FPGA tabanlı gerçek zamanlı görüntü işleme ile baskı devre kartı hatalarının tespit edilmesi
Detection of printed circuit board faults with FPGA based real time image processing
Yazar: MERVE AYDIN
Danışman: PROF. DR. FIRAT KAÇAR
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Filtreleme = Filtration ; Kapı dizileri = Gate arrays ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing

Özet:
Elektronik endüstrisinde kusursuz bir PCB imalatı, tüketici elektroniği ürünlerinin kaliteli olması açısından önem taşımaktadır. Bu sebeple PCB; SMD dizgi makinesi ve reflow fırın sonrası, ürüne monte edilmeden önce denetlenmelidir. PCB denetimi sonucunda SMD dizgi esnasında PCB üzerine takılamayan ve montaj esnasında kırılan komponentler, kritik hata türü olan eksik komponent hatasına sebep olmaktadır. Bu hata türü, görüntü işleme ile tespit edilebilir. Görüntü işlemenin gerçek zamanlı olması, çok sayıda paralel işlem yapılmasını ve yüksek hızda veri aktarımını gerektirdiğinden FPGA kullanımı en iyi alternatiftir. Tez çalışması, LED halka ile oluşturulan aydınlatma koşullarında, FPGA içerisine gömülen VHDL kod sayesinde OV7670 görüntü sensörü tarafından RGB444 formatında ve 320x240 boyutunda alınan PCB görüntüsüne ait eksik komponent hatalarının gerçek zamanlı olarak kullanıcıya VGA monitörde gösterilmesini sağlamaktadır. Ayrıca görüntü alım sürecinde görüntü kalitesini düşüren gürültülerin kaldırılması amacıyla medyan ve gauss filtreleri tasarlanmıştır. FPGA üzerindeki kullanıcı anahtarları değiştirilerek PCB görüntüsünün filtreleme seçimi, filtrelemeden geçirilme sayısı ve üzerinde yer alan eksik komponent hataları monitörde gösterilmektedir. Sonuç olarak eksik komponent hatalarını göz kontrolü ile denetleyen operatör ve personele gerek kalmadan üretimde insan hatasının önüne geçilmesi, elektronik ürün üretimi esnasında yapılan elektriksel kontrollerin yapılmadan hatasız üretimin gerçekleşmesi ve üretime vakit kazandırılarak üretim maliyetinin azaltılması sağlanır.

Abstract:
In the electronics industry, a flawless PCB manufacturing is essential for the quality of consumer electronics products. For this reason, the PCB should be inspected before being mounted on the product after the SMD typesetting machine and the reflow oven. As a result of PCB inspection, components that cannot be mounted on the PCB during SMD typesetting and are broken during assembly cause missing component failure, which is a critical failure type. This type of failure can be detected by image processing. The use of FPGA is the best alternative since the image processing is real-time requires a lot of parallel processing and high-speed data transfer. The thesis study provides that the missing component failures of the PCB image taken by the OV7670 image sensor in RGB444 format and 320x240 size are displayed on the VGA monitor in real time to the user, thanks to the VHDL code embedded in the FPGA, in the lighting conditions created by the LED ring. In addition, median and gaussian filters were designed to remove the noise that reduces the image quality during the image acquisition process. By changing the user switches on the FPGA, filtering selection of the PCB image, the number of filtering and missing component failures on it are displayed on the monitor. As a result, it is ensured that human error is prevented in production without the need for operators and personnel who visually inspect missing component failures, faultless production is realized without electrical controls during the production of electronic products, and production cost is reduced by saving time for production.