CN106570858B - 基于pcb坐标变换的自动生成aoi元器件检测框方法 - Google Patents

基于pcb坐标变换的自动生成aoi元器件检测框方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于PCB坐标变换的自动生成AOI元器件检测框方法。读取Gerber文件中坐标数据并进行数据处理映射到PCB图片上的方法，运行时间长。本发明具体步骤如下：导出PCB绘制图的装配输出文件和元器件封装报告，装配输出文件转为文件“坐标数据.xls”；图像采集系统采集待测PCB图像输出给图像处理系统；图像处理系统读取封装报告，并将封装数据信息导入文件“封装尺寸.xls”中；图像处理系统读取封装尺寸数据和坐标数据生成元器件检测框。本发明通过读取PCB导出文件并数据处理，再进行坐标变换映射到图像中去从而生成元器件检测框。

Description

基于PCB坐标变换的自动生成AOI元器件检测框方法
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，涉及定位AOI元器件方法，具体涉及一种基于PCB坐标变换的自动生成AOI元器件检测框方法。
背景技术
现在自动光学检测PCB缺损替代人工检测，提高了工作效率，但也存在一定的副作用。在工业流水线上AOI设备通常是由AOI技术人员来编写测试程序，如果测试程序有漏画或画错测试框这将影响到整个批次的产品检测。所以提高AOI设备的操作性能具有重要的意义。
目前在AOI中设定元器件选框主要有两种方法，人工画框和读取PCB导出文件数据画框。读取文件数据的方法能很好地提高效率。目前方法是读取Gerber文件中坐标数据并进行数据处理映射到PCB图片上。这方法虽然使检测框坐标精确，但读取的大量数据会影响程序的运行时间，并且实际应用中对Gerber文件中数据读取后进行坐标转换的开发难度较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于PCB坐标变换的自动生成AOI元器件检测框方法，在检测系统上通过读取PCB导出文件并数据处理，再进行坐标变换映射到图像中去从而生成元器件检测框。
本发明的具体步骤如下：
步骤1，采用Altium Desiger 15制图软件导出PCB绘制图的装配输出文件和元器件封装报告，装配输出文件转为文件“坐标数据.xls”,保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中。
步骤2，构建检测系统。
所述的检测系统包括图像采集系统和图像处理系统；所述的图像采集系统包括相机、气缸、箱式光源、托盘和底座；相机固定在相机固定板上，相机固定板固定在顶端支架顶部，箱式光源固定在顶端支架底部；相机设置在箱式光源的中心处；顶端支架固定在两个侧部支架上，侧部支架固定在底座上；底座内设有四个气缸，托盘与四个气缸的输出轴均固定，托盘的中心与箱式光源的中心对齐，且托盘的面积比箱式光源底面的面积大；相机的电源线与外界电源连接，相机的USB线与图像处理系统的USB接口连接，箱式光源的电源线与外界电源连接；图像处理系统控制四个气缸。
步骤3，将待测PCB放置在托盘上，托盘上升至触碰箱式光源后停止；图像采集系统采集待测PCB图像输出给基于Labview开发的图像处理系统，然后降下托盘，取下待测PCB。
步骤4，图像处理系统读取封装报告，并将封装报告的封装数据信息导入文件“封装尺寸.xls”中；“封装尺寸.xls”保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中。
步骤5，将存放文件“封装尺寸.xls”和“坐标数据.xls”的文件夹导入图像处理系统中，读取封装尺寸数据和坐标数据生成元器件检测框。
第一开关、第二开关和第三开关均与图像处理系统连接，第一开关和第二同时控制气缸推出，第三开关控制气缸缩进。
所述的图像处理系统为计算机。
步骤4具体如下：
4.1图像处理系统读取封装报告，搜索字符串“Library Reference”，搜索到字符串“Library Reference”时，将“Library Reference”后面一列的字符串保存到字符串数组一中作为对应元器件封装的名称。
4.2在封装报告中搜索字符串“Dimension”，搜索到字符串“Dimension”时，首先使用Labview中的字符串函数选板中的匹配模式函数搜索“Dimension”后面一列字符串的关键字“mm x”,即将匹配模式函数中的正则表达式定义为“mm x”，将匹配模式函数中的“输入字符串”定义为“Dimension”后面一列的字符串，搜索到关键字“mm x”后则输出“Dimension”后面一列且在关键字“mm x”之前的字符串，导入字符串数组二中作为对应元器件封装的长。然后再使用匹配模式函数搜索关键字“mm x”之后的字符串中的关键字“mm”，即将匹配模式函数中的正则表达式定义为“mm”，“输入字符串”定义为第一次使用匹配模式函数时的“子字符串之后”输出端输出的字符串，则第二次使用匹配模式函数时的“子字符串之后”输出端会输出“mm x”和“mm”之间的字符串，“mm x”和“mm”之间的字符串导入到字符串数组三中作为对应元器件封装的宽。搜索完所有元器件封装信息后，即搜索完所有字符串“Dimension”后，将字符串数组一、字符串数组二和字符串数组三的数据导入“封装尺寸.xls”中，“封装尺寸.xls”保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中。
步骤5中读取文件“封装尺寸.xls”和“坐标数据.xls”信息的过程具体如下：
图像处理系统导入“PCB项目名+PCB数据”文件夹后，读取“封装尺寸.xls”中的封装名称、封装长和封装宽参数，输入到数组四中；读取“坐标数据.xls”中的元器件名称、封装名称、元器件横坐标、元器件纵坐标和元器件旋转角度参数，输入到数组五中。将数组五中的封装名称数组列的第一个值与数组四中的封装名称数组列进行循环比较，当封装名称相等时，将元器件名称、封装名称、元器件横坐标、元器件纵坐标、封装长、封装宽和元器件旋转角度参数保存到数组六中，并判断B/90的值，B为元器件旋转角度。
B/90＝0或2时，执行下列公式：
X1＝元器件横坐标-(封装长/2+5)；
Y1＝元器件纵坐标-(封装宽/2+5)；
X2＝元器件横坐标+(封装长/2+5)；
Y2＝元器件纵坐标+(封装宽/2+5)；
B/90＝1或3时，执行下列公式：
X1＝元器件纵坐标-(封装宽/2+5)；
Y1＝元器件横坐标-(封装长/2+5)；
X2＝元器件纵坐标+(封装宽/2+5)；
Y2＝元器件横坐标+(封装长/2+5)；
得到的坐标(X1,Y1),(X2,Y2)，保存到数组七中，其中，(X1,Y1)为检测框左上角点的坐标，(X2,Y2)为检测框右下角点的坐标。当封装名称不相等时，与数组四中的封装名称数组列的下一个值比较。数组五中的封装名称数组列的每个值均与数组四中的封装名称数组列进行循环比较后，得到全部元器件检测框的坐标。将数组七中的坐标输入生成检测框的函数IMAQ Overlay Rectangle VI中，在待测PCB图像上生成检测框。
与现有技术相比，本发明的优点在于：算法更加丰富，功能更加完善，能够降低操作者的工作量，并且提高检测精度。
附图说明
图1为本发明的检测系统组成示意图；
图2为本发明中图像采集系统的结构示意图；
图3为本发明导出PCB绘制图的装配输出文件和元器件封装报告的流程图；
图4为本发明获取检测框数据的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图4所示，基于PCB坐标变换的自动生成AOI元器件检测框方法，具体如下：
步骤1，如图3所示，采用Altium Desiger 15制图软件导出PCB绘制图的装配输出文件和元器件封装报告，具体如下：
1.1在Altium Desiger 15制图软件中导入PCB绘制图的工程，在PCB绘制图上确定一个坐标点，作为元器件的相对位置原点。
1.2在Altium Designer 15软件中将PCB绘制图导出为“.csv”格式的装配输出文件，并将装配输出文件转为文件“坐标数据.xls”,保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中。
1.3通过Altium Designer 15软件在PCB绘制图的工程文件中生成PCB绘制图的元器件封装库，在PCB绘制图的元器件封装库中导出封装报告。
步骤2，构建检测系统。如图1所示，检测系统包括图像采集系统和图像处理系统。图像处理系统为计算机。
如图1和2所示，图像采集系统包括相机201、气缸203、顶端支架207、侧部支架208、箱式光源209、托盘210、底座211、第一开关212、第二开关214和第三开关213；相机201固定在相机固定板202上，相机固定板202固定在顶端支架207顶部，箱式光源209固定在顶端支架207底部；相机201设置在箱式光源209的中心处；顶端支架207固定在两个侧部支架208上，侧部支架208固定在底座211上；底座211内设有四个气缸203，托盘210与四个气缸203的输出轴均固定，托盘210的中心与箱式光源209的中心对齐，且托盘210的面积比箱式光源209底面的面积大；相机201的电源线204与外界电源连接，相机201的USB线205与图像处理系统的USB接口连接，箱式光源209的电源线206与外界电源连接。第一开关212、第二开关214和第三开关213均与图像处理系统连接，图像处理系统控制四个气缸203；第一开关212和第二开关214为启动开关，只有同时被按下时，气缸才会将托盘顶起，第三开关213为停止开关，按下后托盘下降到最底端。
步骤3，将待测PCB放置在托盘上，每种类型的待测PCB都需制作相对应的托盘来固定。按下第一开关212和第二开关214，托盘上升至触碰箱式光源后停止。图像采集系统采集待测PCB图像输出给基于Labview开发的图像处理系统，然后按下第三开关213，降下托盘，取下待测PCB。
步骤4，图像处理系统读取封装报告，并将封装报告的封装数据信息导入文件“封装尺寸.xls”中；“封装尺寸.xls”保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中。具体如下：
4.1图像处理系统读取封装报告，搜索字符串“Library Reference”，搜索到字符串“Library Reference”时，将“Library Reference”后面一列的字符串保存到字符串数组一中作为对应元器件封装的名称。
4.2在封装报告中搜索字符串“Dimension”，搜索到字符串“Dimension”时，首先使用Labview中的字符串函数选板中的匹配模式函数搜索“Dimension”后面一列字符串的关键字“mm x”,即将匹配模式函数中的正则表达式定义为“mm x”，将匹配模式函数中的“输入字符串”定义为“Dimension”后面一列的字符串，搜索到关键字“mm x”后则输出“Dimension”后面一列且在关键字“mm x”之前的字符串，导入字符串数组二中作为对应元器件封装的长。然后再使用匹配模式函数搜索关键字“mm x”之后的字符串中的关键字“mm”，即将匹配模式函数中的正则表达式定义为“mm”，“输入字符串”定义为第一次使用匹配模式函数时的“子字符串之后”输出端输出的字符串，则第二次使用匹配模式函数时的“子字符串之后”输出端会输出“mm x”和“mm”之间的字符串，“mm x”和“mm”之间的字符串导入到字符串数组三中作为对应元器件封装的宽。搜索完所有元器件封装信息后，即搜索完所有字符串“Dimension”后，将字符串数组一、字符串数组二和字符串数组三的数据导入“封装尺寸.xls”中，“封装尺寸.xls”保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中。
步骤5，将存放文件“封装尺寸.xls”和“坐标数据.xls”的文件夹导入图像处理系统中，读取封装尺寸数据和坐标数据生成元器件检测框。读取文件“封装尺寸.xls”和“坐标数据.xls”信息的过程具体如下：
图像处理系统导入“PCB项目名+PCB数据”文件夹后，读取“封装尺寸.xls”中的封装名称、封装长和封装宽参数，输入到数组四中；读取“坐标数据.xls”中的元器件名称、封装名称、元器件横坐标、元器件纵坐标和元器件旋转角度参数，输入到数组五中。将数组五中的封装名称数组列的第一个值与数组四中的封装名称数组列进行循环比较，当封装名称相等时，将元器件名称、封装名称、元器件横坐标、元器件纵坐标、封装长、封装宽和元器件旋转角度参数保存到数组六中，并判断B/90的值，B为元器件旋转角度。
B/90＝0或2时，执行下列公式：
X1＝元器件横坐标-(封装长/2+5)；
Y1＝元器件纵坐标-(封装宽/2+5)；
X2＝元器件横坐标+(封装长/2+5)；
Y2＝元器件纵坐标+(封装宽/2+5)；
B/90＝1或3时，执行下列公式：
X1＝元器件纵坐标-(封装宽/2+5)；
Y1＝元器件横坐标-(封装长/2+5)；
X2＝元器件纵坐标+(封装宽/2+5)；
Y2＝元器件横坐标+(封装长/2+5)；
得到的坐标(X1,Y1),(X2,Y2)，保存到数组七中，其中，(X1,Y1)为检测框左上角点的坐标，(X2,Y2)为检测框右下角点的坐标。当封装名称不相等时，与数组四中的封装名称数组列的下一个值比较。数组五中的封装名称数组列的每个值均与数组四中的封装名称数组列进行循环比较后，得到全部元器件检测框的坐标。将数组七中的坐标输入生成检测框的函数IMAQ Overlay Rectangle VI中，在待测PCB图像上生成检测框。

Claims (3)

1.基于PCB坐标变换的自动生成AOI元器件检测框方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
步骤1，采用Altium Desiger 15制图软件导出PCB绘制图的装配输出文件和元器件封装报告，装配输出文件转为文件“坐标数据.xls”,保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中；
步骤2，构建检测系统；
所述的检测系统包括图像采集系统和图像处理系统；所述的图像采集系统包括相机、气缸、箱式光源、托盘和底座；相机固定在相机固定板上，相机固定板固定在顶端支架顶部，箱式光源固定在顶端支架底部；相机设置在箱式光源的中心处；顶端支架固定在两个侧部支架上，侧部支架固定在底座上；底座内设有四个气缸，托盘与四个气缸的输出轴均固定，托盘的中心与箱式光源的中心对齐，且托盘的面积比箱式光源底面的面积大；相机的电源线与外界电源连接，相机的USB线与图像处理系统的USB接口连接，箱式光源的电源线与外界电源连接；图像处理系统控制四个气缸；
步骤3，将待测PCB放置在托盘上，托盘上升至触碰箱式光源后停止；图像采集系统采集待测PCB图像输出给基于Labview开发的图像处理系统，然后降下托盘，取下待测PCB；
步骤4，图像处理系统读取封装报告，并将封装报告的封装数据信息导入文件“封装尺寸.xls”中；“封装尺寸.xls”保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中；
步骤5，将存放文件“封装尺寸.xls”和“坐标数据.xls”的文件夹导入图像处理系统中，读取封装尺寸数据和坐标数据生成元器件检测框；
所述的图像处理系统为计算机；
步骤4具体如下：
4.1图像处理系统读取封装报告，搜索字符串“Library Reference”，搜索到字符串“Library Reference”时，将“Library Reference”后面一列的字符串保存到字符串数组一中作为对应元器件封装的名称；
4.2在封装报告中搜索字符串“Dimension”，搜索到字符串“Dimension”时，首先使用Labview中的字符串函数选板中的匹配模式函数搜索“Dimension”后面一列字符串的关键字“mm x”,即将匹配模式函数中的正则表达式定义为“mm x”，将匹配模式函数中的“输入字符串”定义为“Dimension”后面一列的字符串，搜索到关键字“mm x”后则输出“Dimension”后面一列且在关键字“mm x”之前的字符串，导入字符串数组二中作为对应元器件封装的长；然后再使用匹配模式函数搜索关键字“mm x”之后的字符串中的关键字“mm”，即将匹配模式函数中的正则表达式定义为“mm”，“输入字符串”定义为第一次使用匹配模式函数时的“子字符串之后”输出端输出的字符串，则第二次使用匹配模式函数时的“子字符串之后”输出端会输出“mm x”和“mm”之间的字符串，“mm x”和“mm”之间的字符串导入到字符串数组三中作为对应元器件封装的宽；搜索完所有元器件封装信息后，即搜索完所有字符串“Dimension”后，将字符串数组一、字符串数组二和字符串数组三的数据导入“封装尺寸.xls”中，“封装尺寸.xls”保存在“PCB项目名+PCB数据”文件夹中。
2.根据权利要求1所述的基于PCB坐标变换的自动生成AOI元器件检测框方法，其特征在于：第一开关、第二开关和第三开关均与图像处理系统连接，第一开关和第二同时控制气缸推出，第三开关控制气缸缩进。
3.根据权利要求1所述的基于PCB坐标变换的自动生成AOI元器件检测框方法，其特征在于：将存放文件“封装尺寸.xls”和“坐标数据.xls”的文件夹导入图像处理系统中，读取封装尺寸数据和坐标数据生成元器件检测框，具体如下：
图像处理系统导入“PCB项目名+PCB数据”文件夹后，读取“封装尺寸.xls”中的封装名称、封装长和封装宽参数，输入到数组四中；读取“坐标数据.xls”中的元器件名称、封装名称、元器件横坐标、元器件纵坐标和元器件旋转角度参数，输入到数组五中；将数组五中的封装名称数组列的第一个值与数组四中的封装名称数组列进行循环比较，当封装名称相等时，将元器件名称、封装名称、元器件横坐标、元器件纵坐标、封装长、封装宽和元器件旋转角度参数保存到数组六中，并判断B/90的值，B为元器件旋转角度；
B/90＝0或2时，执行下列公式：
X1＝元器件横坐标-(封装长/2+5)；
Y1＝元器件纵坐标-(封装宽/2+5)；
X2＝元器件横坐标+(封装长/2+5)；
Y2＝元器件纵坐标+(封装宽/2+5)；
B/90＝1或3时，执行下列公式：
X1＝元器件纵坐标-(封装宽/2+5)；
Y1＝元器件横坐标-(封装长/2+5)；
X2＝元器件纵坐标+(封装宽/2+5)；
Y2＝元器件横坐标+(封装长/2+5)；
得到的坐标(X1,Y1),(X2,Y2)，保存到数组七中，其中，(X1,Y1)为检测框左上角点的坐标，(X2,Y2)为检测框右下角点的坐标；当封装名称不相等时，与数组四中的封装名称数组列的下一个值比较；数组五中的封装名称数组列的每个值均与数组四中的封装名称数组列进行循环比较后，得到全部元器件检测框的坐标；将数组七中的坐标输入生成检测框的函数IMAQ Overlay Rectangle VI中，在待测PCB图像上生成检测框。
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