Разработка алгоритмов восстановления векторных описаний печатных плат на основе их растровых изображений

• Автор: Черемисин, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО

ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВЕКТОРНЫХ ОПИСАНИЙ ПП.

1.1. Введение

1.2. САЬВтехнологии.

1.3. Векторизация изображений ПП.

1.4. Особенности топологии ПП

1.5. Алгоритмы векторизации изображения

1.5.1. Формирование бинаризованного изображения

1.5.2. Методы описания топологии.

1.5.3. Выделение скелета изображения.
1.6. Обзор систем векторизации ПП и их сравнение.
1.7. Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И
АЛГОРИТМОВ ПОСТРОЕНИЯ ВЕКТОРНЫХ ОПИСАНИЙ ПП
1.1. Введение
2.1. Представление изображений.
2.2. Основные понятия и функции
2.3. Скелетизация изображения.
2.4. Удаление шумовых ветвей скелета.
2.5. Наращивание сегментов.
2.6. Шаблоны контактных площадок.
2.7. Поиск контактных площадок на основе шаблонов
2.7.1. Поиск прямоугольных контактных площадок.
2.8. Сегментация скелета.
2.8.1. Сегментация по узловым точкам.
2.8.2. Сегментация по изменению направления цепи.
2.8.3. Аппроксимация сегментов.
2.9. Соединение сегментов между собой и с контактными
площадками.
2 Определение ширины проводника
2 Выводы.
ГЛАВА 3. СИСТЕМА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВЕКТОРНЫХ
ОПИСАНИЙ ПП
3.1. Введение
3.2. Особенности программной реализации
3.2.1. Процедура скелетизации
3.2.2. Удаление шумовых ветвей скелета.
3.2.3. Разбиение скелета на сегменты.
3.3. Функциональноструктурные модели системы
3.4. Аппаратная часть системы
3.5. Общее описание программы ОгирМ
3.5.1. Встраивание модуля ОгирЫ в систему
автоматизированного оптического контроля АрНе.
3.5.2. Структура системы восстановления векторных
описаний ПП.
3.6. Технические характеристики ОгирМ.
3.7. Результаты испытаний.
3.8. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Документы о внедрении системы.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Исходные тексты программ
Перечень условных обозначений, единиц и терминов
САПР

I
СТЗ
МАТ
печатная плата
система автоматизации проектирования
i i i i Система автоматизации проектирования подготовки производства
i i Управление ресурсами предприятия
Ii iii i i Объединенный символический язык для моделирования процессов
iii i Непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукции
Система технического зрения
i Ii Автоматический оптический контроль
i xi Выделение срединной оси
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Разработать модели и алгоритмы для выделения и анализа скелетного описания топологии ПП для восстановления ее векторного представления. Разработать методологию автоматизированного восстановления ПП. Программно реализовать разработанные модели и алгоритмы и провести соответствующие испытания. Методика исследований основана на использовании теории множеств, математической логики, теории графов, математической статистики, теории распознавания образов, эвристических алгоритмических решений. Программная реализация системы основывается на методологии объектно-ориентированного программирования. ПП рассмотрен как элемент интегрированной информационной среды предприятия. Построена функционально-структурная модель системы восстановления векторных описаний ПП. Разработан алгоритм выделения скелета изображения с применением новых структурных элементов и вычислением индекса сужения для симметричного утонения. Разработан алгоритм распознавания объектов изображения по предварительно заданным шаблонам, инвариантный к их ориентации, размерам и примыканию к другим объектам, основанный на вписывании шаблонов различного размера в исследуемые объекты. Разработан комплекс алгоритмов анализа топологии на основе скелетного описания с целью идентификации примитивов ПП, в том числе алгоритм аппроксимации сегментов с помощью линейной регрессии. На основании разработанных моделей и алгоритмов создана программа восстановления векторного описания ПП ОгирМ, использующая в качестве входного изображения сканированное и затем бинаризованое и отфильтрованное изображение ПП, а также система векторизации ПП на основе ОгирЫ. Программа внедрена на предприятиях ЗАО «Техносвязь» (г. Точной механики» (г. Санкт-Петербург), что подтверждается соответствующими актами. Алгоритм распознавания объектов изображения по предварительно заданным шаблонам, инвариантный к их ориентации, размерам и примыканию к другим объектам, основанный на вписывании шаблонов различного размера в исследуемые объекты. Модифицированный алгоритм выделения скелета изображения с применением новых структурных элементов и вычислением индекса сужения. Алгоритмы анализа топологии на основе скелетного описания с целью идентификации примитивов ПП. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XII международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (г. Владимир, ), международной научно-технической конференции “Интеллектуальные системы” (Дивноморское, ), всероссийской научно-практической конференции “Новые информационные технологии и системы” (Пенза, ), V Всероссийской конференции с международным участием “Новые информационные технологии в исследовании сложных структур - 1САМ'" (Иркутск ), XVII Российской научно-технической конференции с международным участием "Неразрушающий контроль и диагностика" (Екатеринбург, ). Вестник Томского государственного университета» []. Всего по теме диссертации опубликовано 7 научных работ [-, -]. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы составляет 3 страницы машинописного текста. Диссертация содержит рисунка и 7 таблиц. Библиография включает источников. ГЛАВА 1. В данной главе рассматривается проблема автоматизации восстановления векторных описаний ПП с точки зрения концепции CALS, построена структурная схема технологического процесса проектирования-изготовления ПП, особое внимание уделено стадии восстановления векторного описания и информационным потокам, связанным с ней. Затем рассмотрены основные виды цифровой графики, анализируются их достоинства и недостатки применительно к различным классам изображений. Далее выявляются особенности изображений ПП, перечисляются их основные элементы. ПП. Ситуация на мировом рынке технической продукции развивается в сторону полного перехода на безбумажную электронную технологию проектирования, изготовления и сбыта. Так, по прогнозам зарубежных специалистов, вскоре на внешнем рынке невозможно будет продать такую продукцию без соответствующей международным стандартам электронной документации.