三个长度为21 cm的CIS拼接而成,其采集长度为60 cm。采用Xlinix公司Spartan III AN系列FPGA芯片作为整个系统的控制中心,对数据流进行控制,将图像数据暂存在相关的存储系统后进行图像预处理,然后把经过处理的图像信号由Camera Link传给PC机,最后由PC机进行复杂的图像缺陷检测。系统设计包括硬件设计及FPGA程序设计两个部分。硬件方面,根据所设计的系统方案框图选择元器件,并根据要求对各芯片进行了选型;构建电路系统,完成各部分电路的电源设计、接口设计、以及FPGA的外围电路等的设计,得到了硬件电路原理图;在综合考虑信号的传输线理论,反射、串扰及地弹等信号完整性问题的基础上,根据原理图绘制出六层PCB版图。FPGA程序设计方面,以Xlinix公司提供的ISE为开发平台,使用Verilog HDL对FPGA内部各模块进行了设计,并完成了各模块的RTL级代码编写。为了提高图像预处理的速度,本文对基于FPGA的图像预处理进行了研究,使用硬件描述语言(verilog HDL)完成了基于中值滤波算法的图像噪声去除和基于Sobel算子、Canny算子的图像边缘检测,并通过了综合仿真。本文所提出的自动光学检测仪的图像采集处理系统成功应用于印制电路板孔径孔数检测机,完成了图像采集功能和简单的图像处理功能。被检测的电路板速度为5 m/min,其长度为60 cm。该系统结构简单,体积小,成本低,能很好地实现图像采集和预处理功能。