CN1007380B

CN1007380B - 自动检测物体及对其已知和未知部分进行缺陷识别等应用的器具和方法

Info

Publication number: CN1007380B
Application number: CN86100704.2A
Authority: CN
Inventors: 罗伯特·比少普
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1986-01-23
Publication date: 1990-03-28
Also published as: DE3587582D1; EP0195161A2; US4893346A; EP0195161B1; EP0195161A3; CN86100704A; CA1252216A

Abstract

用于自动地检查物体，识别其已知或未知部份的缺陷等的器具和方法。它包括，贮存代表由图象检测系统认识的和在对待查物体扫描期间要识别的预定目标形状的图象的数字信号信息；修正所存贮的数字信号信息以便产生一个要被认识的物体形状的虚象，它可以在该物体允许的尺寸范围内变化，因此在对未来物体进行检测时不致把这些变化当作缺陷或未知的单元。

Description

本发明涉及的是用于对物体已知和未知部分进行检验、模式识别及缺陷识别等方面的自动、实时、高速检测的方法和器具。

现在先就用于解决上述问题的一种最满意的新的技术途径，及其在缺陷检查和类似的应用方面，例如印制电路板和有关应用，与现有技术和其它通行的手段的差别给予简要的说明。它避免了对每一个要监视的图形特征进行图象贮存而进行预编程和软件编程或使用细微的掩模等（如果需要，包括进行最小导体线准则和类似准则的预计算或预编程）。

和现有的方法相比，本发明的最佳实施方案改进之处在于它可以使上述器具在例如象基准印制电路板这样一个“合格”的物体中“认识”到（通过对“合格物体的实际扫描或通过（AD/CAM或其它信号输入）所需的形状;然后对未来的物体进行实时扫描，可识别出该物体对于合格物体之偏差。把代表这样一个物体或其某些部分的图象信号以适当不同的放大率送至各对应的FOV（固定视场）处理器，各FOV处理器有各自的放大率和存储器。通过把图象信号贮存在各自的存储器可以记住该图象的形状。先对要检测的物体进行扫描，并把代表该物体在不同的放大率时的图象信号送至各相应的处理器，然后通过对所贮存的信号与即时送来的信号的比较，可以判断出不同于原认识的形状的图象，从而查出物体的缺陷。

通过把信号提供相应于一个具有最低放大率但是具有最大放大率的分辨率的图象存储器，给不同的放大率提取图象不同部分，及把上述不同部分量化成为构成上述固定视场的子元，实现了以适当不同的放大率的表示。

最好对上述信号图象在不同的放大率上作一微小的来回移动，其来回移动的量应小于放大率上的分辨元，以便从未曾认识的形状中辨别出假误差。

作为一个说明，现在研究，检查印制电路板或类似的器件上，在焊点和导线之间断点位置的事例。一开始，先对电路板以高放大率进行扫描，直至检测出断点所在。然后根据检测结果，将放大率减少以确定该焊点的导体结构是否包围了该断点。为了完成这任务，上述检查是通过在同一物体区域内不同放大率获得的模式信息来识别某些模式的。另一方面，在其它的情况时，当所关心的模式比由最低放大率物镜提供的FOV大时，则检查包括对与其相邻的区域进行观察，并结合每一区域的模式信息来识别该物体。

现在考虑二类操作，它们涉及到图象的获得和图象的识别。图象获得包括：

1.在一个或一个以上的放大率上获取物体的图象。

2.用最小数目的光强等级去构建这些图象;（在检查敷铜印制电路板的过程中，所关心的只是金属化的存在与否，而并不关心铜的反射率的微小变化;因而可以对所关心的光强数加以限制，以便简化识别过程）。

3.对每一个放大倍数，将每个图象分成为N²个离散的探测元。

图象识别包括对下列几项操作的任意几项的组合进行操作，由此去确定所关心的模式的位置：

1.对每个视场每个放大率上获得的N²个元进行独立试验去寻找每个视场内所关心的模式;

2.对在同一物体区域由不同放大率产生的模式进行相关;

3.把在单个放大率上由相邻域上产生的模式信息组合起来;

4.在每个不同的放大率上，进行上述第3项识别，并把获得的模式信息进行相关。

在把这种检测方法用于机器和电子模拟或操作时，第一步（a）要设立一个以不同放大率模拟FOV（固定视场）的高分辨力大视场（HRLF）图象存贮器。该视场所覆盖的面积等于低放率物镜的面积，但具有高放大率物镜的分辨力。视场的尺寸应选择得使之能容纳感兴趣的最大单个模式。对每个印制电路板来说，这通常相当于足以容纳一个半到二个焊点的视场尺寸。有趣的是，如果我们企图把即使是中等面积的HRLF图象的所有模式都存贮起来，那末也要求有天文数字容量的存储器。例如，如果HRLF图象只包含32×32个象点，而每个象点代表一个单个二进制位，则需要总数为

＝10¹⁵⁴

个存储器单元。为了减少对存储器的要求，但仍能完成需要的任务，我们根据这个检测技术继续进行下面各步。（b）选择代表需要放大率的FOV;（c）把每个FOV分成N×N个元，（d）调整各元的亮度值使之等于在该元内的象点亮度平均值;（e）把每个元的亮度值量化为表示模式所需要的最小光强数;（f）把量化的各元的数值用作为识别存储器的地址，并把有关模式的信息存贮到编址后的单元。如果每个元量化成b位，并且共有N²元存在，则识别存贮器将包含Z^bN个存贮单元。（g）在这一步时，每个FOV用一个识别存储器。为了检查一块印制电路板，每一个元被量化成两种光强，它们表示在该元有无金属存在。上述情况相当于b＝1。对于b＝1，下表列出了作为N²函数、为存贮2N²个模式所需的64K存储器个数：

元数（N²）可能的模式数（2N²） 64K存储器个数

3²5.12×10²1

4²6.55×10⁴1

5²3.35×10⁷512

6²6.87×10¹⁰1，048，576

为了首次“认识”一个新物体，需要进行上述全部操作，要给每个FOV产生一个由bN²位组成的唯一的单元模式（POE）。将每个POE加到用于特定FOV的识别存储器地地线上。把一个识别代码送进每个存取地址单元，告诉存储器该模式已被看到。

在检测方式时，对物体进行扫描，并执行上述（a）至（g）的各步操作。读出每个FOV的存取存储器单元内容，确定该模式以前是否已经见过。如果在一个物体的给定区域内，存在有足够多数目的未见模式，则把此区域视为外来区，如上所述，在检测一块印制电路板时，这种情形往往视为存在缺陷。

然而也有例外。例如在印制电路板上的导体形状和尺寸对基准或标准或“合格的”电路板或其他物体的偏离是在限定的范围时，仍然认为它是“合格的”。即是说，虽然与原来认识的导体的形状或尺寸不同，仍然并不将其视为一种缺陷。例如，象后面将要介绍的CAD/CAM数据，或在腐蚀印制电路板时（或一般地说，其他类型的物体）时，只要偏离是在预定的工艺允差范围内，比原来要求的形状粗一些或细一些都是允许的。于是，本发明的任务是为了在电子仪器的适应性方面提供改进，使之能自动教会机器知道可允许的形状尺寸公差和可允许的位置偏差，并使改进后的原图本身能进行检测和配准。

因而，本发明的目的是为了提供一种新的和改进的自动实时高速检测物体的方法和器具，它并不受前述系统的限制，而可作为一种可通用的模式识别、缺陷辨认和有关问题的手段，而且，它可允许模式的形状或尺寸（或两者）对基准或“合格”物体的标准的偏离在预定的范围内具有更好的适应性。

本发明的再一个目的是为了提供一种新颖的高速自动识别和辨认的方式和器具，它们在物体形状辨认和其他一些工作特点上有一些其它的改进。这些工作特点包括（但不限于）检查可允许的印制电路板焊点的通路孔和可允许的配准或对准公差。

还有一个目的是为了提供一种具有普遍的实用性和应用性的新颖的方法和器具。

以后还要在权利要求中专门述及本发明的其它目的。

概括起来说，我们可以从上述印制电路板那种重要方面的应用和其他类似的应用中看到，本发明包含了代表以后在印制电路板中要监测的形状用数字信号信息加以贮存的一种检查印制电路板导体形状的方法。这种方法包括：贮存代表要被认识的预先设定的物体形状的图象的数字信号信息;预先确定对物体形状，如导线、互连点、模式和焊点的尺寸可允许的变化和在焊点中的孔和孔的位置的偏差;修正被贮存的数字信号信息去构建一上述要认识的物体形状虚构图象，此图象中加进了上述可允许的变化;贮存代表上述虚构的被存贮的图象的经修正的数字信号信息;在对未来的电路板进行检查时，通过对上述假设的存贮图象的识别响应，避免把上述可允许的变化当作缺陷。另一方面，通过比较座标的位置变化，可以检验配准或对准。本发明及其最佳实施例（包括优选的器具和结构部分细节）的其它特点将在以后介绍。

现在结合附图介绍本发明。附图中之图1是用以说明按照上述检测技术并且具有本发明改进特性的，最佳检测系统的联结框图和电路示意图。

图2和图3a，b和c为电路板导体的视图及其尺寸公差;

图4为使图1的机器在使用上有特殊优点的最佳子系统的电路框图，它能自动认识在被认识的形状图象中的某个范围内的位置偏离或尺寸公差，而这种偏离或公差是满足用原图等进行加工时产品（例如印制电路板）的工艺要求的。

图5是检查印制电路板（PCB）等的通路孔和其预定公差的一个相似修正图形。

图6A，B及图7分别说明反射光和透射光的使用，它特别适用具有引线孔的PCB检查等;

图8说明基准和被检查的电路板在特定的x，y位置时的图形。

现在再看图1。对PCB（印制电路板缩写）中感兴趣的区域进行光扫描，从而得到了它的“CCD”图象。在模-数变换器A/D 中将由实时扫描得到的信号数字化，从而得到与光学扫描线相一致的一连串的数字信号。然后将CCD的数字化输出信号送至二维缓冲存储器BM后，再将它送入滑窗存储器SWM以产生大视场高分辨力的图象。这个技术使其分辨力与由高放大率物镜获得的分辨率相等，而FOV则与由低放大率物镜获得的相等或比它大。此外，在与CCD轴向垂直的平面中（图中与x-y面平行）移动目标PCB，每当物体图象移动与一个CCD单元相等的距离时，读取进入到缓冲存储器BM中的CCD，可以完全消除物体的图象模糊;上述距离比方说可以约为 1/2000 英吋。明确地说，CCD的模拟信号输出被A/D转换器（它可以采用通常的取样象点编码器的形式）转换成数字形式后送入缓冲存储器BM（它可以设计成一组移位寄存器，每个寄存器的长度等于CCD象素的数目）。每个移位寄存器的数字输出端与下一个寄存器的输入端相连，并且也与滑窗存储器SWM的一行相连，以便使在滑窗存储器SWM中出现的图象与在整个物体上移动放大镜所看到的图象相似。在SWM框图内用滑窗存储器中分别相应于高和低放大率的FOVS和FOVL（以后要介绍）图示上述情况。

结合在图1系统中的光学结构是极其灵活的。可以通过简单地移动CCD，透镜L′和目标PCB的相对位置放大或缩小CCD上的物体的图象尺寸（比方用透镜L′可从1/3倍至3倍;用成象透镜可以从2倍至10倍，或 1/2 倍至1/10倍）。因为CCD相对说来是很长的（比方说，对Reticon CCD器具为1728象点，对Fairchild设备为2000象点），而每个象点又是极小（对 Reticon为0.64密耳，对Fairchild为0.5密耳），所以可以获得大量高分辨力的大视场图象。

现针对由CCD成象器或是由计算机产生CAD/CAM设备产生的输入信号，对按本发明改进的图1系统的工作作一解释。在下面的例子里，教上述器具认识印制电路板PCB物体两边的叠加图象。根据设计电路板的CAD/CAM系统所给出的信号直接计算识别码。当CCD对印制电路板扫描，并检查前面对背面的模式配准时，这些码正与CCD图象信号产生的码进行比较。

为了教机器认识“合格”的或基准的PCB模式，将来自图1中的CAD/CAM系统A的数字信号加到后述的形状修正组件B。按照本发明，该组件B在预定的公差范围内，加上和（或）删去沿物体边界上的图形元（象点）。添加象点用来有效地加粗线和焊点，而删减象点则用来有效地变细线和焊点。用加上的或删去的象点数调整可允许的线宽和焊点尺寸公差的范围，上述公差可能在印制电路成品上存在，例如存在于图2例子中的虚设的点划轮廓上。上述修正的数字图象信号被该器具认识（下面要对之解释）。例如，如果要求多达±2个象点的公差，则在±0，±1和±2象点时认识图象。这些修正信号以代表图象连续各行的顺序线性形式被产生。然后，将行数“L”存贮到前述缓冲存储器BM（图1），以产生一个与一个CCD扫描线宽度相等的二维图象。

如前所述，象素的各行由缓冲器BM馈送到空间容量为W×W象素（其中W＞L）的滑窗存储器SWM。在一个最佳实施例中，SWSWM可包含32×32个象素。图3a示出了一个可包含在上述这样一个容量的SWM内的一个焊点的典型图象。有意思的是，此时我们看到：如果我们企图把所有只在32×32象素的SWM中可看到的可能的模式存贮起来，而每个象素用一个二进制位来表示，则如前所述，将要求有总数2³²＝10¹⁵⁴个存储器单元。为了消除对存储器的这种要求，而仍然完成需要的识别模式类型的任务，根据本发明要采取下列各步。

（1）把滑窗存贮器SWM分成为容量减小的视场FOV，再把每个FOV成为N×N单元。每一单元称之为一个元。

图3a用来说明小视场（FOVS）和大视场（FOVL），它们曾在图1的SWM方框中提及。图3b和c表示N＝4时把上述两个FOV分成为N×N元。

（2）把每个元的亮度调到包括在每个元中象素亮度的平均值，并以V比特表示每个平均元值。

上述（1）和（2）两项功能由图1中的方框（e）来实现，其中C²象素（VC²位）来自SWM，把有C²象素的FOV分成为N²元（E₁₁-E_1n，E_n

-E_nn），每个元素有（C/N）²个象素。然后对每个元的平均亮度进行计算并由（e）输出。

利用图1中（f）处的元量化信号，实现下述第三个功能：

（3）把由V个位表示的每个元的平均亮度值量化成为表示模式所需的Y个最小数目位。

例如，在检查如印制电路板这样的物体时，我们感兴趣的只是在板上是否存在金属化导体。因此，如果在一个元的广大的区域内有超过50%的象素表明金属化存在，则整个元可认为包含金属，从而相应量化为逻辑值1。如果这种情况不存在，则认为该元没有包含金属，在相应量化为逻辑值零。当然在本例中，Y等于1位。

在执行下面一步时，本发明利用这个量化亮度值作为图1中的识别存储器（j）的地址输入：

（4）利用YN²量化的元值（代表特定模式象元）图1中在右上角以POE示之），作为识别存储器（j）的地址，并把此关于模式的信息贮存到存储器（j）中的编址单元。

如前所述，根据本发明的方法，要对每个不同的FOV进行如下单独处理：

（5）利用单独的“FOV”处理器（它由图1中元计算单元（e），元量化器（f）和识别存储器（j）所组成）处理从滑窗存储器SWM中提取来的每个FOV（注意：图1中有两个FOV处理器，一个用于大视场，一个用于小视场）。

根据本发明的技术，为了使机器首次“认识”一新的物体形状，要对由图1SWM中提取的每个FOV执行上述1至5项任务。对每个FOV产生一个由YN²位组成的特定元模式（POE），并将其送到在每个FOV处理器中的识别存储器（j）的地址线（在图1中的“地址输入”）上。将一识别码送入每个被存取的存储器单元以表明那个模式已认识。我们不妨将这称之为第6项任务。

在这个例子中，CAD/CAM以认识方式向上述检查器具供给信号，用来描述印制电路板夹层的正反两面的叠加，作为以后配准检查之用。从滑窗存储器SWM中提取多达W×W象素的视场，并在每个FOV处理器中对其实行最后一项任务（第6项任务）。

不管CAD/CAM是提供了认识信号或一个标准物体的实际CCD扫描，上述器具现在已准备就绪用于检查，即准备进行下列第7项任务：对接受测试的物体进行扫描，并履行上述1至5项任务。读取在每个FOV处理器识别存储器中每个被访问的存储器单元的内容，用以确定模式是否是预先已经在识别存储器（j）中认识的和编址的。如果在给定的物体区域内，有足够大的数量的预先未见过或未认识过的模式存在，则把此区域识别为外来区，或者是一个缺陷区。

为了完成对这个外来区的检查任务，使用了一个二维误差编码存储器，如图1方框（K）左边所示。这个存储器存贮从识别存储器（j）中读取的、表明事先是否已见过和认识的模式的编码。如果在由存储器所覆盖的二维区域内，未见过的模式数超过了最小预定的数目（图1（K）中示出了未见模式与最小值MV的比较），则根据需要可将此外来域的图象送到计算机（L）以作进一步的辨认。

在上述图解示例中，我们可以把一块印制电路板的夹层放在一张玻璃面的x-y工作台上（在图1左边），并在桌面下提供照明，就可对其进行前后面模式配准检查。照明光通过PCB内层，在CCD上产生一个图象，此图象正是反映电路板前后面的重叠。当x-y工作台对跨越CCD的图象扫描时，同时进行1至7项工作。根据对外来域的检查，该区域的图象被显示在图1中的电视监视机上，并记录下其x-y座标。如果存在足够数目的外来模式，则PCB夹层两边被认为是失配准的。

本发明的另一个应用是在PCB成品上产生自动钻孔焊点的钻孔带。在这种应用中，把包括全部焊点位置的照相底片作为物体，在x-y台上对其用台下的照明光进行扫描。焊点的图象就这样被认识。现在将本器具置于检查方式，并对该底片再进行扫描。每当一个焊点被识别时，该焊点的中心座标就被记录（如图1中L所示）在钻孔带上（未示出），此钻孔带以后用来对PCB进行钻孔。

如前面解释过的，本发明的一个重要改进在于，通过使用图1中形状修正组件B，避免了必须“认识”全部“合格”物体的形状和位置公差（如印制电路板焊点，导线等）并存储到存储器中。

如前所述，此形状修正组件B沿着所有边界或周界添加或消除图象元（象素），从而产生了允许范围内的粗于或细于原实际图的虚构图象。只要一个具体物体的粗细度可以被认识，则其较粗或较细（在允许的范围内）的样式，就可以象标准形状一样识别。为了介绍一个实用形式的形状修正器B，图4给出了一个用于使导线变细的修正组件B。该组件由九个单元延迟装置，两个等于CCD长度的行延迟装置LD1和LD2，及一个只读存储器ROM组成。从CCD来的输入信号被A、B、C三个延迟装置延迟。CCD的输出也在LD上被延迟一行。

然后馈入D，E和延迟单元。此外，第一延迟线LD1的输出在延迟线LD2中又被延迟一行，其输出被加到单元延迟G，H和I，于是得到一个3×3矩阵或数据块。由每个延迟单元A，B，C，D，E，F，G，H和I所产生的数据被送到相应的通向只读存储器ROM的地址线（用相同的字母表示）。只读存储器ROM的内容是一个具有3×3数据块的中心元的新的计算值。我们能从只读存储中选择适当的输出去指示新的计算值是什么;这样，如果我们想要一较细的线的图象，则一条输出线数据可以为00;或我们想要加粗图象的线条，则输出线数据可以是01。如果要想获得较粗或较细的图象，我们可以把图4类型的电路串联起来，即把图4的电路的输出端与另一个电路输入端连结起来。最后将上述电路连结到图1中的缓冲存储器BM。

于是，根据预定图象形状的可以允许的尺寸变化，本发明可以用电子的方法实现在被存贮的图象中去掉或加上象素信号，从而给出一个替代的虚设的，但是可以允许的图象信息，这个图象信息代表了上述物体形状的不同尺寸。

为了解释的需要，前面已介绍了从x-y面下面对物体的照射。显然，来自物体上面的光反射有许多有用的应用。提供一系列不同尺寸的可允许的导线形状的设想是有用的，当然，上述物体既可用光的反射来进行照明，或者在电路板的照相底片及类似的透明体的情况下下，用来自底片后面的透射光来进行照明。

现在再谈图板的情况。以后可以看到一把图板放在图1的具有背后光照的物体位置中是最有用的。把前面和背面光照结合起来，在印制电路板及其它物体检查和配准应用中也是有用的。如果导线、焊点、或在前面和背面的其他部分相对另一面是不对准的，并且机器已经在背面照射时认识了合格的夹层，而现在检查一块电路板时看到了由于前后两面的模式偏移产生的不规则的模式，那末这个以前未见的偏移的模式将标志为一缺陷。

当处理无馈通孔的印制电路板和夹层板时，可以利用反射光和散射光产生最佳的效果，透射光和反射光可以结合起来对有馈通孔的夹层进行扫描，而透射光可用于处理原图。

通过原图的透射光，可保证检测出如针眼和发裂这类缺陷。那些用图后面的镜子进行光反射的通常的技术是不可能检测出这些缺陷的。把原图放在镜上时，通过孔的光在其离开孔的方向上被镜子反射，即入射角等于反射角，如图6a（1）所示。如果原图并不十分平坦，则被反射的光束可能被孔周围的暗区所阻挡，因而缺陷不能被检测。例如，如果原图有一个比镜面高出10密耳的隆起部分（图6a（2）中为h＝10密耳），光的入射角等于70度，则小于7.28密耳的孔或破裂就不可能被检测。

利用如图6b所示的本发明的背后投射光方法，其工作时不受小的隆起和表面干扰的影响，因此保证可检测所有的缺陷，使沿一个原图隆起部分的各种位置上的孔都可以被孔射过来并直接朝向摄象机的光进行检测。

因此对原图的最佳扫描的结构形式是采用一个中空的台子（x-y），它带有一有机玻璃盖子，将照射光放置在台面下的一个固定的位置上（如图1所示），以便给出与表面垂直的光束。原图放在有机玻璃盖上，并且至少沿其二边或二边以上施加吸附力，将其吸附在盖上。

如图7所示，为了检查有馈通孔的夹层，可以对夹层的上下两面进行照明，以消除图象中的孔，同时消除了由于在馈通孔定位过程中的微微振动而引起的假误差。透射（背面）照射也可用来进行前后面的配准检查。为此，可通过增加透射源的强度，使得光通过夹层的叠层，但是仍然被在印制电路板上的铜迹等物所阻挡。如前所述，前后面叠合的模式能被认识和检查。

在对尺寸公差，形状和位置检测时，特别在对有穿孔的板，或者对在导电焊点中或印制电路板及类似的应用中的馈通孔或类似的东西进行检查时，存在一些问题。即使通孔表明已良好地位于一成品印制电路板的焊点中心，原图和CAD/CAM数据库并不指示或者具有各通孔的位置。不过实际上，一个通孔的形状和位置是允许其偏离“合格”电路板的孔心的，只要它在焊点内就行。即是说，我们不能把这种情况视为一种“缺陷”。

为了使导线在允许的范围内变宽或变细，创造了一个比实际“合格”物体的导体较粗或较细的假想的“认识”的图象。不过还有些类似的技术也证明能满意地解决通孔的问题。即，在检查的过程中，假想一个与实心焊点一样的可允许的通孔的焊点。

为了检查焊点上有通孔（即园环）的电路板时不致牺牲检测针眼，缺陷孔和内部有缺陷的焊点的能力，本发明所首次独创的方法可以识别园环，检查它们的特有形式，然后在检查过程中假想地把它们看成好象是原图的焊点。为了做到这一点，就须对PCB板同时从两边给以照射;从顶部表面反射一恒定的光束（如图1所示）;及从板的底部透射一编码的或者显著不同的光束使其穿过焊点上的通孔和板上的元件孔。图5对此作了比较详细的说明。使底部的“编码”光束与上部反射的光束有显着的差别，这是通过光调制转盘RC来实现的，并且把得到的脉冲光束通过一束光导纤维馈入到在印制电路板下面的线性照明头。PCB物体挡住了绝大部分红外能量，也起到了减少热效应的作用。或者也可采用其他光谱滤波的办法。在CCD图象输出端上对编码模式进行检测，可以指示通园环或元件孔的存与否（图5中旁路开关S₁位于“开”位置。于是，就可考察围绕被编码模式的金属化环的连贯性（“园环处理”），而且，只有当连贯性存在时，在检查的过程中才能把象素有效地加到其中心，以便在检查过程中假想“填满”整个孔，从而把园环假设成为一个实心焊点。但是，如果连贯性未被发现，则环不被填入任何象素，这即表明有缺陷存在。

另外与孔的检测和对准有关问题是，当生产印制电路板的时候，为了固定而需要在其周围提供加工孔。这些孔用来在钻孔时和把导体模式投射到板上时定位用，然后将各多层板相互对准。我们关心的是检查加工孔和印制电路模式之间的位置关系，及在印制电路模式中的不同导体间的位置关系。如果上述模式相对于孔的偏移，或者模式的一部分相对另一部分的偏离比规定的公差大，则有误差存在。

根据本发明，为上述目的检查一块板，我们开始要用一块已知的“合格”的基准板或原图，把PCB放置在图1的x-y扫描台上。在预定的位置上，摄取和存贮基准图象，如图8-A1的一个座标位置上的一个基准孔，图8-A2中的一个焊点，图8-A3中的对线，图8-A5中的两条相交线，等等。为

为了检查另外一块板，以便确定该板上的电路导体，交叉点，孔，或具体地说，其基准图象（典型情况是位于板的极端边界上的图象）是否在合适的位置，可利用加工孔把板放置在x-y台上，并仔细地将x-y台和板对准。然后，对板进行扫扫，并在与原先用于基准图象时一样的x-y台的座标位置上摄取板的图象图8-B₁和8-B₅。

因为在B板上钻的孔（图8中B₁和B ）与基准形A1和A4是一致的。所以在B板中的孔被正确定位，但是焊点和导体轨迹的图象B₂，B₃，和B₂则被移位至右面8个单位，表明在这些导体位置存在误差。

虽然在基准孔图和x-y位置有对应关系，但是如果导线交叉点、园环等的偏移超过预定的公差，则将显示这些导体的位置中存在误差。

凡熟悉本领域的人们还可以对以上作进一步的改进，但是显而易见，上述对本发明在印制电路板应用方面的介绍只是示例性的，而本发明的技术则已具备应用到其它检测问题，因而这种应用，如在权利要求中所述明的，也认为是在本发明的权利范围之内的。

Claims

1、一种检查电路板导体形状和位置的方法，它将代表将来电路板检查中所要监测的要求形状的数字信号信息予以存贮，上述方法包括初始储存代表一个要认识的所需预定目标形状的图象的数字信号信息；预先确定至少一个该物体形状的可允许的尺寸和位置变化，例如导线交叉点、横式和焊点以及上述焊点中的可允许的孔和其位置的变化；对由电路板读出的信息和存入的电路板信号进行比较上述方法其特征在于：通过电学的方法，向原来贮存的数字信号信息加进或移去象素，可以实现对原来贮存的数字信号信息就上述尺寸或位置变化方面进行修正，以代表目标形状的不同的尺寸和位置，从而形成一个加进了可接受变化的上述要认识的目标形状的虚假图象；存贮代表上述虚假贮存的图象的修正数字信号信息；和在对将来的电路板的检查期间，通过对上述虚假存贮的图象中的可接受的变化的识别响应，不致把上述可接受的变化看成为缺陷；包括对未来的电路板进行检查以确定上述被认识物体形状的存在与否，并确定其坐标位置，以及包括上述最后提及的坐标位置超出所述可允许的位置变化时指出缺陷的存在。

2、如权利要求1中的方法，其中就一个焊点的孔和孔的位置对原来存贮的数字信号信息进行修正是通过监测焊点的园周的性质来实现的，以此确保它为一个合格的通孔，而用电学的方法把象素信号加入到贮存的数字信息起着为表示一个实心焊点的虚假图而填充孔的作用。

3、如权利要求2中的方法，其中所述监测包括检测由电路板上表面反射来的光和由电路板下面通过环形焊点透射过来的光。

4、如权利要求4中的方法，对由电路板下面透射过来的光进行编码，用以区别由该板上表面来的反射光。

5、用于检查电路板的导体形状和位置的器具，数字信号信息被存在其中，此数字信号信息代表了在将来的电路板检查中要被监测的所要求的形状，该器具有一个用来贮存最初代表要被认识的按预定要求的物体形状的数字信号信息的装置，它还包括一种装置，可用于预先决定至少一种可接受的导体形状尺寸的变化，如导线、交叉点、模式和焊点等及在该导体中所允许的孔和孔位置的变化;其特征在于该器具还具有：用来对原来贮存的数字信号信息电学地加进或移去象素，对原来贮存的数字信号信息就上述尺寸或位置变化方面进行修正，以代表目标形状的不同的尺寸和位置，从而构建一个加进了可接收变化的上述要认识的目标形状的虚假图象的装置;用来存贮代表上述虚假存贮图象的已修正的数字信号信息的装置;该器具还有一个在检查将来的电路板时可工作的装置，它可利用对上述虚假存贮的图象中可允许的变化的识别响应，而将其忽略，不致把它看成是缺陷;用来确定上述被认识的物体形状（如果判断有这种形状存在）坐标位置的装置;用来当在上述刚提及的坐标位置中的变化超过可允许位置变化时指明有缺陷存在的装置。

6、如权利要求5中所述的器具，其中所述就一个导体焊点中的孔及孔位置对原来存贮的数字信号信息进行修正的装置，配有用于监视焊点圆环性质以确保此圆环为一合格孔通孔的装置，和配有用电学方法向被存贮的数字信号信息添加象素（起着把孔填满的作用）以便表示一个实心焊点的虚假图象的装置。

7、如权利要求6中的器具，其中所述用于监视的装置里包括用于检测从板上表面反射的光和由板下穿过圆环焊点透射的光装置。

8、如权利要求7中所述的器具，其中的装置用于对从板下透射过来的光进行编码以便区别由板的上表面反射来的光。

9、用于检查电路导体形状和位置的器具，其中存有代表将来的电路板检查中要监测的所要求形状的数字信号信息，该器具还有用于对预定坐标位置上的要被认识的所要求的物体形状图象的数字信号信息进行初始存贮的装置，配有在被认识的物体形状的坐标中预定可允许的位置变化的装置，配有用于检查将来的电路板以判断是否存在上述被认识的物体形状的装置，其特征在于有配有可确定上述被认识的物体形状（如果判断有这种形状存在）坐标位置的装置;及配有当在上述刚提及的坐标位置中的变化超过可允许位置变化时指明有缺陷存在的装置。

10、如权利要求1所述的利用光学通过表面，检查物体形状的方法，其中存贮了代表在将来的电路板检查中要被监测的形状的数字信号信息，其特征在于该方法还包括：在上述表面下面产生一束强度相当均匀的光束;其特征在于：从上述光中除去红外能量，并引导此后的光从与上述表面的后面相邻的一个位置穿过上述表面;用上述光束对该表面扫描;并检测在该表面上面相应于物体形状的信号信息;存贮代表一个预定的要认识的物体的图象的数字信号信息，作为将来对表面扫描过程中的识别之用。

11、如权利要求5用于检查电路板导体模式和位置的器具，其特征在于，有用于贮存代表需要模式的数字信号信息的器具;带有用于检查未来电路板以便确定其与所要求的模形的不同点，如果那种不同点存在，有用于确定其X-Y坐标位置和指出其为一缺陷的器具;带有敏感于上述最后提及的器具，用于产生所指出的缺陷的图形并记录它的上述X-Y坐标位置的器具。

12、如权利要求11中的器具，其中所提供的装置中还包括一个用来应用上述图形去确定缺陷位置的X-Y坐标台。