CN101477063A - 印刷电路板的检测方法及光学检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种印刷电路板的检测方法，包括：提供界面，以接受用户在光学检测仪生成的印刷电路板的扫描图上选择所要检测的区域；在所选择的区域内识别焊脚；对焊脚进行检测。本发明还提供了一种印刷电路板的光学检测仪。本发明解决了现有的印刷电路板的光学检测仪，检测IC焊脚时需要人工手动地逐个来画IC焊脚的测试窗口，或者通过指定IC焊脚的数量来阵列出焊脚的测试窗口，IC焊脚识别编程复杂，检测工作量较大的问题，进而达到了自动识别所要检测的多个焊脚，非常便利、快捷的效果。在AOI的使用中，可以大大简化IC焊脚识别的编程过程。

Description

印刷电路板的检测方法及光学检测仪

技术领域

本发明涉及印刷电路板领域，具体而言，涉及一种印刷电路板的检测方法及光学检测仪。

背景技术

印刷电路板光学检测仪适用于PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)不良品的检测，在生产过程中代替人工操作，自动检测贴片、分立元件等的不良故障与焊点不良，从而大大提高企业生产效率和产品质量。

在实现本发明过程中，发明人发现现有的印刷电路板的光学检测仪，检测IC焊脚时需要人工手动地逐个来画IC焊脚的测试窗口，或者通过指定IC焊脚的数量来阵列出焊脚的测试窗口，IC焊脚识别编程复杂，检测工作量较大。

发明内容

本发明旨在提供一种印刷电路板的检测方法及光学检测仪，能够解决现有的印刷电路板的光学检测仪，检测IC焊脚时需要人工手动地逐个来画IC焊脚的测试窗口，或者通过指定IC焊脚的数量来阵列出焊脚的测试窗口，IC焊脚识别编程复杂，检测工作量较大的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种印刷电路板的检测方法，包括：提供界面，以接受用户在光学检测仪生成的印刷电路板的扫描图上选择所要检测的区域；在所选择的区域内识别焊脚；对焊脚进行检测。

优选的，在上述的检测方法中，在所选择的区域内识别焊脚具体包括：根据预先设定的学习参数，采用积分判定方法识别焊脚。

优选的，在上述的检测方法中，学习参数包括以下至少之一：是否开启焊脚的学习、是否开启焊脚的短路学习、二值化阈值、管脚波谷阈值、焊脚长度、焊锡量容差、焊锡区域、以及亮度阈值。

优选的，在上述的检测方法中，还包括提供用于接受用户设置学习参数的第一对话框。

优选的，在上述的检测方法中，根据预先设定的学习参数，采用积分判定方法识别焊脚包括：根据学习参数，对区域进行中值滤波，并确定管脚的方向；对中值滤波后的区域沿管脚的方向求和向量；对和向量求均值；扫描和向量，并根据均值计算管脚分布矩阵；根据管脚分布矩阵，确定管脚的位置；根据管脚的位置，确定焊盘的位置和方向；根据焊盘的位置和方向确定焊脚的位置和方向。

优选的，在上述的检测方法中，对焊脚进行检测具体包括：根据预先设定的测试参数，对焊脚进行检测。

优选的，在上述的检测方法中，测试参数包括以下至少之一：是否开启焊脚的测试、是否开启焊脚的短路测试、短路线宽度阈值、短路二值化阈值、偏移校正最大值、短路最小缝隙、阀值、管脚波谷阈值、管脚亮度阈值、焊脚长度、焊脚方向、焊锡缝隙宽度阈值、焊锡缝隙颜色B/G/R、焊锡颜色差值、颜色通道。

优选的，在上述的检测方法中，还包括提供用于接受用户设置检测参数的第二对话框。

优选的，在上述的检测方法中，根据预先设定的测试参数，对焊脚进行检测包括：根据管脚分布矩阵以及测试参数，对焊盘所在的区域进行最大类间方差二值化；统计最大类间方差二值化后的焊盘所在的区域的亮点个数；根据阀值和亮点个数，检测焊脚的焊锡量。

在本发明的实施例中，还提供了一种印刷电路板的光学检测仪，包括：显示模块，用于提供界面以接受用户在光学检测仪生成的印刷电路板的扫描图上选择所要检测的区域；识别模块，用于在所选择的区域内识别焊脚；检测模块，用于对焊脚进行检测。

因为检测时可以自动识别用户所选择的区域内的焊脚，从而解决了现有的印刷电路板的光学检测仪，检测IC焊脚时需要人工手动地逐个来画IC焊脚的测试窗口，或者通过指定IC焊脚的数量来阵列出焊脚的测试窗口，IC焊脚识别编程复杂，检测工作量较大的问题，进而达到了自动识别所要检测的多个焊脚，非常便利、快捷的效果。在AOI的使用中，可以大大简化IC焊脚识别的编程过程。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的印刷电路板的检测方法的流程图；

图2示出了根据本发明实施例的印刷电路板的光学检测仪的示意图；

图3示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的第一对话框的截屏图；

图4示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的第二对话框的截屏图；

图5示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的检测示意图；

图6示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的检测示意图；

图7示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的检测示意图；

图8示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的检测示意图；

图9示出了根据本发明优选实施例的识别焊脚的算法流程图；

图10示出了根据本发明优选实施例的检测焊脚的焊锡量的算法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图1示出了根据本发明实施例的印刷电路板的检测方法的流程图，包括：

步骤S10，提供界面，以接受用户在光学检测仪生成的印刷电路板的扫描图上选择所要检测的区域，这样可以实现对于一排IC焊脚一次画框进行编程；

步骤S20，在所选择的区域内识别焊脚，这样可以实现通过软件自动识别IC焊脚的个数及焊锡位置；

步骤S30，对焊脚进行检测。

本优选实施例由于检测时可以自动识别用户所选择的区域内的焊脚，从而解决了现有的印刷电路板的光学检测仪，检测IC焊脚时需要人工手动地逐个来画IC焊脚的测试窗口，或者通过指定IC焊脚的数量来阵列出焊脚的测试窗口，IC焊脚识别编程复杂，检测工作量较大的问题。使用本优选实施例中的印刷电路板的检测方法可以实现自动识别所要检测的多个焊脚，非常便利、快捷。在AOI的使用中，可以大大简化IC焊脚识别的编程过程。

优选的，步骤S20具体包括：根据预先设定的学习参数，采用积分判定方法识别焊脚。这样，利用该方法可以自动识别用户所选择区域内的所有焊脚。

其中，学习参数包括以下至少之一：是否开启焊脚的学习、是否开启焊脚的短路学习、二值化阈值、管脚波谷阈值、焊脚长度、焊锡量容差、焊锡区域、以及亮度阈值。

该优选实施例提供了识别焊脚的具体实施方案。

优选的，上述的印刷电路板的检测方法还包括提供用于接受用户设置学习参数的第一对话框。这样，通过提供第一对话框，用户可以在该对话框中设置学习参数，进行焊脚的识别；此外，也可以直接利用自动生成的学习参数来识别焊脚。

优选的，根据预先设定的学习参数，采用积分判定方法识别焊脚包括：根据学习参数，对用户所选择的区域进行中值滤波，并确定管脚的方向；对中值滤波后的区域沿所述管脚的方向求和向量；对和向量求均值；扫描和向量，并根据均值计算管脚分布矩阵；根据管脚分布矩阵，确定管脚的位置；根据管脚的位置，确定焊盘的位置和方向；根据焊盘的位置和方向确定焊脚的位置和方向。

该优选实施例提供了识别焊脚的具体算法。采用上述的算法可以计算出用户所选择区域内的所有焊脚的位置和方向，以识别出这些焊脚。

优选的，步骤S30具体包括：根据预先设定的测试参数，对焊脚进行检测。这样，利用该方法可以自动检测识别出的焊脚。

其中，测试参数包括以下至少之一：是否开启焊脚的测试、是否开启焊脚的短路测试、短路线宽度阈值、短路二值化阈值、偏移校正最大值、短路最小缝隙、阀值、管脚波谷阈值、管脚亮度阈值、焊脚长度、焊脚方向、焊锡缝隙宽度阈值、焊锡缝隙颜色B/G/R、焊锡颜色差值、颜色通道。

该优选实施例提供了检测焊脚的具体实施方案。上述的测试参数包括自动生成的测试参数以及在识别焊脚时计算得到的参数。

优选的，上述的印刷电路板的检测方法还包括提供用于接受用户设置检测参数的第二对话框。这样，通过提供第二对话框，用户也可以在该对话框中设置测试参数，进行焊脚的检测。

优选的，根据预先设定的测试参数，对焊脚进行检测包括：根据管脚分布矩阵以及测试参数，对焊盘所在的区域进行最大类间方差(OTSU)二值化；统计最大类间方差二值化后的焊盘所在的区域的亮点个数；根据阀值和亮点个数，检测焊脚的焊锡量。

该优选实施例提供了检测焊脚的焊锡量是否正常的具体算法。采用上述的算法可以检测出焊脚的焊锡量是正常还是少锡。此外，对于焊脚的检测结果还包括是否短路。

通常，在对焊脚进行检测后，会自动输出检测的结果，可以提供包括检测结果的对话框，也可以在光学检测仪生成的印刷电路板的扫描图上标示。

图2示出了根据本发明实施例的印刷电路板的光学检测仪的示意图，包括：显示模块10，用于提供界面以接受用户在光学检测仪生成的印刷电路板的扫描图上选择所要检测的区域；识别模块20，用于在所选择的区域内识别焊脚；检测模块30，用于对焊脚进行检测。

本优选实施例由于通过显示模块、识别模块和检测模块，在检测时可以自动识别用户所选择的区域内的焊脚，从而解决了现有的印刷电路板的光学检测仪，检测IC焊脚时需要人工手动地逐个来画IC焊脚的测试窗口，或者通过指定IC焊脚的数量来阵列出焊脚的测试窗口，IC焊脚识别编程复杂，检测工作量较大的问题。使用本优选实施例中的印刷电路板的光学检测仪，可以实现自动识别所要检测的多个焊脚，非常便利、快捷。在AOI的使用中，可以大大简化IC焊脚识别的编程过程。

图3示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的第一对话框的截屏图。对该第一对话框中的学习参数说明如下：

outStudyICSolder：是否开启IC焊脚的学习，“True”为开启，“False”为不开启；

outStudyLeadAutoLocate：是否开启IC焊脚的短路学习，“True”为开启，“False”为不开启；

二值化阈值：区分管脚与背景的颜色特征阈值，默认值为100；

管脚波谷阈值：判定管脚弯曲部分的颜色特征阈值，默认值为32；

焊脚长度：焊脚的长度，即从焊脚的开始处到焊盘的距离长度；

焊锡量容差：合格饱和度的上下偏差(以百分比表示)，其值在0～1之间，完全相同为1，反之为0；

焊锡区域：1为焊脚中间，4为焊脚两侧，8为焊盘区域；

亮度阈值：判断管脚平均亮度的设定阈值，默认为0.75，值越小适应的管脚越暗，但容易将管脚间地走线误判为管脚。

图4示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的第二对话框的截屏图。测试参数一般为软件自动生成和计算得到。对该第二对话框中的测试参数说明如下：

outTestICSolder：是否开启IC焊脚的测试，“True”为开启，“False”为不开启；

outTestLeadBridge：是否开启IC焊脚的短路测试，“True”为开启，“False”为不开启；

短路线宽度阈值：焊脚之间短路线的最小宽度，默认值设定为5，以像素数来表示，值越小，表明能检测到的短路线越细，同时也越容易误报；

短路二值化阈值：区分管脚与背景的颜色特征阈值，默认值为100；

短路管脚分布矩阵(调试用)：管脚位置和坐标，用数组表示，其中每三个数分别表示管脚的相对于窗口起点的起始边位置、终边位置和初始短路线宽度；

偏移校正最大值(0为不校正，像素为单位)：对IC管脚进行偏移校正，0为不校正，其他数值为偏移校正的最大值，单位为像素；

短路最小缝隙：两个焊脚之间判断不短路的最小缝隙，默认值为焊脚宽度的10％；

阀值：判断焊脚焊锡量是否正常的阀值；

方法选项：自动检测初始的短路宽度，用新增加的短路宽度来判断，决定是否短路错，如果测得的短路线宽度小于学习时的短路线宽度，则不报错；1为统计法，表示先判断焊锡缝隙宽度是否正常，如果正常再使用焊锡像素个数统计方法判断含锡量是否正常。2为缝隙法，根据管脚的爬锡长度判断是否虚焊；4为侧端法，检测管脚两端的焊锡量是否正常；8为焊盘法：对某些元件(如排阻)，直接检测焊盘所有区域，是否焊锡正常。一般默认为方法1，即统计法；

管脚波谷阈值：判定管脚弯曲部分的颜色特征阈值，默认值为32；

焊脚管脚分布矩阵：同短路管脚分布矩阵；

管脚亮度阈值：判断管脚平均亮度的设定阈值，默认为0.75，值越小适应的管脚越暗，但容易将管脚间地走线误判为管脚；

焊脚长度：焊脚的长度，即从焊脚的开始处到焊盘的距离长度；

焊脚方向：跟IC管脚窗口的方向要一致。根据时钟顺序设定，0、3、6、9分别表示管脚朝上、右、下、左；

焊脚位置：焊脚的位置，对应IC管脚窗口的中间蓝线。如果自动识别不准，可以用子窗口编辑工具调整；

焊锡缝隙宽度阈值：焊锡缝隙宽度大于此阈值，认为焊锡错误；

焊锡缝隙颜色B：焊锡缝隙的蓝色均值；

焊锡缝隙颜色G：焊锡缝隙的绿色均值；

焊锡缝隙颜色R：焊锡缝隙的红色均值；

焊锡颜色差值(B-R/G-R)：颜色值大于该阈值才进行统计；

颜色通道：0为H通道，1为蓝色通道。

图5、图6、图7和图8示出了根据本发明优选实施例的印刷电路板的检测方法及光学检测仪的检测示意图。用户在如图3所示的第一对话框中设置学习参数后，单击“学习”按钮，对所选择的区域内的焊脚进行采样识别，如果识别成功，则IC管脚窗口(其显示印刷电路板的扫描图)将变成如图5所示的优选实施例，每个焊脚的大小以及位置用线(如蓝线)绘制出来，中间竖的蓝线是焊盘的位置。如果不正确，可以手工调整。识别后在如图4所示的第二对话框中设置测试参数。设置完测试参数后，点击“测试”按钮，对焊脚进行测试，测试结果页显示测试结果(如图6所示)。

对图6所示的优选实施例中的测试结果说明如下：

测试结果代码：返回测试结果。如果为0，则表示正常，如果为非零，则表示元件测试有错误；

测试结果说明：对测试结果代码的说明；

管脚分布矩阵(调试使用)：管脚位置和坐标，用数组表示，其中每三个数表示管脚的相对于窗口起点的起始边位置、终边位置和初始短路线宽度；

实测偏差：实际测试的值。

此外，还会在IC管脚窗口中显示测试结果。如果通过，IC管脚窗口将显示正常的结果，如显示绿色(如图7所示)；如果不通过，将显示异常的结果，如显示红色表示短路(如图8所示，见图中用圈标示的焊脚)。

图9示出了根据本发明优选实施例的识别焊脚的算法流程图，包括以下步骤：

步骤S102，对IC管脚图(即印刷电路板的扫描图)中用户所选择的区域的图像做中值滤波，以削除噪声；

步骤S104，确定管脚的方向；

步骤S106，对中值滤波后的图像沿管脚方向求和向量；

步骤S108，求和向量的均值；

步骤S110，扫描和向量，计算管脚宽度和缝隙的分布矩阵，确定管脚的位置；

步骤S112，从焊盘头部扫描，第一个最暗的波谷位置就是管脚起始位置，第二个最暗的波谷位置为焊盘的位置和方向；

步骤S114，根据焊盘的位置和方向，确定焊脚的位置和方向。

该优选实施例可以在用户选择的区域内计算得到的所有焊脚的位置和方向。

图10示出了根据本发明优选实施例的检测焊脚的焊锡量的算法的流程图，包括以下步骤：

步骤S202，对用户所选择的区域的图像校正管脚偏移；

步骤S204，提取图像的焊盘区域，根据所述管脚分布矩阵以及所述测试参数，对焊盘区域进行OTSU二值化；

步骤S206，统计OTSU二值化后的焊盘区域的亮点个数；

步骤S208，判断亮点个数在焊盘中的比率是否大于阈值；

步骤S210，如果是，则焊脚的焊锡量正常；

步骤S212，如果否，则为少锡。

该优选实施例根据可以根据识别焊脚时得到的参数以及测试参数，得出焊脚的焊锡量的检测结果。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：因为检测时可以自动识别用户所选择的区域内的焊脚，从而解决了现有的印刷电路板的光学检测仪，检测IC焊脚时需要人工手动地逐个来画IC焊脚的测试窗口，或者通过指定IC焊脚的数量来阵列出焊脚的测试窗口，IC焊脚识别编程复杂，检测工作量较大的问题，进而达到了自动识别所要检测的多个焊脚，非常便利、快捷的效果。在AOI的使用中，可以大大简化IC焊脚识别的编程过程。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种印刷电路板的检测方法，其特征在于，包括：

提供界面，以接受用户在光学检测仪生成的印刷电路板的扫描图上选择所要检测的区域；

在所选择的区域内识别焊脚；

对所述焊脚进行检测。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在所选择的区域内识别焊脚具体包括：

根据预先设定的学习参数，采用积分判定方法识别所述焊脚。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述学习参数包括以下至少之一：是否开启焊脚的学习、是否开启焊脚的短路学习、二值化阈值、管脚波谷阈值、焊脚长度、焊锡量容差、焊锡区域、以及亮度阈值。

4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，还包括提供用于接受用户设置所述学习参数的第一对话框。

5.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，根据预先设定的学习参数，采用积分判定方法识别所述焊脚包括：

根据所述学习参数，对所述区域进行中值滤波，并确定管脚的方向；

对中值滤波后的所述区域沿所述管脚的方向求和向量；

对所述和向量求均值；

扫描所述和向量，并根据所述均值计算管脚分布矩阵；

根据所述管脚分布矩阵，确定管脚的位置；

根据所述管脚的位置，确定焊盘的位置和方向；

根据所述焊盘的位置和方向确定所述焊脚的位置和方向。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，对所述焊脚进行检测具体包括：

根据预先设定的测试参数，对所述焊脚进行检测。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述测试参数包括以下至少之一：是否开启焊脚的测试、是否开启焊脚的短路测试、短路线宽度阈值、短路二值化阈值、偏移校正最大值、短路最小缝隙、阀值、管脚波谷阈值、管脚亮度阈值、焊脚长度、焊脚方向、焊锡缝隙宽度阈值、焊锡缝隙颜色B/G/R、焊锡颜色差值、颜色通道。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，还包括提供用于接受用户设置所述检测参数的第二对话框。

9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，根据预先设定的测试参数，对所述焊脚进行检测包括：

根据所述管脚分布矩阵以及所述测试参数，对所述焊盘所在的区域进行最大类间方差二值化；

统计最大类间方差二值化后的所述焊盘所在的区域的亮点个数；

根据所述阀值和所述亮点个数，检测所述焊脚的焊锡量。

10.一种印刷电路板的光学检测仪，其特征在于，包括：

显示模块，用于提供界面以接受用户在光学检测仪生成的印刷电路板的扫描图上选择所要检测的区域；

识别模块，用于在所选择的区域内识别焊脚；

检测模块，用于对所述焊脚进行检测。

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