CN101832950A - 一种pcb板质量检测方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子PCB电路板的质量检测技术领域，提供了一种通过样品在通电下的温度红外热图像检测样品的质量的方法、系统及装置。其中方法包括：接收热成像单元输出的待测样品的至少一个热成像图像的图像数据；根据每一图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与多个像素数据分别对应的多个温度值；并由电路板区域温度情况得出区域焊接质量状况；显示PCB红外拍摄得出的热灰度图像并且显示PCB电路板焊接异常的区域。由于热成像图像的一次检测涵盖了对元件上所有像素点的检测，提高了检测效率的同时，降低了检测的复杂度且降低了检测成本。

Description

一种PCB板质量检测方法、系统及装置

技术领域

本发明属于电子元器件与PCB板的质量检测控制领域，尤其涉及到通过PCB板通电下的温度红外热图像检测样品的质量的方法、系统及装置。

背景技术

传统地，对于通过手工插件方式焊接在PCB板上的电子元器件来说，由于焊接质量问题容易导致电子元器件的焊接管脚出现焊接不良，使得连接处的电阻值变大，从而在使用过程中会产生比较大的热量。出现此种现象的产品即便能够正常使用，然而由于产生的热量比较大，一方面会造成产品质量不稳定，另一方面也浪费了电能，更危险的是，热量的累积可能造成产品起火。

现有技术提供的PCB板质量检测方法是通过红外线温度记录法来检测待测电子元器件的性能。具体地，由步进电机带动红外扫描仪在一定距离内扫描待测电子元器件，通过检测待测电子元器件在通电状态下某个时间点的温度热状况进行检测。由于该种检测方法是由步进电机带动温度扫描仪移动来实现检测的，而温度扫描仪一次只能检测电子元器件的某一点的温度，检测效率低、检测装置结构复杂且成本较高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种PCB板质量检测方法，旨在解决现有技术提供的PCB板质量检测方法是通过红外线温度记录法来检测待测电子元器件的性能，该方法对PCB电路板焊接质量检测效率低、检测装置结构复杂且成本较高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种PCB板质量检测方法，所述方法包括以下步骤：

接收热成像单元输出的待测元件的至少一个热成像图像的图像数据；

根据所述图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与多个像素数据分别对应的多个温度值；

将所述图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较；

将热成像图像的图像数据转换为可视图像；

根据比较结果在转换后的所述可视图像上显示出现质量异常的像素点的温度值。

本发明实施例的另一目的在于提供一种PCB板质量检测系统，所述系统包括：

图像数据接收单元，用于接收热成像单元输出的待测元件的至少一个热成像图像的图像数据；

温度值转换单元，用于根据所述图像数据接收单元接收到的每一图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与所述多个像素数据分别对应的多个温度值；

比较单元，用于将所述图像数据接收单元接收到的所述图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较；

图像转换单元，用于将所述图像数据接收单元接收到的所述热成像图像的图像数据转换为可视图像；

显示单元，用于根据所述比较单元的比较结果，在所述图像转换单元转换后的所述可视图像上显示出现质量异常的像素点的相应的温度值。

本发明实施例的另一目的在于提供一种PCB板质量检测装置，所述装置包括热成像系统，以及一PCB板质量检测系统，所述PCB板质量检测系统包括：

图像数据接收单元，用于接收热成像单元输出的待测元件的至少一个热成像图像的图像数据；

温度值转换单元，用于根据所述图像数据接收单元接收到的每一图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与所述多个像素数据分别对应的多个温度值；

比较单元，用于将所述图像数据接收单元接收到的所述图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较；

图像转换单元，用于将所述图像数据接收单元接收到的所述热成像图像的图像数据转换为可视图像；

显示单元，用于根据所述比较单元的比较结果，在所述图像转换单元转换后的所述可视图像上显示出现质量异常的像素点的相应的温度值。

本发明实施例提供的PCB板质量检测方法是利用了热成像单元来收集元件的热成像图像数据，通过对该图像数据的分析，得到元件上各像素点对应的温度值并显示。由于热成像图像的一次检测涵盖了对元件上所有像素点的检测，避免了采用步进电机等检测方式，提高了检测效率的同时，降低了检测的复杂度且降低了检测成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的PCB板质量检测方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的PCB板质量检测系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的PCB板质量检测方法是利用热成像单元来收集元件的热成像图像数据，通过对该图像数据的分析，得到元件上各像素点对应的温度值并显示的。

图1示出了本发明实施例提供的PCB板质量检测方法的流程。

在步骤S101中，接收热成像单元输出的待测元件的至少一个热成像图像的图像数据。该热成像单元是指现有的利用目标辐射的热效应对热敏电阻的电学性质的影响而工作的各种热电探测器，如：红外成像仪等。

本发明实施例在步骤S101之前还包括以下步骤：热成像单元对待测元件进行至少一次探测，每次均收集待测元件的红外信号，该热成像单元的工作波段优选为3-5μm或8-145μm，为了获得足够的灵敏度，还需对该热成像单元中的探测器进行冷却；热成像单元将每次收集到的红外信号进行光电转换，并将光电转换后的电信号进行放大处理后，生成某一图像格式下的热成像图像，并输出图像数据。该图像数据包括了该热成像图像中多个像素点分别对应的多个像素数据，该像素数据的内容由热成像图像的格式决定，例如，当该热成像图像为一带有灰度的图像时，该像素数据为相应像素点的灰度值；当该热成像图像为一带有色彩的图像时，该像素数据为相应像素点的色度值或色温值。

在步骤S102中，根据每一热成像图像的图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与多个像素数据分别对应的多个温度值。

由于热成像图像的像素数据，如灰度值、色温值等与温度值之间存在一固定的关系，该关系可以通过公式表现出来，则步骤S102具体可以为：根据该图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，通过计算得到与多个像素数据分别对应的多个温度值。为了提高检测效率，还可以预先将多个像素数据与相应的温度值进行关联存储，则步骤S102还可以为：根据该图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，查找分别与多个像素数据预先关联存储的温度值，即为多个像素数据分别对应的多个温度值。

在步骤S103中，将每一热成像图像的图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较，将热成像图像的图像数据转换为可视图像，并根据比较结果在转换后的可视图像上显示出现质量异常的像素点的温度值。

其中，将每一热成像图像的图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较的步骤具体可以为：将每一热成像图像的图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据相减并取绝对值，绝对值大于预设值的像素点即为质量异常的像素点。

本发明实施例提供的PCB板质量检测方法利用了热成像单元来收集元件的热成像图像数据，通过对该图像数据的分析，得到元件上各像素点对应的温度值并显示出现温度异常的像素点。由于热成像图像的一次检测涵盖了对元件上所有像素点的检测，避免了采用步进电机，提高了检测效率的同时，降低了检测的复杂度且降低了检测成本。

本发明实施例在步骤S102之后还可以包括以下步骤：将每一图像数据中像素点对应的温度值和在热成像图像上对应的坐标值进行关联存储，形成一查找链表，多个图像数据形成的多个查找链表存储于一图像链表中。其中的坐标值优选采用极坐标，极坐标的极径为像素点与极点之间的线段长度，极坐标的极角为极径与极轴之间的角度，以使得像素点的空间位置表示更加直观并易于控制。为了进一步方便数据的查找，多个像素点分别在热成像图像上对应的多个坐标值按照极径和/或极角有小到大的顺序存储于查找链表中。

为了可以直观的显示多次热成像中元件上某一坐标点的温度变化情况，本发明实施例中，在形成一查找链表，多个图像数据形成的多个查找链表存储于一图像链表中的步骤之后，本发明实施例还可以包括以下步骤：接收用户在待测元件的热成像图像或其它静态图像上选取的坐标值，并根据该坐标值分别在图像链表的多个查找链表中获取与该坐标值关联存储的温度值，并将获取的多个温度值以曲线方式显示。例如，假设待测元件从上电开始到使用稳定的时间内，热成像单元共进行了20次探测，相应地，图像链表中会存储有20个查找链表，显示时，根据用户选取的坐标点，分别在20个查找链表中获取与用户选取的坐标点对应的温度值，获取得到的多个温度值即反映了该坐标点在待测元件从上电开始到使用稳定的时间内随时间增加而温度上升的变化过程，将得到的多个温度值以曲线图的形式显示出来，即可以直观的显示该坐标点在上电后随时间推移的变化。

此时，上述的标准像素数据可通过预存一标准参考图像实现，该标准参考图像既可以是符合温度标准的元件在通电状态下的热成像图像，也可以是通过热成像单元对元件进行多次探测并形成上述的图像链表后，将该图像链表中的多个查找链表中存储的相同坐标点的温度值取平均值，将每一平均值转换为像素数据后形成的热成像图像。

图2是本发明实施例提供的PCB板质量检测系统的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例提供的PCB板质量检测系统包括：图像数据接收单元11，用于接收热成像单元输出的待测元件的至少一个热成像图像的图像数据，该热成像单元是指现有的利用目标辐射的热效应对热敏电阻的电学性质的影响而工作的各种热电探测器，如：红外成像仪等；温度值转换单元12，用于根据图像数据接收单元11接收到的每一热成像图像的图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与多个像素数据分别对应的多个温度值；比较单元17，用于将图像数据接收单元11接收到的每一热成像图像的图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较；图像转换单元18，用于将图像数据接收单元11接收到的热成像图像的图像数据转换为可视图像；显示单元13，用于根据比较单元17的比较结果，在图像转换单元18转换后的可视图像上显示出现质量异常的像素点的相应的温度值。

其中，比较单元17具体是将图像数据接收单元11接收到的每一热成像图像的图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据相减并取绝对值，绝对值大于预设值的像素点即为质量异常的像素点。

其中，热成像单元具体是对待测元件进行至少一次探测，每次均收集待测元件的红外信号，之后将每次收集到的红外信号进行光电转换，并将光电转换后的电信号进行放大处理后，生成某一图像格式下的热成像图像，并输出图像数据。该图像数据包括了该热成像图像中多个像素点分别对应的多个像素数据，该像素数据的内容由热成像图像的格式决定，例如，当该热成像图像为一带有灰度的图像时，该像素数据为相应像素点的灰度值；当该热成像图像为一带有色彩的图像时，该像素数据为相应像素点的色度值或色温值。热成像单元的工作波段优选为3-5μm或8-145μm，为了获得足够的灵敏度，还需对该热成像单元中的探测器进行冷却。

由于热成像图像的像素数据，如灰度值、色温值等与温度值之间存在一固定的关系，该关系可以通过公式表现出来，则温度值转换单元12既可以根据该图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，通过计算得到与多个像素数据分别对应的多个温度值，也可以根据该图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，查找分别与多个像素数据预先关联存储的温度值，即为多个像素数据分别对应的多个温度值。

本发明实施例提供的PCB板质量检测系统利用了热成像单元来收集元件的热成像图像数据，通过对该图像数据的分析，得到元件上各像素点对应的温度值并显示出现温度异常的像素点。由于热成像图像的一次检测涵盖了对元件上所有像素点的检测，避免了采用步进电机，提高了检测效率的同时，降低了检测系统的复杂度且降低了检测系统的成本。

本发明实施例提供的PCB板质量检测系统还可以包括：存储单元16，用于将温度值转换单元12得到的每一图像数据中像素点对应的温度值和在热成像图像上对应的坐标值进行关联存储，形成一查找链表，多个图像数据形成的多个查找链表形成一图像链表。其中的坐标值优选采用极坐标，极坐标的极径为像素点与极点之间的线段长度，极坐标的极角为极径与极轴之间的角度，以使得像素点的空间位置表示更加直观并易于控制。为了进一步方便数据的查找，多个像素点分别在热成像图像上对应的多个坐标值按照极径和/或极角有小到大的顺序存储于查找链表中。

为了可以直观的显示多次热成像中元件上某一坐标点的温度变化情况，本发明实施例提供的PCB板质量检测系统还可以包括：坐标值接收单元14，用于接收用户在待测元件的热成像图像或其它静态图像上选取的坐标值；获取单元15，用于根据坐标值接收单元14接收到的坐标值分别在图像链表的多个查找链表中获取与该坐标值关联存储的温度值；显示单元13还用于将获取单元15获取到的多个温度值以曲线方式显示。例如，假设待测元件从上电开始到使用稳定的时间内，热成像单元共进行了20次探测，相应地，图像链表中会存储有20个查找链表，显示单元13可以根据用户选取的坐标点，分别在存储单元16存储的20个查找链表中获取与用户选取的坐标点对应的温度值，获取得到的多个温度值即反映了该坐标点在待测元件从上电开始到使用稳定的时间内随时间增加而温度上升的变化过程，将得到的多个温度值以曲线图的形式显示出来，即可以直观的显示该坐标点在上电后随时间推移的变化。

同样地，上述的标准像素数据可通过预存一标准参考图像实现，该标准参考图像既可以是符合温度标准的元件在通电状态下的热成像图像，也可以是通过热成像单元对元件进行多次探测并形成上述的图像链表后，将该图像链表中的多个查找链表中存储的相同坐标点的温度值取平均值，将每一平均值转换为像素数据后形成的热成像图像。

本发明实施例还提供了一种PCB板质量检测装置，包括一热成像单元以及如上所述的PCB板质量检测系统。

本发明实施例提供的PCB板质量检测方法是利用了热成像单元来收集元件的热成像图像数据，通过对该图像数据的分析，得到元件上各像素点对应的温度值并显示出现温度异常的像素点。由于热成像图像的一次检测涵盖了对元件上所有像素点的检测，避免了采用步进电机，提高了检测效率的同时，降低了检测的复杂度且降低了检测成本；再有，为了可以直观的显示多次热成像中元件上某一坐标点的温度变化情况，将多个查找链表中相同坐标点的多个温度值提取出来，并由显示单元以曲线的形式显示，即可直观的显示坐标点在上电后随时间推移的变化情况；再有，通过预设温度变化范围值以及标准参考图像，可以在检测时通过比对获得温度过高或者过低的坐标点，并通过显示单元显示，以及时发现产品不良。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种PCB板质量检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

接收热成像单元输出的待测元件的至少一个热成像图像的图像数据；

根据所述图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与多个像素数据分别对应的多个温度值；

将所述图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较；

将热成像图像的图像数据转换为可视图像；

根据比较结果在转换后的所述可视图像上显示出现质量异常的像素点的温度值。

2.如权利要求1所述的PCB板质量检测方法，其特征在于，在所述根据该图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与多个像素数据分别对应的多个温度值的步骤之前，所述方法步骤还包括以下步骤：

将每一图像数据中像素点对应的所述温度值和在所述热成像图像上对应的坐标值进行关联存储，形成一查找链表，多个图像数据形成的多个查找链表存储于一图像链表中。

3.如权利要求2所述的PCB板质量检测方法，其特征在于，在所述多个图像数据形成的多个查找链表存储于一图像链表中的步骤之后，所述方法还包括以下步骤：

接收用户选取的坐标值，并根据所述坐标值分别在所述图像链表的所述多个查找链表中获取与选取的所述坐标值关联存储的温度值，并将获取的多个温度值以曲线方式显示。

4.一种PCB板质量检测系统，其特征在于，所述系统包括：

图像数据接收单元，用于接收热成像单元输出的待测元件的至少一个热成像图像的图像数据；

温度值转换单元，用于根据所述图像数据接收单元接收到的每一图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与所述多个像素数据分别对应的多个温度值；

比较单元，用于将所述图像数据接收单元接收到的所述图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较；

图像转换单元，用于将所述图像数据接收单元接收到的所述热成像图像的图像数据转换为可视图像；

显示单元，用于根据所述比较单元的比较结果，在所述图像转换单元转换后的所述可视图像上显示出现质量异常的像素点的相应的温度值。

5.如权利要求4所述的PCB板质量检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

存储单元，用于将所述温度值转换单元得到的每一图像数据中像素点对应的温度值和在热成像图像上对应的坐标值进行关联存储，形成一查找链表，多个图像数据形成的多个查找链表形成一图像链表。

6.如权利要求5所述的PCB板质量检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

坐标值接收单元，用于接收用户选取的坐标值；

获取单元，用于根据所述坐标值接收单元接收到的坐标值分别在所述存储单元存储的所述图像链表的所述多个查找链表中获取与所述坐标值接收单元接收到的坐标值关联存储的温度值；

所述显示单元还用于将所述获取单元获取到的同一个PCB板在开始通电到稳定使用的过程中同一个坐标点，不同时段的多个温度值以曲线方式显示。

7.一种PCB板质量检测装置，其特征在于，所述装置包括热成像系统，以及一PCB板质量检测系统，所述PCB板质量检测系统包括：

图像数据接收单元，用于接收热成像单元输出的待测元件的至少一个热成像图像的图像数据；

温度值转换单元，用于根据所述图像数据接收单元接收到的每一图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据，得到与所述多个像素数据分别对应的多个温度值；

比较单元，用于将所述图像数据接收单元接收到的所述图像数据中多个像素点分别对应的多个像素数据分别与预存的标准像素数据进行比较；

图像转换单元，用于将所述图像数据接收单元接收到的所述热成像图像的图像数据转换为可视图像；

显示单元，用于根据所述比较单元的比较结果，在所述图像转换单元转换后的所述可视图像上显示出现质量异常的像素点的相应的温度值。

8.如权利要求7所述的PCB板质量检测装置，其特征在于，所述系统还包括：

存储单元，用于将所述温度值转换单元得到的每一图像数据中像素点对应的温度值和在热成像图像上对应的坐标值进行关联存储，形成一查找链表，多个图像数据形成的多个查找链表形成一图像链表。

9.如权利要求8所述的PCB板质量检测装置，其特征在于，所述系统还包括：

坐标值接收单元，用于接收用户选取的坐标值；

获取单元，用于根据所述坐标值接收单元接收到的坐标值分别在所述存储单元存储的所述图像链表的所述多个查找链表中获取与所述坐标值接收单元接收到的坐标值关联存储的温度值；

所述显示单元还用于将所述获取单元获取到的同一个PCB板在开始通电到稳定使用的过程中同一个坐标点，不同时段的多个温度值以曲线方式显示。

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