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印制电路板(PCB)作为电子元器件之母，是电子产业的基础环节。随着PCB朝着高精度、多层数、微型化方向发展，传统的PCB制造工艺已经无法满足PCB发展的需要。 LDI(laser direct imaging)激光直接成像技术，用于PCB工艺中的图形转移工序，与传统的底片接触曝光方法有所不同，激光直接成像直接用激光将Gerber数据图像，在印制线路板上成像。传统的激光直接成像设备研发成功到现在已经有近40多年，但这些设备受激光光源系统的限制、受影像转移介质的限制，这些LDI系统一直难以满足现实的需要。 随着高功率激光器的成熟，高敏感UV感光材料的成熟，LDI在PCB中的应用出现了新的机会，本文充分的利用这一机遇，全新地设计LDI系统、针对该系统优化了PCB的生产流程，使PCB的生产流程得到极大的简化，提高了精细线路的精度和合格率，同时还降低了生产成本，缩短了交货周期，提高了效率。 Gerber文件是PCB产业最重要、最广泛的机器语言，解析她的完整性和准确性尤为重要，任何一点点的误差给生产带来无法估量的损失。同时它不同于BMP文件、DXF文件得到编程语言的支持，Gerber文件却没有如此幸运。因此Gerber文件的解析成为编程的一大难点。而且这一步具有现实意义，这是众多PCB产业设备的关键一步，如AOI、钻孔机、铣边机、光刻机、测试机、V-Cut机、自动曝光机、自动打靶机等等。本文根据这一应用广泛的难点做了底层的解析工作，运用面向对象的编程思路，得到可以商业化的解析Gerber文件的类库。由于有了自己的源代码，我们的系统的开发既能节约成本又能便于维护和功能拓展。 Gerber文件是描述性的矢量文件，一般的文件里经常有成千上万条线条和焊盘等，数据容量极大，占用大量的计算机内层资源，怎样在计算机屏幕上快速的刷新和显示是另一大难点。一般现有大文件的显示技术，通常是针对BMP文件和其他常用文件格式的大文件显示，BMP文件是Windows支持的官方格式，得到了很多编程环境的支持，显示超大文件的BMP不是太难解决的问题。对于超大的矢量文件的显示，缺乏现成的技术。本论文根据这一现实的要求，开发了双缓存、切片和融合技术很好的解决了超大矢量图片的刷新和显示。该技术保证矢量文件在缩放、旋转等操作中的精度和完整性，满足了生产中的需要，并且开发了自己的显示和存储的类库。 激光光束具有精细和高能量的优点，在工业生产中有广泛的应用。但其聚焦的景深太小，大幅面的聚焦成为工业生产中的又一难点。本论文设计同轴的视频光路，能动态全幅面的跟踪光刻成像的轨迹，能大幅面的进行视频对位、并同时校准PCB板的涨缩，为系统层面的校准提出了的解决方案。 在数字图像处理中，图像局部不变性的特征成为越来越关注的热点。本论文运用图像尺度空间的理论，基于PCB图像的特征，实现了旋转、平移、缩放的不变性。 我们通过二维高斯函数线性的特点，推导出尺度空间离散的高斯算子。根据PCB图像的特征，不断地改变高斯变换的尺度空间参数，使用灰度熵作为判据实现了图像特征量的提取，提高了对位的速度和精度。本系统的PCB图像转移的对位精度达到10um,对位速度为0.2s，满足了生产实际需求。 根据PCB实际生产中的难点、重点，并结合当前技术的进步设计了基于机器视觉的LDI的PCB生产系统，并能应用于实际生产中。结合LDI的PCB生产系统，重新设计了PCB的生产流程，提高了PCB的生产效率。 本文基于机器视觉技术基础上研究PCB直接成像的关键技术，通过实验进行验证和评估，为进一步完善PCB的LDI系统奠定了基础。 为了便于对系统的评价，我们设计了测试激光刻形变的测试图像，探讨了激光桶形形变和梯形形变的描述方法（桶形形变因子和梯形形变因子）。给出了通常的形变因子的范围为2-4之间。分析了自动聚焦的控制理论和方法，选择了激光的等离子的火花的大小判断聚焦的好坏，火花最大对应聚焦最好。