CN106996911B - 二维检测锡膏印刷的定位方法 - Google Patents

Abstract

一种二维检测锡膏印刷的定位方法，以二维相机利用标准样本来对待测样本进行定位，包括下列步骤：(a)从标准样本中摘取至少一子模板；(b)使用子模板匹配待测样本以取得对应于子模板的待测区域，并记录对应于待测区域的待测区域位置信息；(c)从子模板中摘取至少一下阶子模板；(d)使用下阶子模板去匹配待测样本的待测区域，以取得对应于下阶子模板的至少一下阶待测区域，并记录对应于下阶待测区域的下阶待测位置信息；(e)当下阶待测区域为待测目标区域时，综合待测区域位置信息及下阶待测位置信息以决定待测目标区域的相对位置信息。

Description

二维检测锡膏印刷的定位方法

技术领域

本发明是有关于一种可供检测锡膏印刷品质的方法，且特别是有关于一种二维检测锡膏印刷的定位方法。

背景技术

目前，于印刷电路板(PCB)印刷锡膏的工艺中，当印刷的锡膏过量而溢出焊点，或者是因印刷网版位置上的偏差造成锡膏偏移焊点时，就可能造成焊点间短路的问题。相对地，当印刷的锡膏量不足或出现漏印锡膏的情形时，就可能造成导脚与印刷电路板无法正常导通的问题。一般来说，当检查出电路板上有不合格的锡膏时，传统上通常是由作业人员以目视的方式对应找出不合格锡膏的位置。然而，由人工来找出不合格的锡膏会受到人为因素的影响。

因此，发展出利用二维(2D)或三维(3D)摄影机进行影像匹配的方式来判别锡膏位置，要辨别印刷电路板上的焊点有无锡膏，可通过光源打光于印刷电路板上并侦测其上的焊点的反射光来加以辨别。传统二维检测锡膏印刷的方法通过单一颜色打光方式，例如照射蓝光于印刷电路板上并侦测其反射光，然而依此方式打光颜色单一，因此无法显示出有无锡膏的明显区分。

若要辨别印刷电路板上的焊点的锡膏厚度，传统上利用三维相机及三维光源来进行检测，依此方式计算精度高，但相对的成本也较高。换言之，利用三维检测方式可精确计算锡膏的高度，但是在实际生产中，并不需要精密计算锡膏的高度，只需要区别锡膏的厚薄即可。但是若是仅使用一般二维相机及光源，则无法辨别锡膏厚薄。

此外，传统上二维或三维检测锡膏印刷常用的方法为单个目标物体的单层匹配定位，然而依此方式会有匹配率低、出现误匹配和无法准确定位目标物体的情形。

发明内容

因此，本发明提出一种二维检测锡膏印刷的定位方法，可解决在现有技术中所遭遇到的上述问题。

本发明的目的在于提出一种二维检测锡膏印刷的定位方法，以二维相机利用标准样本来对待测样本进行定位。定位方法包括下列步骤：(a)从标准样本中摘取至少一子模板；(b)使用至少一子模板匹配待测样本以取得对应于至少一子模板的至少一待测区域，并记录对应于待测区域的一待测区域位置信息；(c)从至少一子模板中摘取至少一下阶子模板；(d)使用至少一下阶子模板去匹配待测样本的待测区域，以取得对应于至少一下阶子模板的至少一下阶待测区域，并记录对应于下阶待测区域的下阶待测位置信息；(e)当下阶待测区域为待测目标区域时，则综合待测区域位置信息及下阶待测位置信息以决定待测目标区域的相对位置信息；如下阶待测区域非待测目标模板，则重复进行步骤(c)至(e)。

在一实施例中，步骤(a)包括：使用该二维相机拍摄一待测标准物以取得该标准样本；摘取该标准样本中信息量较大的区域作为一匹配区域；记录该匹配区域的位置信息；以及自该匹配区域中摘取该至少一子模板。

在一实施例中，步骤(b)包括：使用该二维相机拍摄一待测物以取得该待测样本；以及使用该至少一子模板去搜索该待测样本中与该至少一子模板相似的区域，以作为该待测位置区域。

在一实施例中，该方法使用红绿蓝三色组合光照射于该待测样本上，并通过判断该待测样本的反射光颜色来辨别该待测样本上的锡膏位置是否有无锡膏。

在一实施例中，该方法利用使用红绿蓝三色组合光照射于该待测样本上，并通过判断该待测样本上的锡膏的反射光颜色来辨别锡膏的厚度。

在一实施例中，步骤(b)更包括通过几何坐标与像素坐标的转换，把该至少一子模板的几何位置信息映射到该待测样本上，以取得对应于该待测区域的该待测区域位置信息。

在一实施例中，步骤(a)包括：确定该标准样本中需检测的目标的一第一数目；参考该第一数目对该标准样本进行一第一区域划分；以及依该第一区域划分的结果从该标准样本中摘取该至少一子模板。

在一实施例中，步骤(c)包括：参考该第一数目对该至少一子模板进行一第二区域划分；以及依该第二区域划分的结果从该至少一子模板中摘取该至少一下阶子模板。

在一实施例中，步骤(d)包括：使用该至少一下阶子模板去搜索该待测区域位置信息；以及通过几何坐标与像素坐标的转换，把该至少一下阶子模板的几何位置信息映射到该待测影像上，以取得对应于该下阶待测区域的该下阶待测位置信息。

本发明的附加特征及优点将于随后的描述中加以说明使其更为明显，或者可经由本发明的实践而得知。本发明的其他目的及优点将可从本案说明书与权利要求书以及附加附图中所述结构而获得实现与达成。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的二维检测锡膏印刷的定位方法的流程图；

图2A至图2H为本发明的二维检测锡膏印刷的范例示意图。

主要元件符号说明：

10标准样本

12、14、16极性元件

20待测样本

22、23待测区域

31、32、33下阶待测区域

41方框

100、110子模板

101、102、111下阶子模板

120、121待测目标区域

具体实施方式

本发明提供一种二维检测锡膏印刷的定位方法，较佳以二维相机利用标准样本来对待测样本进行定位。在较佳实施例中，可以本发明进行检测的对象或样本包含电路板、各式芯片或其他电子元件。

本发明的二维检测锡膏印刷的定位方法是对多个同类目标采用多阶匹配进行跟踪定位，不仅可即时检测流水线视频中的自动光学检测(Automated Optical Inspection，AOI)区域，更能准确定位其目标物体的位置。在以下实施例中是以显卡自动光学检测(VGAAOI)的检测为例，可有效检测VGA电路板中多个极性元件的极性位置，然并不以此为限。此外，本发明较佳通过红光与蓝光分别打光于电路板上，且更佳是通过红绿蓝三色组合光打光于电路板上来侦测光源反射程度及颜色深度，进而可有效辨别电路板上有无锡膏及锡膏厚度。

请同时参照图1及图2A至图2H，图1为本发明较佳实施例的二维检测锡膏印刷的定位方法的流程图，以及图2A至图2H为本发明的二维检测锡膏印刷的范例示意图。

本发明提出的二维检测锡膏印刷的定位方法，利用标准样本来对待测样本进行定位。首先，在步骤S1，确定标准样本10，如图2A所示。在较佳实施例中，确定标准样本10的步骤包括先使用二维相机拍摄一待测标准物以取得对应于待测标准物的一标准影像做为标准样本10，其中待测标准物例如是显示卡或其他待测电路板，而待测标准物的标准影像较佳通过照射红绿蓝三色组合光于待测标准物上并经由二维相机拍摄取得。然后，摘取标准样本10中信息量较大的区域作为搜索待测样本的匹配区域，其区域的特点是在标准样本10的影像中很难找到与之相似的第二块区域，并记录该匹配区域的位置信息，其中信息量较大的区域是指该区域内包含有较多的电子元件。

接着，在步骤S2，获取待测样本20，较佳通过照射红绿蓝三色组合光于另一待测物上并经由二维相机拍摄取得，如图2B所示。在较佳实施例中，获取待测样本20的步骤包括由于标准样本10与待测样本20分别经红绿蓝三色组合光照射，故较佳是先将标准样本10与待测样本20均进行灰度化处理，以取得标准样本10与待测样本20的灰度图像。然后，在灰度图像的基础上进行匹配，用选取的标准样本10中的匹配区域去搜索待测样本20中与之相似的区域，例如使用影像辨识方法去比对标准样本10的标准影像中的匹配区域和待测样本20的影像较为相似的区域。

当使用标准样本10的匹配区域去搜索及匹配待测样本20中与之相似的区域时，若匹配率小于一预设值例如0.85(此数值可由使用者设定)，则释放当前影像，亦即不对其进行后续匹配定位，接着匹配下一帧影像。换言之，若匹配率不到此预设值，即因两者差距过大而判断可能非同类型待测物或有瑕疵而放弃本张影像。前述匹配率是指标准样本10的匹配区域和待测样本20的相似区域两者比较后的相似程度；反之，若匹配率大于预设值例如0.85，则把当前影像作为待测样本20，并通过几何坐标与像素坐标的转换，把标准样本10中匹配区域的几何位置信息映射到待测样本20上，以定位待测样本20的位置，进而为下面待测目标的准确定位做准备。

随后，在步骤S3，从标准样本10中摘取至少一子模板，如图2C所示。在较佳实施例中，从标准样本10中摘取至少一子模板的步骤包括在待测目标搜索定位之前，并在确定待测样本20中有多少个待测目标(例如极性元件)的情况下，将标准样本10划分为N个子模板，其中N为大于等于1的正整数，亦即对标准样本10进行区域划分，而对标准样本10进行区域划分的方法可以是由使用者手动或由预设程序自动来进行。接着，从标准样本10中摘取多个子模板，而子模板中可以含有单个或多个待测目标，其中从标准样本10中摘取多个子模板的方法可以是由使用者手动或由预设程序自动来进行。在一实施例中，可以根据待测目标(例如极性元件)的数目以及其相应位置自行考虑划分为几个模板子区域。在一实施例中，如图2C所示，标准样本10中有三个同类极性元件12、14与16，其中极性元件12、14与16包括但不限于电容器，对其进行区域划分，并根据其零件的相应位置，将极性元件12与14划分为子模板100，以及将极性元件16划分为子模板110，并记录每个子模板100与110在标准样本10中的待测区域位置信息。

接着，在步骤S4，使用子模板100与110去匹配或比对待测样本20，如图2D所示。在较佳实施例中，本步骤包括当所获取的待测物的待测影像被作为待测样本20时，子模板100与110会自动搜索匹配待测样本20中所对应的区域，并依据子模板100与110的位置信息把相应的区域摘取出来，以获得对应子模板100与110的至少一待测区域，如图2D中的待测区域22与23，然后记录对应于待测区域22与23的待测区域位置信息。进一步来说，可通过几何坐标与像素坐标的转换，把子模板100与110的几何位置信息映射到待测样本20的待测影像上，以取得对应于待测区域22与23的待测区域位置信息。

然后，在步骤S5，从子模板100与110中摘取至少一下阶子模板，如图2E所示。在较佳实施例中，本步骤包括以子模板100与110为基础，然后进行下阶子模板的设定，亦即把包含检测目标的区域再次分解；然而，其分解过程较佳仍是依据每个子模板100与110中待测目标数量及其在上一阶模板中相对位置进行确定。如图2E所示，子模板100中有两个极性元件12与14，则应将含有这两个极性元件12与14的子模板100再次分解并做为下阶子模板101与102。而子模板110中只含有一个极性元件16，则可不变或在子模板110中选取包含极性元件16的部分区域作为下阶子模板111，并记录其在子模板100与110中相应的位置信息。

接着，在步骤S6，使用下阶子模板101、102与111去匹配待测样本20的待测区域22与23，以取得对应于下阶子模板101、102与111的至少一下阶待测区域31、32与33，并记录对应于下阶待测区域31、32与33的下阶待测位置信息，如图2F所示。在较佳实施例中，本步骤包括用设定的下阶子模板101、102与111去搜索匹配对应的待测样本20的待测区域22与23，以取得对应于下阶子模板101、102与111的至少一下阶待测区域，如图2F中的下阶待测区域31、32与33，并记录对应于下阶待测区域31、32与33的下阶待测位置信息。进一步来说，可通过几何坐标与像素坐标的转换，把下阶子模板101、102与111的几何位置信息映射到待测样本20的待测影像上，以取得对应于下阶待测区域31、32与33的下阶待测位置信息。

接着，进入步骤S7，判断下阶待测区域31、32与33是否为待测目标区域，其中待测目标区域为使用者经由操作界面手动操作标示或是由预设程序自动标示所要检测的区域位置，而判断下阶待测区域31、32与33是否为待测目标区域的方法为使用下阶待测区域31、32与33的下阶待测位置信息去比对待测目标区域的待测区域位置信息来判断两者是否相同。

当下阶待测区域31、32与33为待测目标区域时，则进入步骤S8，综合待测区域位置信息及下阶待测位置信息以决定待测目标区域的一相对位置信息。换言之，要判断下阶待测区域31、32与33是否为待测目标区域，需将上述待测区域位置信息和下阶待测位置信息进行比对分析，再根据分析结果来决定是否纪录待测目标区域的相对位置信息。

若下阶待测区域31、32与33非待测目标区域，则回到步骤S5并重复进行步骤S5至S7，直到下阶待测区域31、32与33为待测目标区域后才进入步骤S8。举例来说，若使用者是要定位每个待测目标的具体位置，如图2G所示的极性元件12，则可由使用者经由操作界面手动操作标示或是由预设程序自动标示每一个待测目标区域，例如待测目标区域121，然后设定包含待测目标如极性元件12的下阶子模板101，亦即从下阶子模板101中摘取极性元件12所对应的区域作为待测目标区域121，并记录其下阶待测位置信息。

然后，如图2H所示，以下阶待测区域31为例，使用待测目标区域121搜索匹配待测样本20的下阶待测区域31，并可通过几何坐标与像素坐标的转换，把其位置信息映射到相应的待测样本20上，并依据前述位置信息用方框如图2H中的方框41将每一个待测目标划分出来，依此即可达到单个待测目标的定位。

依照上述本发明的二维检测锡膏印刷的定位方法，较佳是利用红绿蓝三色组合光方式打光，进而可有效准确定位目标及辨别有无锡膏和锡膏厚度。以辨别有无锡膏来说，本发明通过一定比例调和三色光源包括红绿蓝三种颜色光，使得锡膏、露铜、表面漆在影像感应器(例如CCD或CMOS感应元件)采集的图像中呈现明显的区分。举例来说，经由本发明的组合光方式打光，可使锡膏呈现蓝色、露铜呈现红色以及表面漆呈现淡蓝色的明显区分。另一方面，以辨别锡膏厚度来说，本发明通过一定比例颜色调和，使锡膏的厚度在CCD采集的图像中，可呈现明显的不同颜色深度反射程度，不同厚度的锡膏对于光源反射的颜色深度不同。举例来说，经由本发明的组合光方式打光，可使锡薄呈现淡蓝色、正常厚度的锡膏呈现蓝色以及锡厚呈现深蓝色的明显区分。若进一步观察其反色处理后的对比图像，更可发现锡薄呈现暗红色、正常厚度的锡膏呈现淡绿色以及锡厚呈现淡黄色的明显区分。

综上，传统方式使用3D相机检测，而本发明是使用2D相机配合组合光方式检测，因此本发明所需的检测设备成本更为低廉。此外，依照本发明的二维检测锡膏印刷的定位方法，更具有高匹配率及可准确定位目标的优点。

在不脱离本发明的精神或范围内，本领域技术人员可对本发明做各种修饰与变化。因此，在权利要求及其均等的范围内进行各种修饰与变化均包含于本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种二维检测锡膏印刷的定位方法，以一二维相机利用一标准样本来对一待测样本进行定位，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)从该标准样本中摘取至少一子模板；

(b)使用该至少一子模板匹配该待测样本以取得对应于该至少一子模板的至少一待测区域，并记录对应于该待测区域的一待测区域位置信息；

(c)从该至少一子模板中摘取至少一下阶子模板；

(d)使用该至少一下阶子模板去匹配该待测样本的该待测区域，以取得对应于该至少一下阶子模板的至少一下阶待测区域，并记录对应于该下阶待测区域的一下阶待测位置信息；

(e)当该下阶待测区域为一待测目标区域时，则综合该待测区域位置信息及该下阶待测位置信息以决定该待测目标区域的一相对位置信息；如该下阶待测区域非该待测目标模板，则重复进行步骤(c)至(e)；

其中，步骤(b)更包括通过几何坐标与像素坐标的转换，把该至少一子模板的几何位置信息映射到该待测样本上，以取得对应于该待测区域的该待测区域位置信息。

2.如权利要求1所述的二维检测锡膏印刷的定位方法，其特征在于，步骤(a)包括：

使用该二维相机拍摄一待测标准物以取得该标准样本；

摘取该标准样本中信息量较大的区域作为一匹配区域；

记录该匹配区域的位置信息；以及

自该匹配区域中摘取该至少一子模板。

3.如权利要求2所述的二维检测锡膏印刷的定位方法，其特征在于，步骤(b)包括：

使用该二维相机拍摄一待测物以取得该待测样本；以及

使用该至少一子模板去搜索该待测样本中与该至少一子模板相似的区域，以作为该待测位置区域。

4.如权利要求3所述的二维检测锡膏印刷的定位方法，其特征在于，该方法使用红绿蓝三色组合光照射于该待测样本上，并通过判断该待测样本的反射光颜色来辨别该待测样本上的锡膏位置是否有无锡膏。

5.如权利要求3所述的二维检测锡膏印刷的定位方法，其特征在于，该方法利用使用红绿蓝三色组合光照射于该待测样本上，并通过判断该待测样本上的锡膏的反射光颜色来辨别锡膏的厚度。

6.如权利要求2所述的二维检测锡膏印刷的定位方法，其特征在于，步骤(a)包括：

确定该标准样本中需检测的目标的一第一数目；

参考该第一数目对该标准样本进行一第一区域划分；以及

依该第一区域划分的结果从该标准样本中摘取该至少一子模板。

7.如权利要求6所述的二维检测锡膏印刷的定位方法，其特征在于，步骤(c)包括：

参考该第一数目对该至少一子模板进行一第二区域划分；以及

依该第二区域划分的结果从该至少一子模板中摘取该至少一下阶子模板。

8.如权利要求1所述的二维检测锡膏印刷的定位方法，其特征在于，步骤(d)包括：

使用该至少一下阶子模板去搜索该待测区域位置信息；以及

通过几何坐标与像素坐标的转换，把该至少一下阶子模板的几何位置信息映射到待测影像上，以取得对应于该下阶待测区域的该下阶待测位置信息。