CN103487442A

CN103487442A - 一种新型挠性电路板缺陷检测装置及方法

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Publication number: CN103487442A
Application number: CN201310441800.2A
Authority: CN
Inventors: 陈安; 胡跃明; 何继贤; 吴忻生
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本发明涉及一种新型挠性电路板缺陷检测装置，包括：控制系统、检测平台和输送待测电路板的传送带；它还包括XY轴运动平台和两个沿着X轴方向设置的摄像头；两块待测电路板依次平放在沿着X轴方向设置的传送带上，传送带安装在检测平台上；两个摄像头通过XY轴运动平台正对待测电路板的上平面平移，一个摄像头对应一块电路板。本发明还涉及一种新型挠性电路板缺陷检测方法。本发明具有高效、准确检测的优点，属于电路板的视觉检测技术领域。

Description

一种新型挠性电路板缺陷检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电路板的视觉检测技术，具体来说是一种电路板缺陷检测的装置及方法。

背景技术

印刷电路板是电子产品中实现电气连接的主要组件，但由于生产过程中各种可能的误差存在，电路板上存在如短路、开路、鼠咬、残铜、划痕等各种各样的显性缺陷。这些缺陷都有可能会严重影响到产品的性能及稳定性，所以电路板的缺陷检测环节极为重要。

传统的人工检测方式主要是借助高倍数显微镜，利用人自身的辨识能力和分析能力进行缺陷检测，但是这种方法存在漏检率高、速度慢、成本高等特点，在精确性、高效性、稳定性方面，传统的人工检测方法已经跟不上现代印刷电路板生产工艺的步伐。

面对当今印刷电路板的线宽线距越来越小，图像密度越来越高的特点，自动化的缺陷检测设备越来越受到了业界的关注。自动光学检查系统(AOI:Automatic Optical Inspection)作为一种非接触式的智能检测手段，其基本的工作原理如下：首先，摄像头对待测电路板进行局部放大拍摄获取图像，得到多张局部图；然后，对获取到的多张局部图像进行拼接融合处理得到一张完整图；最后，利用模式识别技术把一张完整图与存储在计算机内的标准图比较，把缺陷所在的位置、特征、数量等信息显示出来，以便进行修复。

AOI检测虽然可以取代传统人工检测进行长时间、高精度的电路板缺陷检测，但是由于待测电路板与标准电路板（标准图）之间不存在严格意义上的完全相同，而计算机现阶段不具备人类的辨识和容错能力，所以AOI在实际生产应用中误报率比较高。同时，将一张完整图与标准图全图比较找出显性缺陷，耗时长。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种高效率、有效降低误报率的一种新型挠性电路板缺陷检测装置及方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型挠性电路板缺陷检测装置，包括：控制系统、检测平台和输送待测电路板的传送带；它还包括XY轴运动平台和两个沿着X轴方向设置的摄像头；两块待测电路板依次平放在沿着X轴方向设置的传送带上，传送带安装在检测平台上；两个摄像头通过XY轴运动平台正对待测电路板的上平面平移，一个摄像头对应一块电路板。

两个摄像头之间通过距离可调的连接杆连接。

XY轴运动平台包括X轴导轨和Y轴导轨；连接杆通过Y轴导轨在Y轴方向上平移，Y轴导轨通过X轴导轨在X轴方向上平移；X轴方向与Y轴方向相互垂直。

X轴导轨和Y轴导轨通过电机驱动。

一种新型挠性电路板缺陷检测方法，包括如下步骤：a.两个摄像头同时对两块待测电路板的相同区域采集图像，得到局部图；通过比较两块待测电路板的相同区域的局部图间的异同，生成缺陷显著图、位置特征显著图和对象特征显著图；b．缺陷显著图记录潜在显性缺陷的位置；通过位置特征显著图和对象特征显著图生成配准用的特征，把每块待测电路板对应的局部图拼接成完整图，得到对应两块待测电路板的两张完整图；c.在完整图中，潜在显性缺陷处逐一与标准图比较，找出显性缺陷，剔除误判的显性缺陷。

步骤b得到完整图后，将完整图整体和标准图进行比对，找出隐性缺陷。

显性缺陷包括：短路、断路、空洞、残铜和划痕。

隐性缺陷包括：线宽误差和线距误差。

步骤a中，根据待测电路板的大小调整两摄像头之间的距离。

本发明的工作过程如下：两个摄像头同时对两块待测电路板的相同区域采集图像，得到多张局部图；通过横向比较两块待测电路板之间相同区域局部图之间的异同，生成缺陷显著图、位置特征显著图及对象特征显著图。缺陷显著图记录潜在的显性缺陷位置，即标记潜在显性缺陷的位置。利用位置特征显著图和对象特征显著图生成配准用的特征；根据得到的配准用特征，验证它们对平移、缩放、旋转等仿射变换的不变性；确认一个特别显著的特征后，就进行图像配准，估算映射关系的参数，并进行图像的重采样和变换；通过变换后图像反馈，修正调整配准参数；完全变换后的差图像反馈回去对缺陷显著图部分进行修正，增强真正的缺陷，抵消某些误报的影响。

整个检测方法，首先通过局部采图横向比较，找出可能存在的显性缺陷（如短路、断路、空洞、残铜、划痕等），记录潜在显性缺陷所在的位置；然后把全部采集到的图像（对应一块电路板的所有局部图）进行拼接，得到待测电路板的完整图（总共得到两张完整图）；将得到的完整图与电路板的标准文件（标准图）比较，在潜在的显性缺陷中找出真正的显性缺陷，把干扰和误判的潜在显性缺陷剔除掉；通过整张完整图与标准图的对比，再根据预先设置好的规则检查，可以找出待测电路板上的隐性缺陷（如线宽、线距之间的误差）。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.采用双摄像头同时对双对象进行分阶段检测，标记潜在显性缺陷的位置，最后在完整图中仅检查该标记的位置，无需像现有AOI技术全图检查显性缺陷，有效提高检测效率。

2.采用先横向对比，后将完整图与标准图对比的方式，通过反馈提高系统检测的准确性，降低误报率。

3.两摄像头之间通过距离可调的连接杆固定，可依据待测电路板的大小，方便的调整两摄像头之间的距离，从而本装置可应用于多种尺寸的电路板检测。

4.装置结构简单，安装方便；整个检测过程通过控制系统控制，操作方便。

附图说明

图1是一种新型挠性电路板缺陷检测装置的立体图。

图2是一种新型挠性电路板缺陷检测方法的工作过程示意图。

其中，1A和1B是摄像头，2A和2B是待测电路板，3是传送带，4是X轴导轨，5是Y轴导轨，6是检测平台，7是连接杆。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

待测电路板2A和2B是同款电路板，经传送带3平放送进检测平台6并固定。摄像头1A和1B通过距离可调的连接杆7固定，连接杆7通过XY轴运动平台在平行于待测电路板上平面的平面内平移。XY轴运动平台包括X轴导轨4和Y轴导轨5，X轴导轨4沿着X轴方向（即传送带3运输方向）设置，Y轴导轨5沿着Y轴方向（即平行于待测电路板上平面的平面内，垂直于X轴的方向）设置。X轴导轨和Y轴导轨通过电机驱动。摄像头1A正对待测电路板2A的上方，摄像头1B正对待测电路板2B的上方，两个摄像头分别同步扫描两块待测电路板的相同区域。

图1所示，摄像头1A移动到待测电路板2A的左上角，摄像头1B移动到待测电路板2B的左上角时，称为回原点。在回原点后，两个摄像头拍摄到的图像大部分相同。随后按照从左到右，从上而下的顺序对待测电路板进行局部采图，直到把待测电路板扫描完毕，得到多张对应待测电路板2A的局部图和多张对应待测电路板2B的局部图。

对相同区域的对应待测电路板2A的局部图和对应待测电路板2B的局部图进行横向对比，生成缺陷显著图、位置特征显著图及对象特征显著图。缺陷显著图记录潜在的缺陷位置，即标记潜在显性缺陷的位置。利用位置特征显著图和对象特征显著图生成配准用的特征，将局部图拼接成完整图，此时共有两张完整图，一张对应待测电路板2A，一张对应待测电路板2B。

此后，待测电路板的检测分为显性缺陷检测和隐性缺陷检测两个阶段：显性缺陷检测是通过比较同一区域的两张局部图，生成缺陷显著图，这些缺陷显著图会标记潜在显性缺陷的坐标位置，在最终生成的完整图中，找出已经标记的所有潜在显性缺陷并逐一与标准图进行比较，把误判为显性缺陷的部分剔除后，得出电路板上的显性缺陷（如短路、断路、空洞、残铜、划痕等）；隐性缺陷检测则是通过拼接出来的完整图与标准图进行比对，根据事先设置好的检测规则，把人眼不容易发现的隐性缺陷（如线宽、线距之间的误差）查找出来。

以上操作过程均由控制系统自动控制。利用这种预判与反馈修正的机制，提高了检测效率的同时，还增加了检测系统的可靠性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型挠性电路板缺陷检测装置，包括：控制系统、检测平台和输送待测电路板的传送带，其特征在于：它还包括XY轴运动平台和两个沿着X轴方向设置的摄像头；两块待测电路板依次平放在沿着X轴方向设置的传送带上，传送带安装在检测平台上；两个摄像头通过XY轴运动平台正对待测电路板的上平面平移，一个摄像头对应一块电路板。

2.按照权利要求1所述的一种新型挠性电路板缺陷检测装置，其特征在于：所述两个摄像头之间通过距离可调的连接杆连接。

3.按照权利要求2所述的一种新型挠性电路板缺陷检测装置，其特征在于：所述XY轴运动平台包括X轴导轨和Y轴导轨；连接杆通过Y轴导轨在Y轴方向上平移，Y轴导轨通过X轴导轨在X轴方向上平移；X轴方向与Y轴方向相互垂直。

4.按照权利要求3所述的一种新型挠性电路板缺陷检测装置，其特征在于：所述X轴导轨和Y轴导轨通过电机驱动。

5.使用权利要求1至4中任一项所述新型挠性电路板缺陷检测装置的一种新型挠性电路板缺陷检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

a.两个摄像头同时对两块待测电路板的相同区域采集图像，得到局部图；通过比较两块待测电路板的相同区域的局部图间的异同，生成缺陷显著图、位置特征显著图和对象特征显著图；

b．缺陷显著图记录潜在显性缺陷的位置；通过位置特征显著图和对象特征显著图生成配准用的特征，把每块待测电路板对应的局部图拼接成完整图，得到对应两块待测电路板的两张完整图；

c.在完整图中，潜在显性缺陷处逐一与标准图比较，找出显性缺陷，剔除误判的显性缺陷。

6.按照权利要求5所述的一种新型挠性电路板缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤b得到完整图后，将完整图整体和标准图进行比对，找出隐性缺陷。

7.按照权利要求5所述的一种新型挠性电路板缺陷检测方法，其特征在于：所述显性缺陷包括：短路、断路、空洞、残铜和划痕。

8.按照权利要求6所述的一种新型挠性电路板缺陷检测方法，其特征在于：所述隐性缺陷包括：线宽误差和线距误差。

9.按照权利要求5所述的一种新型挠性电路板缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤a中，根据待测电路板的大小调整两摄像头之间的距离。