Nghiên cứu xây dựng hệ thống ứng dụng xử lý ảnh trong phát hiện và nhận diện lỗi trên PCB

Abstract

Hệ thống được phát triển dựa trên nền tảng xử lý ảnh số sử dụng ngôn ngữ lập trình Python và thư viện OpenCV. Quy trình xử lý bao gồm các bước: tiền xử lý ảnh trong không gian màu HSV để tách nền và chuẩn hóa ảnh; căn chỉnh hình học bằng thuật toán ORB kết hợp biến đổi Homography nhằm khắc phục sai lệch vị trí và rung nhiễu; phát hiện vùng lỗi thông qua phương pháp trừ ảnh và các phép toán hình thái học; cuối cùng là đánh giá và nhận diện lỗi dựa trên chỉ số tương đồng cấu trúc SSIM so với ảnh mẫu chuẩn. Các dạng lỗi chính được nghiên cứu gồm: đứt mạch, khuyết mạch và thừa pad. Về phần cứng và điều khiển, hệ thống tích hợp băng tải tự động điều khiển bởi vi điều khiển Arduino Uno, giao tiếp với máy tính thông qua cổng Serial. Cơ chế vận hành theo nguyên lý “Stop-and-Go” kết hợp cảm biến quang cho phép định vị chính xác PCB dưới camera và phân loại sản phẩm bằng cơ cấu servo. Hệ thống được giám sát và điều khiển thông qua giao diện phần mềm trực quan. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, có khả năng phát hiện và nhận diện chính xác các lỗi PCB cơ bản, đáp ứng yêu cầu của một mô hình kiểm tra quang học tự động phục vụ học tập và nghiên cứu.