CN107860773A - 用于pcb的自动光学检测系统及其校正方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于PCB的自动光学检测系统及其校正方法，通过设置在系统中的步进电机控制线阵相机及镜头移动，同时，采集每个实时位置处的光栅玻璃图像，再根据图像的对焦评价函数，确定线阵相机的最佳位置，完成自动对焦过程；再根据最佳位置处光栅玻璃图像的实际分辨率和目标分辨率的偏差，实现分辨率的自动切换。重复自动对焦与和自动切换分辨率的过程，即可获得线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

Description

用于PCB的自动光学检测系统及其校正方法

技术领域

本申请涉及光学检测技术领域，尤其涉及用于PCB的自动光学检测系统及其校正方法。

背景技术

PCB板(印制电路板，printed circuit board)是以绝缘板为基材，切成一定尺寸后，在其上附至少一个导电图形，并设置孔，如元件孔、紧固孔、金属化孔等，用来代替以往的用于装配电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。随着电子技术的发展，PCB板的线宽、间距以及焊盘等越来越细小，已到几十微米级，复合层数最高已达到60层。传统的质检方法，如人工目测和针床在线检测，已远远不能满足当前工艺技术水平和产品量的需求。

图1示出一种用于检测PCB板的自动光学检测系统，系统包括二维平台1、线阵相机2、镜头3、光源4、图像处理器5、固定架6、第一调节机构11、第二调节机构21以及第三调节机构31；二维平台1通过第一调节机构11与固定架连接，用于放置及固定待检测PCB板和光栅玻璃板；线阵相机2通过第二调节机构21与固定架连接，镜头3通过第三调节机构31与固定架6连接，线阵相机2与镜头3用于采集待检测PCB板的图像；光源4用于照射待检测PCB板；图像处理器5用于处理采集到的图像。检测前，先根据待检测PCB板的线宽，确定图像采集分辨率，再根据经验公式计算出该分辨率下线阵相机2和镜头3的理论位置。检测时，将待检测PCB板固定于二维平台1上，通过第二调节机构21和第三调节机构31将线阵相机2和镜头3调节到理论位置，经过对线阵相机2与镜头3的相对位置反复微调后，实现系统的对焦，再通过线阵相机2和镜头3采集该分辨率下待检测PCB板的清晰图像，有图像处理器处理采集到的图像，得到检测结果。

本领域技术人员公知，应根据待检测PCB板的线宽，确定图像采集分辨率，这是因为，如果待检测PCB板线宽较大，应降低分辨率以提供检测效率，如果待检测PCB板线宽较小，应提高分辨率以提高检测精度，这就意味着，在对批量PCB板的实际检测过程中，需要根据待检测PCB板线宽的变化，实时切换图像采集分辨率，而每一次切换分辨率都伴随着调焦校正的过程。然而，由图1所示系统和前述内容可知，现有校正方法均是人工通过第一调节机构11、第二调节机构21以及第二调节机构31来调整二维平台1(待检测PCB板)、线阵相机2以及镜头3三者之间的相对位置，从而实现系统的光学校正。这种校正方法，不仅检测效率低下，还会由于操作人员的主观因素产生检测误差，另外，系统中部件的往复机械运动产生的系统误差也难以通过上述校正方法消除。

因此，如何通过快速、精确地对用于检测PCB板的自动光学检测系统进行校正，以提高系统对多样化的PCB板的检测效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了用于PCB的自动光学检测系统及其校正方法，以解决如何通过快速、精确地对用于检测PCB板的自动光学检测系统进行校正，以提高系统对多样化的PCB板的检测效率的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法，其特征在于，包括：

在所述PCB的自动光学检测系统中设置步进电机；

通过步进电机控制线阵相机及镜头移动，以及，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像；

根据所述光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

进一步地，所述通过步进电机控制线阵相机及镜头移动，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像，包括：

确定线阵相机的移动步长S和移动方向F；

固定镜头，控制线阵相机自当前位置X_j处，以所述移动步长S沿所述移动方向F开始移动；其中，j为线阵相机每次移动的起始位置编号；

采集与线阵相机实时位置X_ji对应的光栅玻璃图像，S＝|X_ji-X_j(i-1)|；其中，i为线阵相机的实时位置编号。

进一步地，所述根据光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置，包括：

确定光栅玻璃图像的对焦评价函数在线阵相机实时位置X_ji处的导数值；

根据所述导数值，改变线阵相机的移动方向S和移动步长F；

当改变后的移动步长S小于预设阈值时，确定线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；

如果线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值在预设范围内，确定镜头的当前位置及线阵相机当前位置X_jF为满足目标分辨率的目标位置。

进一步地，所述根据光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置，包括：

确定使对焦评价函数的导数值为0的线阵相机实时位置X_jF1；

确定线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；

如果线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值在预设范围内，确定镜头的当前位置及线阵相机当前位置X_jF为满足目标分辨率的目标位置。

进一步地，所述方法还包括：

如果线阵相机在X_jF处或X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值未在预设范围内，根据所述差值确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的理论目标位置；

控制所述线阵相机及镜头移动到所述理论目标位置。

进一步地，所述根据导数值，改变线阵相机的移动方向S和移动步长F，包括：

判断对焦评价函数在线阵相机当前位置X_jn处的导数值和在上一个位置X_j(n-1)处的导数值是否异号；其中，2≤n≤i的最大值；

如果对焦评价函数在线阵相机当前位置X_jn处的导数值和在上一个位置X_j(n-1)处的导数值异号，令S＝0.5S，令F＝-F。

进一步地，所述方法还包括：

根据目标分辨率，确定线阵相机及镜头的理论位置；所述线阵相机的理论位置为线阵相机第一次移动的起始位置X₁；

控制线阵相机及镜头移动到所述理论位置。

进一步地，所述光栅玻璃图像包括数个横向间隔设置的圆点目标，以及，按照下述步骤确定光栅玻璃图像的实际分辨率：

采用Blob分析算法，确定所述圆点目标的圆心位置；

选取位于光栅玻璃图像中横向两端的两个圆点目标，计算两个圆点目标的圆心位置的像素距离D_pix；

根据光栅玻璃图像中圆点目标的数目，确定所述位于光栅玻璃图像中横向两端的两个圆点目标的圆心位置的实际距离D_acu；

根据式Res＝D_pix/D_acu，确定光栅玻璃图像的实际分辨率Res。

进一步地，所述方法还包括：将目标分辨率下的线阵相机及镜头的位置数据存储于数据库中。

另一方面,本申请还提供一种用于PCB的自动光学检测系统，包括：二维平台、线阵相机、镜头、光源、控制器、固定架以及第一调节机构；二维平台通过第一调节机构与固定架连接，用于放置及固定目标物体，所述目标物体包括待检测PCB板和光栅玻璃板；线阵相机与镜头用于采集目标物体图像；光源用于照射目标物体；所述控制器与所述光源连接，控制光源的照射亮度；所述控制器还用于处理采集到的目标物体图像；

还包括高精度丝杠和步进电机；所述镜头和所述线阵相机通过所述高精度丝杠与所述固定架连接；所述步进电机通过电机驱动装置与所述高精度丝杠连接；

所述控制器与所述步进电机连接；

所述控制器，还用于通过步进电机控制线阵相机及镜头移动，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像；

根据所述光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

由以上技术方案可知，本申请提供的用于PCB的自动光学检测系统及其校正方法，通过设置在系统中的步进电机控制线阵相机及镜头移动，同时，采集每个实时位置处的光栅玻璃图像，再根据图像的对焦评价函数，确定线阵相机的最佳位置，完成自动对焦过程；再根据最佳位置处光栅玻璃图像的实际分辨率和目标分辨率的偏差，实现分辨率的自动切换。重复自动对焦与和自动切换分辨率的过程，即可获得线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

本申请技术方案在实际应用中，根据待测PCB板的线宽，确定目标分辨率，将线阵相机及镜头移动到经自动校正得到的目标分辨率对应的位置后，即可获得该分辨率下PCB板清晰图像，提高校正精度和校正效率，从而提高系统对多样化的PCB板的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种用于检测PCB板的自动光学检测系统示意图；

图2为申请根据一示例性实施例示出的一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法流程图；

图3为本申请根据一示例性实施例示出的一种用于PCB的自动光学检测系统示意图；

图4为光栅玻璃板示意图；

图5为本申请根据一示例性实施例示出的另一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法流程图；

图6为对焦评价函数示意图；

图7为本申请根据一示例性实施例示出的又一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法流程图；

图8为本申请根据一示例性实施例示出的又一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法流程图；

图9为本申请根据一示例性实施例示出的又一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法流程图；

图10为申请根据另一示例性实施例示出的一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法流程图。

图示说明：1-二维平台；11-第一调节机构；21-第二调节机构；31-第三调节机构；2-线阵相机；3-镜头；4-光源；5-图像处理器；6-固定架；7-控制器；8-高精度丝杠；9-步进电机。

具体实施方式

图2为本申请根据一示例性实施例示出的一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法流程图。图3为本申请根据一示例性实施例示出的一种用于PCB的自动光学检测系统，该系统包括：二维平台1、线阵相机2、镜头3、光源4、控制器7、固定架6以及第一调节机构11；二维平台1通过第一调节机构11与固定架6连接，用于放置及固定目标物体，所述目标物体包括待检测PCB板和光栅玻璃板；线阵相机2与镜头4用于采集目标物体图像；光源4用于照射目标物体；所述控制器7与所述光源4连接，控制光源4的照射亮度；所述控制器7还用于处理采集到的目标物体图像；

与现有技术相比，图3所示的系统还包括高精度丝杠8和步进电机9；镜头3和线阵相机2通过高精度丝杠8与固定架6连接；步进电机9通过电机驱动装置与高精度丝杠8连接；控制器7与步进电机9连接；

通过上述结构的系统，图2所示的一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法包括：

步骤S01，在所述PCB的自动光学检测系统中设置步进电机；

步骤S02，通过步进电机控制线阵相机及镜头移动，以及，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像；

本申请技术方案以图4所示的光栅玻璃板为目标物体，而不是PCB板。光栅玻璃板上规则设置的圆点，有利于计算图像的实际分辨率，从而获得系统的当前分辨率，分辨率的计算结果越准确，越能保证校正的准确度。根据PCB板的线宽确定目标分辨率，将目标分辨率输入至控制器7，作为校正目标。校正开始前，将光栅玻璃板固定在二维平台1上，通过第一调节机构11调整二维平台1，使光栅玻璃板、线阵相机2、镜头3以及光源4的中心线位于同一竖直中轴线上，打开光源4。

值得注意的是，本申请涉及的所有控制动作，例如，控制线阵相机及镜头的移动和重置，均由控制器7通过控制步进电机9及与步进电机9连接的高精度丝杠实现。

步进电机对线阵相机及镜头的控制模式包括两种，其一是在进行对焦过程时，固定镜头，控制线阵相机以某一步长沿某一方向移动，此时，线阵相机每移动一个步长的距离，停留的位置为线阵相机的实时位置；其二是，在进行切换分辨率过程时，控制线阵相机和镜头同时移动到经计算得到的位置。在上述对焦过程中，线阵相机每次在某一个实时位置停留后，在该实时位置处采集光栅玻璃的图像，得到所述的与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像。

参阅图5，在一些实施例中，步骤S02的具体实现步骤包括：

步骤S110，确定线阵相机的移动步长S和移动方向F；

线阵相机2及镜头3的移动方向主要包括两种，其一是竖直向下，其二是竖直向上，且向上移动和向下移动的路径在一条直线上。根据目标分辨率及线阵相机及镜头的当前位置，可以确定每个自动对焦过程线阵相机每次的移动步长和移动方向。

步骤S120，固定镜头，控制线阵相机自当前位置X_j处，以所述移动步长S沿所述移动方向F开始移动；其中，j为线阵相机每次移动的起始位置编号；步骤S130，采集与线阵相机实时位置X_ji对应的光栅玻璃图像，S＝|X_ji-X_j(i-1)|；其中，i为线阵相机的实时位置编号。

线阵相机2自当前位置X_j处，沿移动方向F开始移动，每移动步长S的长度，停止，采集二维平台1上光栅玻璃板的图像。本申请称线阵相机2每次停留的位置为线阵相机2的实时位置，每次采集的图像与其所处的实时位置相对应。i作为标记线阵相机的实时位置编号，实际上，也可以表示移动次数，例如，自当前位置X_j处，第1次移动后，停止的位置X_j1，第i次移动后，停止的位置为X_ji。基于此，线阵相机的两个相邻的实时位置的坐标之差的绝对值应为移动步长，这种等量关系在步骤S130中，可表示为S＝|X_ji-X_j(i-1)|。

另外，为了提高校正的效率，在本申请的另一些实施例中，在上述步骤S02之前，校正方法还包括，根据目标分辨率，确定线阵相机及镜头的理论位置；所述线阵相机的理论位置为线阵相机第一次移动的起始位置X₁；

以及，控制线阵相机及镜头移动到所述理论位置。

可以理解的是，根据目标分辨率，可以计算出线阵相机及镜头满足该目标分辨率的理论位置，需要说明的是，线阵相机及镜头的位置包括，属于线阵相机的理论位置和属于镜头的理论位置。在自动对焦之前，预先将线阵相机及镜头移动到理论位置，能够提高校正效率。

步骤S03，根据所述光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

由于针对不同线宽尺寸的PCB板，需采集不同分辨率下的清晰图像，才能兼顾检测效率和检测精度，例如，如果待测PCB板线宽较大，应降低分辨率以保证检测效率，如果待测PCB板线宽较小，应提高分辨率以保证检测精度。这是因为，采集的图像分辨率越高，检测精度越高，而后续图像处理过程的耗时越长，反之，检测精度越低，后续图像处理过程耗时越短，因此，针对不同线宽尺寸的PCB板有必要切换分辨率。

以线阵相机实时位置为自变量，以光栅玻璃图像的高频成分量为因变量，拟合可以得到光栅玻璃图像的对焦评价函数。根据数字图像处理理论，信号或图像的能量大部分集中在幅度谱的低频或中频段，但图像轮廓的锐度和细节丰富程度取决于图像的高频成分量。一帧图像中的高频成分量被称为对焦评价函数，自动对焦的过程就是求取对焦评价函数最大值的过程。当图像清晰时，图像细节丰富，高频分量多。

可以理解的是，准焦位置处的高频成分含量最高，图像的清晰度最高。线阵相机2在逐渐靠近准焦位置的过程中，采集到的图像的高频成分量应越来越高，图像越来越清晰，如果线阵相机到达准焦位置后，仍继续按原方向运动，将逐渐远离准焦位置，采集到的图像的高频成分量会越来越少，图像的清晰度逐渐下降。基于这种原理，继续参阅图5，在步骤S03中，根据所述光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置的步骤包括：

步骤S140，确定光栅玻璃图像的对焦评价函数在线阵相机实时位置X_ji处的导数值；

步骤S150，根据所述导数值，改变线阵相机的移动方向S和移动步长F；

对焦评价函数的因变量(高频成分量)表征图像的清晰度，而对焦评价函数的导数值则表征图像清晰度的变化趋势。参阅图6，在相机从X轴左侧的远焦处以一定步长逐渐向准焦处移动的过程中，高频成分量逐渐升高，采集到的图像逐渐清晰，导数值为正；但是，由于线阵相机是以一定的移动步长进行移动，当其由第i个实时位置移动到第i+1个实时位置时，可能已经错过准焦位置，也就是说准焦位置位于第i个实时位置与第i+1个实时位置之间，然而也并不排除准焦位置与第i个实时位置重合的可能性。而当线阵相机已越过准焦位置时，与在上一个实时位置处采集到的图像的相比，图像的清晰度可能会下降，但是可以确定的是，对焦评价函数的导数值为负。因此，在步骤S150中，根据所述导数值，改变线阵相机的移动方向和移动步长；

具体的，参阅图7，在步骤S151中，判断对焦评价函数在线阵相机当前位置X_jn处的导数值和在上一个位置X_j(n-1)处的导数值是否异号；其中，2≤n≤i的最大值；

在步骤S152中，如果对焦评价函数在线阵相机当前位置X_jn处的导数值和在上一个位置X_j(n-1)处的导数值异号，令S＝0.5S，令F＝-F。

如果对焦评价函数在线阵相机当前位置处的导数值和在上一个位置处的导数值异号，说明图像清晰度的变化趋势发生变化，由“逐渐增大”的变化趋势变成“逐渐减小”的变化趋势，线阵相机已错过准焦位置，此时，需改变线阵相机的移动方向。改变移动方向后，如果还以上一次移动的步长移动，将回到上一次的停留位置，因此，在本申请技术方案中，改变移动方向后，还将步长改变为上一次移动的步长的一半。然而，由于通过步进电机控制线阵相机移动时，由于步进电机的灵敏度和灵敏限等因素的限制，线阵相机的移动具有最小步长，因此，改变移动方向后，是否按照改变后的方向继续移动线阵相机，还取决于改变后的移动步长与最小步长的大小关系。

具体的，在步骤S160中，当改变后的移动步长S小于预设阈值时，确定线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；

从图4可以看出，光栅玻璃图像包括数个横向间隔设置的圆点目标；基于此，本申请技术方案采用图8所示步骤确定光栅玻璃图像的实际分辨率：

步骤S210，采用Blob分析算法，确定所述圆点目标的圆心位置；

欲通过采集到的光栅玻璃图像，计算出系统当前的分辨率，首先必须完成对图像中各种元素的提取和识别。本申请技术方案采用Blob分析完成这一操作。Blob分析(BlobAnalysis)是对图像中相同像素的连通域进行分析，该连通域称为Blob。Blob分析工具可以从图像背景中分离出目标，并计算出目标的数量、位置、形状、方向和大小，还可以提供相关斑点间的拓扑结构。在处理过程中，不是对单个像素逐一分析，而是对图像的行进行操作。

本申请技术方案将光栅玻璃图像上间隔为20mm的单个圆点周围的矩形设为感兴趣区域，并在此区域执行Blob分析，再根据目标的圆度确定图像中的各个圆点，以及圆点圆心的准确位置。

步骤S220，选取位于光栅玻璃图像中横向两端的两个圆点目标，计算两个圆点目标的圆心位置的像素距离D_pix；

为了减小计算误差，选择图像中距离最远的两个圆点目标，也即位于图像中横向两端的两点圆点目标，计算这两个圆点目标的圆心位置的像素距离D_pix。

步骤S230，根据光栅玻璃图像中圆点目标的数目，确定所述位于光栅玻璃图像中横向两端的两个圆点目标的圆心位置的实际距离D_acu；

步骤S240，根据式Res＝D_pix/D_acu，确定线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率Res。

采用上述步骤，确定X_jF位置处光栅玻璃图像的实际分辨率后，在步骤S170中，如果线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值在预设范围内，确定镜头的当前位置及线阵相机当前位置X_jF为满足目标分辨率的目标位置。

参阅图9，在另一些实施例中，所述根据光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置，包括：

步骤S310，确定使对焦评价函数的导数值为0的线阵相机实时位置X_jF1；

步骤S320，确定线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；

步骤S330，如果线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值在预设范围内，确定镜头的当前位置及线阵相机当前位置X_jF为满足目标分辨率的目标位置。

在上述实施例中，步骤S170之后，校正方法还包括步骤S180，如果线阵相机在X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值未在预设范围内，根据所述差值确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的理论目标位置；

以及步骤S190，控制所述线阵相机及镜头移动到所述理论目标位置。

在上述实施例中，步骤S320之后，校正方法还包括步骤S340，如果线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值未在预设范围内，根据所述差值确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的理论目标位置；

以及步骤S350，控制所述线阵相机及镜头移动到所述理论目标位置。

需要说明的是，控制线阵相机及镜头移动到理论目标位置后，理论目标位置可能并非对焦后的最为靠近准焦位置的位置，在本申请技术方案中，该理论目标位置作为线阵相机的某一个当前位置X_j，通过自该当前位置再次通过步进电机控制线阵相机移动，同时采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像，通过图像的对焦评价函数，重新确定线阵相机的最佳位置……上述过程既是反复的自动对焦和自动切换分辨率的过程，直到最终确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

在上述实施例基础上，在本申请的另一些实施例中，一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法，还包括：

步骤S04，将目标分辨率下的线阵相机及镜头的位置数据存储于数据库中。

将不同分辨率下，线阵相机及镜头的准焦位置，或者说，对应的步进电机的数据存储于数据库中，检测PCB板时，首先根据待检测PCB板的线宽确定采集图像分辨率，如果采集图像分辨率与存储于数据库中某个分辨率数值相符，则直接将线阵相机及镜头在该分辨率下的准焦位置对应的步进电机数据调出，控制步进电机调节线阵相机和镜头即忘了了自动切换分辨率和自动对焦的过程。

由以上技术方案可知，本申请提供的用于PCB的自动光学检测系统校正方法，通过设置在系统中的步进电机控制线阵相机及镜头移动，同时，采集每个实时位置处的光栅玻璃图像，再根据图像的对焦评价函数，确定线阵相机的最佳位置，完成自动对焦过程；再根据最佳位置处光栅玻璃图像的实际分辨率和目标分辨率的偏差，重新确定镜头与线阵相机的位置，实现分辨率的自动切换。重复自动对焦与和自动切换分辨率的过程，即可获得线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

本申请技术方案在实际应用中，根据待测PCB板的线宽，确定目标分辨率，将线阵相机及镜头移动到经自动校正得到的目标分辨率对应的位置后，即可获得该分辨率下PCB板清晰图像，提高校正精度和校正效率，从而提高系统对多样化的PCB板的检测效率。

本申请提供的用于PCB的自动光学检测系统的校正方法的具体实施方式，还可参见下述实施例。

参阅图10，本实施例包括以下步骤：

步骤S1，获取目标分辨率，根据目标分辨率，确定线阵相机及镜头的理论位置，控制线阵相机和镜头移动到理论位置；

步骤S2，确定移动步长S和移动方向F；

步骤S3，以移动步长S沿移动方向F开始移动线阵相机，采集与线阵相机实时位置X_ji对应的光栅玻璃图像；S＝|X_ji-X_j(i-1)|；j为线阵相机每次移动的起始位置编号；i为线阵相机的实时位置编号；

步骤S4，以线阵相机实时位置为自变量，以光栅玻璃图像的高频成分量为因变量，拟合得到对焦评价函数，确定对焦评价函数在线阵相机当前位置的导数值；

步骤S5，判断对焦评价函数在线阵相机当前位置的导数值与在线阵相机上一个位置的导数值是否异号；如果异号，则执行步骤S6；如果同号，则执行步骤S3；

步骤S6，令S＝0.5S；令F＝-F；

步骤S7，判断S是否小于预设阈值；如果是，则执行步骤S8；如果否，则执行步骤S3；

步骤S8，计算线阵相机在当前位置处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；

步骤S9，判断实际分辨率与目标分辨率的差值是否在预设范围内，如果否，则执行步骤S10；如果是，则执行步骤S11；

步骤S10，根据差值，根据所述差值确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的理论目标位置，控制所述线阵相机及镜头移动到所述理论目标位置，跳转到步骤S2；

步骤S11，将目标分辨率下的线阵相机及镜头的位置数据存储于数据库中。

由以上技术方案可知，本申请提供的用于PCB的自动光学检测系统校正方法，通过设置在系统中的步进电机控制线阵相机及镜头移动，同时，采集每个实时位置处的光栅玻璃图像，再根据图像的对焦评价函数，确定线阵相机的最佳位置，完成自动对焦过程；再根据最佳位置处光栅玻璃图像的实际分辨率和目标分辨率的偏差，重新确定镜头与线阵相机的位置，实现分辨率的自动切换。重复自动对焦与和自动切换分辨率的过程，即可获得线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

根据一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法，本申请实施例还提供一种用于PCB的自动光学检测系统，参阅图3，该系统包括：二维平台1、线阵相机2、镜头3、光源4、控制器7、固定架6以及第一调节机构11；二维平台1通过第一调节机构11与固定架6连接，用于放置及固定目标物体，所述目标物体包括待检测PCB板和光栅玻璃板；线阵相机2与镜头4用于采集目标物体图像；光源4用于照射目标物体；所述控制器7与所述光源4连接，控制光源4的照射亮度；所述控制器7还用于处理采集到的目标物体图像；

还包括高精度丝杠8和步进电机9；所述镜头3和所述线阵相机2通过所述高精度丝杠8与所述固定架6连接；所述步进电机9通过电机驱动装置与所述高精度丝杠8连接；所述控制器7与所述步进电机9连接；

控制器7还用于，通过步进电机控制线阵相机及镜头移动，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像；

根据所述光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

具体的，在一些实施例中，所述控制器7用于通过下述步骤，控制线阵相机及镜头移动，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像：确定线阵相机的移动步长S和移动方向F；固定镜头，控制线阵相机自当前位置X_j处，以所述移动步长S沿所述移动方向F开始移动；其中，j为线阵相机每次移动的起始位置编号；采集与线阵相机实时位置X_ji对应的光栅玻璃图像，S＝|X_ji-X_j(i-1)|；其中，i为线阵相机的实时位置编号。

其中，所述根据光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置，包括：确定光栅玻璃图像的对焦评价函数在线阵相机实时位置X_ji处的导数值；根据所述导数值，改变线阵相机的移动方向S和移动步长F；当改变后的移动步长S小于预设阈值时，确定线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；如果线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值在预设范围内，确定镜头的当前位置及线阵相机当前位置X_jF为满足目标分辨率的目标位置。

上述根据导数值，改变线阵相机的移动方向S和移动步长F，具体包括：判断对焦评价函数在线阵相机当前位置X_jn处的导数值和在上一个位置X_j(n-1)处的导数值是否异号；其中，2≤n≤i的最大值；如果对焦评价函数在线阵相机当前位置X_jn处的导数值和在上一个位置X_j(n-1)处的导数值异号，令S＝0.5S，令F＝-F。

在另一些实施例中，所述根据光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置，包括：确定使对焦评价函数的导数值为0的线阵相机实时位置X_jF1；确定线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；如果线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值在预设范围内，确定镜头的当前位置及线阵相机当前位置X_jF为满足目标分辨率的目标位置。

上述确定光栅玻璃图像的实际分辨率的步骤具体包括：采用Blob分析算法，确定所述圆点目标的圆心位置；选取位于光栅玻璃图像中横向两端的两个圆点目标，计算两个圆点目标的圆心位置的像素距离D_pix；根据光栅玻璃图像中圆点目标的数目，确定所述位于光栅玻璃图像中横向两端的两个圆点目标的圆心位置的实际距离D_acu；根据式Res＝D_pix/D_acu，确定光栅玻璃图像的实际分辨率Res。

在一些实施例中，控制器7还用于：

如果线阵相机在X_jF处或X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值未在预设范围内，根据所述差值确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的理论目标位置；控制所述线阵相机及镜头移动到所述理论目标位置。

另外，控制器7还用于将目标分辨率下的线阵相机及镜头的位置数据存储于数据库中。

由上述实施例可知，本申请提供的用于PCB的自动光学检测系统及其校正方法，通过设置在系统中的步进电机控制线阵相机及镜头移动，同时，采集每个实时位置处的光栅玻璃图像，再根据图像的对焦评价函数，确定线阵相机的最佳位置，完成自动对焦过程；再根据最佳位置处光栅玻璃图像的实际分辨率和目标分辨率的偏差，重新确定镜头与线阵相机的位置，实现分辨率的自动切换。重复自动对焦与和自动切换分辨率的过程，即可获得线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

本申请技术方案在实际应用中，根据待测PCB板的线宽，确定目标分辨率，将线阵相机及镜头移动到经自动校正得到的目标分辨率对应的位置后，即可获得该分辨率下PCB板清晰图像，提高校正精度和校正效率，从而提高系统对多样化的PCB板的检测效率。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种用于PCB的自动光学检测系统的校正方法，其特征在于，包括：

在所述PCB的自动光学检测系统中设置步进电机；

通过步进电机控制线阵相机及镜头移动，以及，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像；

根据所述光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过步进电机控制线阵相机及镜头移动，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像，包括：

确定线阵相机的移动步长S和移动方向F；

固定镜头，控制线阵相机自当前位置X_j处，以所述移动步长S沿所述移动方向F开始移动；其中，j为线阵相机每次移动的起始位置编号；

采集与线阵相机实时位置X_ji对应的光栅玻璃图像，S＝|X_ji-X_j(i-1)|；其中，i为线阵相机的实时位置编号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置，包括：

确定光栅玻璃图像的对焦评价函数在线阵相机实时位置X_ji处的导数值；

根据所述导数值，改变线阵相机的移动方向S和移动步长F；

当改变后的移动步长S小于预设阈值时，确定线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；

如果线阵相机在当前位置X_jF处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值在预设范围内，确定镜头的当前位置及线阵相机当前位置X_jF为满足目标分辨率的目标位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置，包括：

确定使对焦评价函数的导数值为0的线阵相机实时位置X_jF1；

确定线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率；

如果线阵相机在X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值在预设范围内，确定镜头的当前位置及线阵相机当前位置X_jF为满足目标分辨率的目标位置。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果线阵相机在X_jF处或X_jF1处采集的光栅玻璃图像的实际分辨率与目标分辨率的差值未在预设范围内，根据所述差值确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的理论目标位置；

控制所述线阵相机及镜头移动到所述理论目标位置。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据导数值，改变线阵相机的移动方向S和移动步长F，包括：

判断对焦评价函数在线阵相机当前位置X_jn处的导数值和在上一个位置X_j(n-1)处的导数值是否异号；其中，2≤n≤i的最大值；

如果对焦评价函数在线阵相机当前位置X_jn处的导数值和在上一个位置X_j(n-1)处的导数值异号，令S＝0.5S，令F＝-F。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据目标分辨率，确定线阵相机及镜头的理论位置；所述线阵相机的理论位置为线阵相机第一次移动的起始位置X₁；

控制线阵相机及镜头移动到所述理论位置。

8.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述光栅玻璃图像包括数个横向间隔设置的圆点目标，以及，按照下述步骤确定光栅玻璃图像的实际分辨率：

采用Blob分析算法，确定所述圆点目标的圆心位置；

选取位于光栅玻璃图像中横向两端的两个圆点目标，计算两个圆点目标的圆心位置的像素距离D_pix；

根据光栅玻璃图像中圆点目标的数目，确定所述位于光栅玻璃图像中横向两端的两个圆点目标的圆心位置的实际距离D_acu；

根据式Res＝D_pix/D_acu，确定光栅玻璃图像的实际分辨率Res。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将目标分辨率下的线阵相机及镜头的位置数据存储于数据库中。

10.一种用于PCB的自动光学检测系统，包括：二维平台、线阵相机、镜头、光源、控制器、固定架以及第一调节机构；二维平台通过第一调节机构与固定架连接，用于放置及固定目标物体，所述目标物体包括待检测PCB板和光栅玻璃板；线阵相机与镜头用于采集目标物体图像；光源用于照射目标物体；所述控制器与所述光源连接，控制光源的照射亮度；所述控制器还用于处理采集到的目标物体图像；

其特征在于，还包括高精度丝杠和步进电机；所述镜头和所述线阵相机通过所述高精度丝杠与所述固定架连接；所述步进电机通过电机驱动装置与所述高精度丝杠连接；

所述控制器与所述步进电机连接；

所述控制器，还用于通过步进电机控制线阵相机及镜头移动，采集与线阵相机实时位置对应的光栅玻璃图像；

根据所述光栅玻璃图像的对焦评价函数，确定线阵相机及镜头满足目标分辨率的目标位置。