PCB（Printed Circuit Board,印刷电路板）是电子产品的核心部件,广泛应用于现代社会的各类行业,市场需求量广大。PCB上元器件的缺陷检测是PCB生产的必经环节,而电子元件小型化、高集成化的趋势以及SMT（Surface Mounting Technology,表面贴装技术）的发展使得PCB上贴装的元件密度更大尺寸更小,传统人工检查的方式已无法满足工业上对于检测精度和速度的要求。AOI（Automated Optical Inspection,自动光学检测）是一种基于数字图像处理的具有非接触、高精度、快速等优点的新型检测技术,在PCB缺陷检测上逐渐得到应用,但是一般的2D视觉检测方法难以识别与元件高度相关的缺陷,容易产生漏检,3D的检测手段可以有效识别此类高度缺陷,对保证产品质量,减少报废率起到积极作用,所以研发一套基于机器视觉的SMT元器件的高度缺陷识别系统具有重要的意义和价值。本文以SMT工艺后的PCB元器件为对象,针对元器件的高度缺陷设计了一个视觉识别系统,拟解决PCB图像的精确拼接、SMT元器件的精准三维重建以及SMT元器件的高度缺陷识别等问题,主要研究内容如下:（1）SMT元器件高度缺陷视觉识别系统方案设计。对SMT元器件的高度缺陷检测要求进行分析,完成了图像采集模块和光栅投影模块的硬件设计并搭建系统。根据缺陷识别流程和功能要求,完成了系统软件的结构以及总体图像处理算法的设计。最后设计了基于mark点的PCB图像定位和位姿校正的方案。（2）基于改进SURF配准的PCB图像精准拼接方法。根据PCB图像纹理丰富、特征复杂的特点,提出了基于重合区域与复合条件约束的PCB图像配准方法。为了提高PCB图像拼接的速度和鲁棒性,提出了基于重合区域的特征提取方法与基于图像分块匹配的特征匹配方法。针对PCB图像相似特征多容易出现特征误匹配的问题,提出了基于Hamming距离的特征点粗筛选方法和基于多条件约束的特征点精筛选方法,有效去除误匹配点,提高PCB图像的拼接精度。（3）基于多光栅数据融合的SMT元器件三维重建方法。针对PCB上元器件的遮挡和阴影问题,设计了360°多光栅无阴影3D投影系统结构。针对PCB表面反光等干扰造成的三维模型的高度误差,提出了基于限值滤波的高度误差滤波方法。为进一步消除元器件阴影误差,提高三维重建精度,提出了基于高斯加权平均的多光栅高度数据融合方法。（4）SMT元器件高度缺陷识别方法。针对PCB上尺寸小纹理简单的元器件定位不准的问题,提出了基于多特征的元器件精确定位方法。为了分割PCB元器件本体和引脚区域进行分区域高度提取,提出了基于灰度统计的阈值分割方法。针对大尺寸PCB基板弯曲倾斜等问题引起的高度测量误差,提出了基于HSV颜色的PCB绿油面重构方法以及元器件高度误差校正方法。最后对元器件的四类高度缺陷设计了不同的高度数据处理和判定方法。综上,本文根据SMT元器件缺陷识别的技术要求,设计了一套基于机器视觉的SMT元器件3D重建与缺陷识别系统。本系统采用高性能研华工业控制计算机作为核心处理器,以高速Coa XPress工业相机、高性能Matrox图像采集卡、工业镜头、RGB三色光源和高精度UPOLabs光栅投影仪作为图像采集和光栅投影单元,以西门子PLC作为运动控制核心,进行硬件平台的搭建。然后提出了基于改进SURF配准的PCB图像精准拼接方法、基于多光栅数据融合的SMT元器件3D重建方法以及SMT元器件高度缺陷识别方法。最后基于Windows开发平台和Visual Studio2015、QT软件平台完成了系统软件设计,主要包含离线参数设定功能、在线检测功能以及数据管理功能。经PCB工件的批量测试,本文所设计的系统缺陷识别准确率达99%以上,基本满足生产需求且系统稳定可靠。