CN102074031B - 一种印刷电路板外观检查机的建标方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印刷电路板外观检查机的建标方法，通过对采集的多张印刷电路板的信息进行整合处理后的一张印刷电路板的图谱上，建立一个图谱标准即检查的标准，该印刷电路板的色差有一定范围，包括几十张外观合格的电路板的色差范围，在对整批电路板进行外观检查时，以该印刷电路板作为标准。凡是待检查的电路板的色差在此标准印刷电路板色差范围的，即被认为外观合格的印刷电路板，否则认为待检查的印刷电路板不合格，即外表存在磨损、缺陷等问题。另外，本发明解决了从单块板建标到多块板建标的图像位置对准问题，保证多张采集的印刷电路板图像的位置一致对准，利于建标及信息的采集。

Description

一种印刷电路板外观检查机的建标方法

技术领域

本发明涉及一种建标方法，特别是涉及一种印刷电路板外观检查机的建标方法。

背景技术：

随着印刷电路板的应用越来越广泛，生产中对于印刷电路板的要求也越来越高，怎么检查印刷电路板外表面是否存在刮花、缺陷及不光滑是技术人员面临的主要难题。外观检查机的检测原理主要是通过软件程序做好一个标准样板的资料，然后通过图像传感器CCD（英文Charge-coupledDevice的缩写）对其它板进行扫描成像，然后将得到的图像与做好的标准样板进行对比并设定一定的偏差范围，在范围内的就判为合格，超出范围的就为不合格。

现有技术中的软件算法取的是单板建标方式，通过人工选择一块合格板，然后通过机器CCD进行扫描，然后对板的色差信息进行分区处理，建立一个标准样板的信息数据库，然后再对其它样板进行扫描与这个标准库进行比对，与该样板一致的就判为合格，超出范围的就为不合格。但此方法存在一定的缺陷，一块样板的色差信息太过简单，因为制造工艺的原因造成样板在色差和尺寸上总会存在一定的偏差，因此很容易造成误判和漏判。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种印刷电路板外观检查机的建标方法，采集多块板的信息，此标准电路板拓宽检查的色差等的范围，对电路板的色污、残缺等出货前的成品检测,更能准确判别印刷电路板的缺陷，不容易出现误判的情况，效率高。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是，一种印刷电路板外观检查机的建标方法，将多块印刷电路板扫描图像、分析色差及整理，并将信息集中到一张图谱上，将容易漏检的掩膜后的小焊盘图像进行处理，该印刷电路板的图谱即作为检查其他印刷电路板的标准。

一种印刷电路板外观检查机的建标方法，步骤如下：

步骤1、手工挑选多块合格的印刷电路板；

步骤2、利用软件对多块印刷电路板逐一采集原图；

步骤3、对原图进行大小和色差的处理和分析；

步骤4、利用统计学统计出色差的正态分布区域；

步骤5、找出色差密度最大的中心区域和密度相对集中的平均球体半径区域；

步骤6、将色差分布的中心区域和平均球体半径区域设定为检查印刷电路板合格的区域；

步骤7、通过调整半径值的大小来控制软件判断印刷电路板合格的色差范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：第一、将多块印刷电路板扫描图像、分析色差及整理，并将信息集中到一张图上，该印刷电路板的图即作为检查其他印刷电路板的标准，此标准电路板拓宽检查的色差等的范围，标准相对较宽，对电路板的色污、残缺等出货前的成品检测,更能准确判别印刷电路板的缺陷，不容易出现误判的情况，效率高；第二、利用统计学原理统计出多块经过手工挑选合格的印刷电路板的色差正态分布区域，建立一个标准来检验其他印刷电路板；第三、解决了从单块板建标到多块板建标的图像位置对准问题，保证多张采集的印刷电路板图像的位置一致对准，利于建标。

附图说明：

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的工作流程图

具体实施方式：

本发明的主旨在于克服现有技术的不足，提供一种外观检查机的建标方法，对软件算法进行了改进，将单板建标方式改为多板建标方式，集合多块板的信息进行综合处理。在生产过程中，每批次的每块板基本上是一样的，只是颜色和尺寸存在细微差别，由于每种颜色都存在一定的色域空间，色差相近的处于中心位置，色差发散的处于边缘位置，根据正态分布原理，将色差的总体看作一个椭球体，找出色差分布的一个中心点O和一个半径R，于是一块样板的其中一种颜色就可以通过（O，R）的数学模型建立起来。因为每块板的色差信息都存在一定的差别，因此每块板同样颜色区域的（O，R）都会存在一定的差别，需要采集多块板的信息，将颜色密度最大的部分得到一个中心O’，将所有信息都包括起来形成一个新的半径R’，此时建立了一个（O’，R’）的数学模型，通过正态分布规律包含大多数板的色差信息，在检测的时候通过调整R’的值来调整检测的范围，减小误判和漏判的概率。

下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的技术特征及优点进行更深入的诠释。

本发明的流程图如图1所示，一种印刷电路板外观检查机的建标方法，步骤如下：

步骤1、手工挑选多块合格的印刷电路板；

步骤2、利用软件对多块印刷电路板逐一采集原图；

步骤3、对原图进行大小和色差的处理和分析；

步骤4、利用统计学统计出色差的正态分布区域；

步骤5、找出色差密度最大的中心区域和密度相对集中的平均球体半径区域；

步骤6、将色差分布的中心区域和平均球体半径区域设定为检查印刷电路板合格的区域；

步骤7、通过调整半径值的大小来控制软件判断印刷电路板合格的色差范围。

本发明在具体工作中的流程图如图2所示，步骤如下：

步骤1、对多块经手工挑选合格的印刷电路板的原图进行采集；

多块经过人工挑选合格的印刷电路板虽然人工检查合格，但是其外观存在一定的色差，需要对多块印刷电路板的原图进行采集，处理分析色差，得到一张图谱，此图谱包含了多块印刷电路板色差值，存在一定范围，不容易造成误判、漏判的现象，采集印刷电路板的具体步骤如下，

步骤1.1、进入建标软件，调节光源高光和低光的亮度；

步骤1.2、将待建标的多块印刷电路板逐一放在外观检查机上，放板时，在印刷电路板上面做一个标记与尺子的某个刻度对准；

步骤1.3、对印刷电路板原图进行采集，采集的帧数根据具体情况设定；

步骤1.4、同时采集多张印刷电路板的图像；

步骤2、对采集的原图的左右两边色差差异进行分析；

同一块印刷电路板的左右两边也会存在色差差异，需要利用软件将同一块印刷电路板的色差调整一致，以便排除因色差带来的误判、漏判，

步骤2.1、选择原图左右焊盘比较颜色最高峰，利用Xnview软件批量裁剪图片，并利用ImageJ软件分析左右色差差异，在分析左右色差差异时，因为R通道通常比较亮，所以以R通道差异为标准进行分析；

步骤2.2、从多张印刷电路板中选取一张左右差异较小且板面洁净无划痕污染变色污点作为建标的标准板；

步骤3、利用MVI.exe建标；

步骤3.1、用步骤2中分析的色差最小的那张印刷电路板建标，命名为Vtech，光源设置不变，并对此电路板进行重复扫描多次，等待机器运行稳定进入分区；

步骤3.2、打开电脑系统中自带的放大镜放置于水平线路，连续扫描10次以上，看中心位置，稳定后进入分区；

步骤3.3、进行分区，建立BJ/BPads/SPads/QLY/SLY/Rule共6层，用放大镜工具辅助细小特征的框选，尽量框选多一些；

步骤3.4、框选定位点，并对焊盘进行标记，标记为两个十字叉一个焊盘，若焊盘无掩膜，则分区不需要调整，保存为Vtech.db文件后退出软件；

步骤4、导出.db文件中的SegImage和ROI参数；

ROI参数的宽度W和高度H为以下步骤中的图片尺寸提供了标准

步骤4.1、打开Vtech.db；

步骤4.2、点击二进制大对象BLOB(英文binary large object的缩写)之后保存为未经加工的RAW格式的文件，即为Vtech.raw；

步骤5、用Photoshop打开RAW文件并保存为SegImage.bmp格式；

软件建标的时候默认应用3像素的缩进，这里小焊盘缩进严重影响到小焊盘检查面积，因此将RAW格式的文件转化为bmp格式的文件来进行后面的处理，具体步骤为，

步骤5.1、打开Vtech.raw文件的时候指定尺寸宽度W和高度H，即设定的ROI参数，并另存为SegImage.bmp格式文件；

步骤5.2、用Xnview打开查看，并调整色阶和对比度；

步骤6、将SegImage.bmp打开并按照ROI参数裁剪；

由于SegImage.bmp文件是上下颠倒的，首先垂直翻转到正确方向，然后另存为segImageFlip.bmp，由于看图软件一般都是从0开始像素标号，而软件一般从1开始下标索引，所以要将RX/Y减掉1，得到segImageFlip_1.bmp；

步骤6.1、将SegImage.bmp文件垂直翻转到正确方向，另存为segImageFlip.bmp；

步骤6.2、将RX/Y减掉1，得到segImageFlip_1.bmp；

步骤7、手工对齐原图；

经过以上步骤处理过的图片不能自动对齐原图，需要进行手动调整对齐后才能进行下一步的处理，具体步骤如下，

步骤7.1、裁剪之后手动对齐原图，放在子文件夹里面，同时将SegImage也一起裁剪成ROI格式大小的文件；

步骤7.2、从多张板中选择一张作为标准，对齐其它图像坐标到该板；

步骤7.3、按照ROI参数裁剪多张原图，将裁剪后的图调整至原始尺寸大小，整图大小尺寸要保持原图尺寸不变；

步骤8、再次裁剪原图符合Matlab程序500x500整倍数；

用Xnview批量转换功能，按照参数裁剪成（500xM）x（500x1）的尺寸,M为大于等于1的自然数；

步骤9、Matlab程序将裁剪的图进行第一次色差矫正；

通过软件程序进行色差矫正，使得原图的左右色差一致，便于对原图进行分割，

步骤9.1、用ColorDiffCorrect01.m文件直接运行，先选择SegImage，再选择每一张原图，程序计算之后会将图片保存到Matlab当前目录下；

步骤9.2、矫正后，改文件名为movexx.bmp，后面的程序中默认是这个名字，从move01.bmp开始逐个保存；

步骤10、将第一次色差矫正后的原图进行500x500的小图分割；

运行如下程序，先输入原图张数，再输入横向和纵向的分割单元数，比如2000的图，2000/500=4，此时在Matlab当前目录下面会产生很多张小图，且以movexx.bmp为前缀的；

步骤11、对小图进行标准差计算；

步骤11.1、步骤10中的图像为许多张小图，将图像目录复制后，修改到程序对应位置，运行后就在Matlab当前目录有名为I_std开头的图像，用Xnview将后缀为Col1～Coln，其中n为图像张数的图像序列拼接；

步骤11.2、拼接的时候，注意图像的排序，因为Xnview不能识别图像的顺序，需要用户指定；

步骤11.3、若Col1～Coln为1～n排列则直接保存，否则按右键选择按名称升序来排序，然后点击创建即可拼接并保存拼接的图像；

步骤12、用ImageJ软件查看适当的二值化阈值；

步骤12.1、进入颜色二值化插件；

步骤12.2、打开后，对阀值进行设置，；

步骤12.3、设置好阈值之后，点击Threshold完成二值化操作并保存为tif图片；

步骤13、将步骤12处理过的小图结果添加到SegImage里；

步骤13.1、运行AddMaskLayer.m程序；

步骤13.2、运行后先输入被修改的层号，从0开始，对应第一层一般是背景，1层一般对应大焊盘，依次类推，需要修改0层则将掩膜图添加到背景图层里面，Matlab当前目录下生成名为SegImage-map.bmp的图像；

步骤14、将修改后的小图的SegImage添加进入步骤1、7及8所述的原图；

步骤14.1、打开Xnview或Matlab软件；

步骤14.2、打开SegImage-map.bmp后，全选复制，然后打开原尺寸的SegImage，对照ROI参数；

步骤14.3、复制SegImage-map.bmp改名为SegImage.bmp修改色差矫正的目标图；

步骤15、修改产生的SegImage另存为RAW格式；

步骤15.1、使用Photoshop软件打开SegImage之后，直接另存为RAW格式；

步骤15.2、打开RAW格式的图片，根据ROI参数来指定需要制定的宽度和高度，打开之后使用Photoshop的色阶工具将对比度增加，检查若无问题，则关闭，此时修改数据库的标准档的材料准备就绪；

步骤16、修改.db数据库文件；

步骤16.1、用SQLite2009Pro程序打开VtechOnceAgain.db，点击Table Data之后进行编辑；

步骤16.2、进入编辑功能后，点击SegImage右边的BLOB按钮，弹出文件浏览窗口，浏览到步骤15产生的.RAW文件，确定点击OK，等待软件将选择的文件修改进原数据库文件里面，完成标准档修改，完成了掩膜图的计算修改添加；

步骤17、导入同名标准档，设置阈值对印刷电路板进行检测。

以上软件均为实验所用软件，可用其他具有相同或相似功能的软件代替。

经过以上步骤对采集的多张印刷电路板的信息进行整合处理后的一张印刷电路板的图谱上，建立一个检查的标准，该印刷电路板的色差有一定范围，特别是在处理掩膜后的小焊盘时不容易造成漏检，因为印刷电路板的大焊盘边缘掩膜后边缘假点较少，但小焊盘本身比较小，掩膜后很容易将小焊盘覆盖而造成漏检，处理过后的图片包括几十张外观合格的电路板的色差范围，在对整批电路板进行外观检查时，以该印刷电路板的图谱作为标准，凡是待检查的电路板的色差在此标准印刷电路板色差范围的，即被认为外观合格的印刷电路板，否则认为待检查的印刷电路板不合格，即外表存在磨损、缺陷等问题。

尽管本发明通过具体实施例对印刷电路板外观检查机如何多板建标的实现方法作出了清晰而完整的描述，但是本发明不仅仅限于所述实施例中提到的软件操作方法，通过简单的程序变动来达到多板建标来检查印刷电路板缺陷的目的是可能发生的并且都包括在本发明之中。

Claims (1)

1.一种印刷电路板外观检查机的建标方法，步骤如下：

步骤1、手工挑选多块合格的印刷电路板；

步骤2、利用软件对多块印刷电路板逐一采集原图；

步骤3、对原图进行大小和色差的处理和分析；

步骤4、利用统计学统计出色差的正态分布区域；

步骤5、找出色差密度最大的中心区域和密度相对集中的平均球体半径区域；

步骤6、将色差分布的中心区域和平均球体半径区域设定为检查印刷电路板合格的区域；

步骤7、通过调整半径值的大小来控制软件判断印刷电路板合格的色差范围。

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