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研究生： 馬海華
Ma, Hoi-Wa
論文名稱： 以系統單晶片的架構做印刷電路板銅箔自動影像擷取系統之設計
Design of Automatic Copper Foil Image Acquisition System in Printed Circuit Board under System-on-a-Chip Structure
指導教授： 毛齊武
Mao, Chi-Wu
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 電機資訊學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年： 2003
畢業學年度： 91
語文別： 中文
論文頁數： 51
中文關鍵詞： 系統單晶片 、印刷電路版 、場效可程式化閘陣 、嵌入式系統
外文關鍵詞： FPGA, PCB, SoC, Embedded System
相關次數： 點閱：84  下載：2 
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    • 在現今的輕工業中，電子電路的製造業佔了很重要的比重，其中包括印刷電路板(PCB)的製造。以現在電路元件的普及性，大部份的生活用品都是由電子電路所組成，所以印刷電路板的製造扮演很重要的角色，生產線上的品管成為重要的因素，因為印刷電路板的產量非常龐大，以人工的方式去篩選良好的產品實在是不合乎效率，所以自動化的篩選系統因而產生。

    在印刷電路板的錯誤偵測系統裡，主要分成二大部份，第一部份為影像擷取單元，第二部份為影像處理單元。在第一部份裡主要的工作是把待偵測的產品影像透過攝影機把它們的影像資料傳送到處理單元（把類比的影像訊號轉換成數位影像訊號），第二部份則負責根據數位影像訊號而加以辨識出產品的好壞，而在辨識之前，必須要先經過ＰＣＢ上的銅箔擷取動作，才可以進一步的辨認出在印刷銅箔時有沒有出現錯誤的情形，本論文便是針對ＰＣＢ銅箔自動擷取的系統做研究。

    　　大多數的自動辨識系統都使用個人電腦（ＰＣ）作為運算系統，由於個人電腦的體積龐大，需要作業系統等軟體支援，而且成本較高，不太適合應用在工業的生產線上，所以本研究的目的便是利用價格低廉的場效可程式化閘陣（ＦＰＧＡ），把系統實現成體積微小的獨立式系統，由於不需要任何的作業軟體，而且ＦＰＧＡ的價格低廉，適合大量生產應用，所以比較合乎實際的商業用途。

    Currently, manufacturing of electronic circuits, including printed circuit board (PCB), has been playing an important role in the light industry. Since most appliances are made of circuit elements, which are arranged on PCB, the manufacturing of the printed circuit board has become an important branch of electronic industry. The quality control of PCB on a production line is an essential work, however, because of the huge quantity of the production of PCB, detecting the defects on PCB with human eyes can not get a good efficiency. Thus the automatic detecting system is developed.

    The defect detection system can be divided mainly into two units: image acquisition and image processing.In image acquisition unit, the pre-detecting product is placed under a video camera in which images are obtained and sent to the processing unit (here, analog image signal is converted to digital image signal). In the image processing unit, quality identification is done on the product according to the input digital image signal, however, before this action, pattern of copper foil of the PCB should be acquired, therefore if there is any defect or fault on the copper foil printing, it can be recognized. This thesis is aimed at the study of the automatic copper foil acquisition system.

    Personal computers (PCs) are applied to most of the automatic identification systems as processing units.However, PC is large in size, operating system and other application software are required, so it causes a higher cost, it is not well to apply on an industrial production line. The aim of this study is to develop a tiny independent system with the application of low cost filed programmable fate arrays (FPGA). It is suitable for mass production, owning to the saving of software and applying of low cost FPGA. And it is more corresponding with practical and commercial purpose.

    第一章 緒論…………………………………………………………1 1-1 簡介…………………………………………………………1 1-2 系統單晶片的設計…………………………………………3 第二章 原理…………………………………………………………4 2-1 概述…………………………………………………………4 2-2 影像處理實現在個人電腦系統和嵌入式系統之比較……4 2-3 場效可程式化閘陣（ＦＰＧＡ）的原理和優點…………5 2-4 系統單晶片（ＳＯＣ）……………………………………11 2-4-1 系統單晶片簡介……………………………………………11 2-4-2 系統單晶片的設計方法……………………………………12 2-5　 自動閥值在ＰＣＢ銅箔擷取的優點和原理……… 17 第三章 系統設計……………………………………………………21 3-1 系統架構簡介………………………………………………21 3-2 嵌入式系統的環境建立……………………………………22 3-2-1 嵌入式系統的軟體工具架構簡介…………………………22 3-2-2 整合平台的功能結構………………………………………23 3-2-3 嵌入式系統的平台規格……………………………………24 3-3　 系統的微處理器結構…………………………………27 3-4　 微處理器的指令結構…………………………………28 3-5　 系統的流排介面………………………………………29 3-6　 系統的記憶體…………………………………………32 3-7　 系統的軟體設計………………………………………37 第四章 系統在XILINX FPGA發展平台的實現與驗證…………… 38 4-1　XILINX Virtex-2 V2MB1000平台的簡介…………………… 38 4-2　Virtex-2發展平台的描述………………………………………39 4-3　Virtex-2 FPGA的內部製造結構…………………………… ..40 4-4 規劃系統設計在Virtex-2發展平台……………………………41 4-5 系統在FPGA的配置和合成結果……………………… ...43 4-6 在PC上的觀測結果……………………………………....44 4-7 利用影像自動閥值的PCB銅箔擷取結果…………… ....45 4-8 討論…………………………………………………………48 第五章 結論與未來展望……………………………………………49 5-1　結論………………………………………………………………49 5-2　未來展望…………………………………………………………50 參考資料和文獻……………………………………………………….51

    [1] Xilinx, "Programmable Logic Training Course", Insight, 2002年12月

    [2] 鄭信源, "Verilog硬體描述語言數位電路設計實務", 儒林圖書有限公司, 2002年9月

    [3]　原著 SUDHAKAR YALAMANCHILI, 編譯 吳中浩, "VHDL概論:由模擬到合成", 全華科技圖書股份有限公司, 民國 91年6月

    [4] R. Rajsuman, System-on-a-chip: Design and Test, Norwood, MA: Artect House 2000

    [5] 林灶生,"數位影像處理實務-使用C", 松崗電腦圖書資料股份有限公司

    [6] Xilinx,"Embedded System Tools Guide", 2002年 9月

    [7] Xilinx,"MicroBlaze Processor Reference Guide", 2002年9月

    [8] Xilinx,"Virtex-2 V2MB1000 Development Board User's Guide", 2002年12月

    [9] 楊智仁,"以軟/硬體共同設計方式在SOC發展平台上實現JPEG多媒體系統", 國立成功大學電機系碩士論文, 2002年 6月

    下載圖示 校內：立即公開
    校外：2003-07-11公開
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