CN107345789B

CN107345789B - 一种pcb板孔位检测装置及方法

Info

Publication number: CN107345789B
Application number: CN201710548318.7A
Authority: CN
Inventors: 李国强
Original assignee: SHENZHEN QIANGHUA TECHNIC DEVELOPMENT CO LTD
Current assignee: SHENZHEN QIANGHUA TECHNIC DEVELOPMENT CO LTD
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2037-07-06
Also published as: CN107345789A

Abstract

本发明公开一种PCB板孔位检测装置，工作台，光源，采集设备，相机和计算机，待测PCB板放置在工作台上，相机设置在待测PCB板正上方，相机与待测PCB板之间放置光源，光源所发射的光垂直于待测PCB板表面，采集设备设置在相机周围，相机与计算机连接，采集设备与计算机连接。本发明还公开一种PCB板孔位检测方法。本发明涉及机器视觉技术领域，通过对PCB板表面正面打光，形成图像，可以避免未完全打穿的孔无法检测的情形；通过采集PCB板的表面平面度，结合目标PCB板孔位调整相机的位置，利用相机采集PCB板表面图像，通过计算机对PCB板表面图像进行分析处理得到实际孔位位置，提高孔位检测精度。

Description

一种PCB板孔位检测装置及方法

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种PCB板孔位检测装置及方法。

背景技术

自动光学检测是基于机器视觉的新型测试技术，用于PCB板孔位偏差检测的机器视觉测量技术能为钻孔设备提供数据分析，帮助钻孔设备提供商或客户监视钻孔设备的制程能力、改善工艺水平及减少产品报废率。目前，对PCB孔位精度检测大多采用背光光源从PCB板反面进行照射，配合线阵相机从PCB孔中透过的光线来识别孔位，有孔的地方由于透光而成像为白色，无孔的地方由于光线被遮挡而成像成黑色。背光光源配合线阵相机识别孔位的方案虽识别速度快，但检测精度不高，存在以下几点不足：

(1)无法检测未完全打穿的孔。

(2)背光光源或者是北侧PCB板本身表面凸起过高或者凹下过低会引起成像不清晰或者成像改变，进而影响测量精度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高精度的PCB板孔位检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明的另一个目的是提供一种高精度的PCB板孔位检测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种PCB板孔位检测装置，包括：

工作台，用于放置待测PCB板；

光源，用于朝向PCB板表面出射定向光；

采集设备，用于采集PCB板表面平面度；

相机，用于采集PCB板表面图像；

计算机，用于获取目标PCB板表面标准孔位位置、接收所述采集设备采集的、PCB板表面平面度数据、接收所述相机采集的图像信号，调整所述相机和所述采集设备的位置，对接收到的图像进行处理分析得到PCB板表面孔位实际位置；

其中，待测PCB板放置在所述工作台上，所述相机设置在待测PCB板正上方，所述相机与待测PCB板之间放置所述光源，所述光源所发射的光垂直于待测PCB板表面，所述采集设备设置在所述相机周围，所述相机与所述计算机连接，所述采集设备与所述计算机连接。

作为上述方案的进一步改进，所述检测装置还包括透光板，所述透光板放置在所述工作台与待测PCB板之间。

优选的，所述透光板为玻璃板。

优选的，所述相机为面阵相机。

作为上述方案的进一步改进，所述检测装置还包括伺服设备，所述伺服设备分别与所述相机、所述计算机和所述采集设备连接，所述计算机通过所述伺服设备调整采集设备和相机的位置。

作为上述方案的进一步改进，所述采集设备为平面度测绘器。

一种PCB板孔位检测方法，包括：

放置步骤：将PCB板放置在工作台上；

平面度检测步骤：获取PCB板尺寸数据，检测PCB板表面平面度；

获取图像步骤：获取目标PCB板表面标准孔位位置，根据目标PCB板表面标准孔位位置、PCB板的平面度调整相机对PCB板表面的拍摄位置，获取PCB板表面图像；

获取孔位信息步骤：对PCB板表面图像进行图像处理分析获取PCB板表面实际孔位位置，将实际孔位位置与标准孔位坐标进行对比，得到实际孔位位置。

作为上述方案的进一步改进，所述平面度检测步骤具体为：获取PCB板尺寸数据，对PCB板表面网格化得到多个网格，测量每个网格的平面度。

作为上述方案的进一步改进，所述获取图像步骤具体为：获取目标PCB板表面标准孔位位置，根据目标PCB板表面标准孔位位置调整相机拍摄位置，根据网格平面度实时调节相机至PCB板表面的物距，获取PCB表面图像。

本发明的有益效果是：

一种PCB板孔位检测装置，通过对PCB板表面正面打光，形成图像，可以避免未完全打穿的孔无法检测的情形；通过采集PCB板的表面平面度，结合目标PCB板孔位调整相机的位置，利用相机采集PCB板表面图像，通过计算机对PCB板表面图像进行分析处理得到实际孔位位置，提高孔位检测精度。

一种PCB板孔位检测方法，通过对PCB板表面正面打光，形成图像，可以避免未完全打穿的孔无法检测的情形；通过采集PCB板的表面平面度，结合目标PCB板孔位调整相机的位置，利用相机采集PCB板表面图像，通过计算机对PCB板表面图像进行分析处理得到实际孔位位置，提高孔位检测精度。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种PCB板孔位检测装置的结构示意图；

图2是本发明一种PCB板孔位检测方法的流程框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是本发明一种PCB板孔位检测装置的结构示意图，如图1所示，一种PCB板孔位检测装置，包括工作台1、光源2、采集设备3、相机4和计算机5。本实施例中，待测PCB板9放置在工作台1上，相机4设置在待测PCB板9正上方，相机4与PCB板之间放置光源2，光源2朝向PCB板9表面出射定向光。采集设备3安装在相机4周围，采集设备3用于采集PCB板9的表面平面度，本实施例中，采集设备3采用平面度测绘器。相机4用户采集PCB板9表面图像。计算机5与采集设备3连接，用于接收采集设备3采集到的PCB板9的表面平面度数据，计算机5还与相机4连接，用于接收相机4采集到的PCB板9表面图像，计算机5还用于获取目标PCB板表面标准孔位位置，根据目标PCB板表面标准孔位位置、PCB板9的表面平面度数据调整采集设备3和相机4的位置，对接收到的图像进行处理分析得到PCB板表面孔位实际位置。

相机4通过对PCB板9表面进行拍摄，得到PCB板9表面图像，由于采用在待测PCB板9正面打光的形式，相机4拍摄到的图像中，有孔位的位置由于孔位深，光源2发出的光线透过通孔后反射回相机的光线较少或基本没有反射，没有孔位的位置，光源2发出的光线被PCB板9表面反射回相机4上，因此，相机4拍摄得到的图像中，有孔位的位置为暗黑区域，没有孔位的位置为明亮区域，未完全打穿的孔反射回相机的光线偏弱，使得相机得到的图像中未完全打穿的孔的位置为灰色区域，因此，可以避免未完全打穿的孔无法检测的情形。

该检测装置还包括伺服设备7，伺服设备7分别与采集设备3、相机4和计算机5连接，计算机5通过伺服设备7调整采集设备3的位置和相机4的位置。

本实施例中，相机4优选采用面阵相机。采用面阵相机采集到的图像像素精度更高。

作为上述实施例的进一步改进，该检测装置还包括透光板8，透光板8放置在工作台1和PCB板9之间，增加透光板8可以减弱从孔位A透过的光线被工作台反射回来的反射光，增加PCB板成像的对比度，消除反光影响。本实施例中，透光板8采用钢化玻璃板，更为优选的，本实施例中，透光板8靠近PCB板的一面设有增透膜，更有效减弱工作台反射光对PCB板成像的影响。

图2是本发明一种PCB板孔位检测方法的流程框图，如图2所示，一种PCB板孔位检测方法，包括：

放置步骤：将待测PCB板放置在工作台上；

测量孔位步骤：对PCB半表面图像进行图像处理分析得到PCB板表面实际孔位位置，将实际孔位位置与标准孔位位置进行对比。

本实施例中，平面度检测步骤具体为：计算机获取待检测PCB板的尺寸数据，对待测PCB板表面进行网格化得到多个网格，测量每个网格的平面度。具体的，计算机获取每个网格的中心位置，通过控制伺服装置将平面度测试仪移动至该网格上方，对单个网格平面度进行测量得到网格平面度测量值，直至平面度测试仪测量得到待测PCB板表面所有网格平面度测量值，结束平面度检测步骤。

进一步地，获取图像步骤具体为：计算机获取目标PCB板表面标准孔位位置信息，计算机根据目标PCB板表面标准孔位位置，通过伺服设备调整相机快速定位到PCB板待测孔位置的正上方，若该PCB板待测孔位于某个网格内，计算机根据该网格的平面度控制伺服设备实时调节当前相机至PCB板表面的物距(伺服设备带动相机做上/下运动)并成像，获取PCB板表面图像。保证相机成像不受待测PCB板表面凹凸不平的影响，进而实现更高精度成像。

进一步地，测量孔位步骤具体为：对获取的PCB板表面图像进行灰度处理得到灰度图像，有孔位的位置由于孔位深的原因，透过通孔的光线反射回相机的较少或者基本没有反射，没有孔位的位置，光线被PCB板表面反射回相机，因此，得到的灰度图像中，有孔的位置为黑色区域，无孔的位置为明亮区域，未完全打穿的孔为灰色区域。将灰度图像全局灰度平均值作为二值化阈值，对灰度图像进行二值化处理，得到二值化图像，二值化图像中的两侧灰度值不同的像素点作为边界像素点，各边界像素点构成边界像素点集，利用最小二乘拟合圆形方法对边界像素点集中各边界像素点进行拟合，拟合出的圆心为PCB板上待测孔的圆心，拟合出的圆的半径为待测孔的半径，得到PCB板表面实际孔位位置。将PCB板表面实际孔位位置与目标PCB板标准孔位位置进行对比，可以得到每个孔位的偏差、各种误差分布视图等，判断PCB板上空的位置是否符合要求。

作为上述实施例的进一步改进，所述方法还包括步骤：翻转PCB板，重复上述步骤，获取PCB板反面表面图像，得到PCB板反面表面实际孔位位置，比较PCB板正面表面实际孔位位置和PCB板反面表面实际孔位位置是否相对应，进而衡量钻孔的质量。若通孔不完全垂直于板面，则PCB板正面表面实际孔位位置和PCB板反面表面实际孔位位置存在一定的偏差。。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种PCB板孔位检测装置，其特征在于，其包括：

工作台，用于放置待测PCB板；

光源，用于朝向PCB板表面出射定向光；

采集设备，用于采集PCB板表面平面度；

相机，用于采集PCB板表面图像；

计算机，用于获取目标PCB板表面标准孔位位置、接收所述采集设备采集的PCB板表面平面度数据、所述相机采集的图像信号，调整所述相机和所述采集设备的位置，对接收到的图像进行处理分析得到PCB板表面孔位实际位置；

其中，待测PCB板放置在所述工作台上，所述相机设置在待测PCB板正上方，所述相机与待测PCB板之间放置所述光源，所述采集设备设置在所述相机周围，所述相机与所述计算机连接，所述采集设备与所述计算机连接；

所述检测装置还包括伺服设备，所述伺服设备分别与所述相机、所述计算机和所述采集设备连接，所述计算机通过所述伺服设备调整采集设备和相机的位置；

所述伺服设备还用于，根据PCB板的所述表面平面度数据，调整所述相机与所述PCB板表面的物距。

2.根据权利要求1所述的一种PCB板孔位检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括透光板，所述透光板放置在所述工作台与待测PCB板之间。

3.根据权利要求2所述的一种PCB板孔位检测装置，其特征在于，所述透光板为玻璃板。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种PCB板孔位检测装置，其特征在于，所述相机为面阵相机。

5.根据权利要求4所述的一种PCB板孔位检测装置，其特征在于，所述采集设备为平面度测绘器。

6.一种PCB板孔位检测方法，其特征在于，其包括：

放置步骤：将PCB板放置在工作台上；

获取图像步骤：获取目标PCB板表面标准孔位位置，根据PCB板的平面度调整相机对PCB板表面的拍摄位置，获取PCB板表面图像；

测量孔位步骤：对PCB板表面图像进行图像处理分析得到PCB板表面实际孔位位置，将实际孔位位置与标准孔位位置进行对比；

其中，所述平面度检测步骤具体为：获取PCB板尺寸数据，对PCB板表面网格化得到多个网格，测量每个网格的平面度；

所述获取图像步骤具体为：获取目标PCB板表面标准孔位位置，根据网格平面度实时调节相机至PCB板表面的物距，获取PCB表面图像。