CN110751624B - 一种提高pcb检查精度的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提高PCB检查精度的方法及系统，所述方法包括：读取Gerber文件，检查Gerber文件是否是RS‑274X格式；根据Gerber文件语法规则，查找各种Gerber文件代码，获得Gerber文件图像的参数信息；根据Gerber文件图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制XLD图像所需参数；根据所计算得到的参数使用Halcon软件绘制XLD图像。同时本发明还实现了一种转换RS‑274X格式的Gerber文件为XLD文件的系统。本发明技术方案在应用于AOI上时，不会产生由于位图像素本身的大小带来的精度上的误差，具有精度高，简单高效的特点，提高了PCB检查的精准率。

Description

一种提高PCB检查精度的方法及系统
技术领域
本发明涉及光学检测领域，更具体地，涉及一种提高PCB检查精度的方法及系统。
背景技术
AOI(Automated Optical Inspection)的全称是自动光学检测，是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。AOI是新兴起的一种新型测试技术，但发展迅速，很多厂家都推出了AOI测试设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)，采集图像，得到对应的Gerber格式文件，将测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。
当获得PCB实际图像时，经常需要使用Halcon软件将实际图像与设计文件经行对比，但是广泛使用的Halcon图像处理软件并不支持对Gerber文件的读取，通常通过将Gerber文件转化为位图以实现对PCB的检查。但是，将Gerber文件转化为位图形式的过程中，位图在进行诸如放大缩小等操作会引入像素大小的误差，使得将图形进行缩放后产生误差，不利于精确地对PCB进行检查。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有PCB检查通过将Gerber文件转化为位图实现，由于位图引入的像素误差导致PCB检查精度不高的技术问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种提高PCB检查精度的方法，包括以下步骤：
扫描PCB，得到PCB图像对应的Gerber格式文件；
根据Gerber格式文件的语法规则，确定所述Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息；
根据所述PCB图像的参数信息，确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数；
基于所述所需的参数绘制PCB图像对应的XLD格式图像；所述XLD格式图像为矢量图，相较将所述Gerber格式文件直接转化成位图的精度有所提高；
基于所述XLD格式图像对PCB进行检查。
可选地，确定Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，具体包括如下步骤：
逐字符地读取所述Gerber格式文件，查找各个代码，并进行翻译，具体地：
翻译G和D指令时，直接调用对应的翻译函数进行代码翻译以及信息的存储；
翻译M指令时，由于M指令具有多种情况，对于不同情况进行对应的处理和存储；
对于X，Y，I，J指令，则先转化为以mm为单位的浮点数后存储，以便于后续生成XLD轮廓。
可选地，确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数，具体包括如下步骤：
根据Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制对应的XLD格式图像所需参数。
可选地，对于PCB图像中的多边形轮廓，根据Gerber格式文件所对应的参数信息，生成一组数组，采用插值补点的算法得到对应的XLD格式图像中多边形轮廓的参数。
可选地，对于PCB图像中的圆形轮廓，通过计算出中心点坐标，再根据Gerber格式文件所对应的半径信息，得到对应的XLD格式图像中圆形轮廓的参数。
可选地，对于PCB图像中的圆弧形轮廓，通过计算起始点与终止点的角度，以及沿圆弧的顺序，再设置相邻轮廓点的距离，得到对应的XLD格式图像中圆弧形轮廓的参数。
可选地，对于PCB图像中的矩形轮廓，通过计算出中心坐标，以及矩形主轴方向和半边长度，得到对应的XLD格式图像中矩形轮廓的数据。
第二方面，本发明提供一种提高PCB检查精度的系统，包括：
扫描单元，用于扫描PCB，得到PCB图像对应的Gerber格式文件；
PCB参数确定单元，用于根据Gerber格式文件的语法规则，确定所述Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息；
XLD参数确定单元，用于根据所述PCB图像的参数信息，确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数；
XLD图像绘制单元，用于基于所述所需的参数绘制PCB图像对应的XLD格式图像；所述XLD格式图像为矢量图，相较将所述Gerber格式文件直接转化成位图的精度有所提高；
PCB检查单元，用于基于所述XLD格式图像对PCB进行检查。
可选地，PCB参数确定单元，用于逐字符地读取所述Gerber格式文件，查找各个代码，并进行翻译，具体地：翻译G和D指令时，直接调用对应的翻译函数进行代码翻译以及信息的存储；翻译M指令时，由于M指令具有多种情况，对于不同情况进行对应的处理和存储；对于X，Y，I，J指令，则先转化为以mm为单位的浮点数后存储，以便于后续生成XLD轮廓。
可选地，XLD图像绘制单元，用于根据Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制对应的XLD格式图像所需参数。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的提高PCB检查精度的方法及系统，不涉及对采集的PCB图像的Gerber格式文件进行位图转换实现PCB检查的方案，以XLD文件为代表的矢量图不会存在这个缺陷，矢量图的精度跟分辨率无关，因此不会受到像素大小的限制，从而可以提供亚像素的精度。避免了在将Gerber格式文件转换位图的过程中，人为的引入的误差。
(2)本发明提供的提高PCB检查精度的方法及系统，考虑到XLD格式下的图像同样也是矢量图形式，不存在将Gerber文件转化为位图后，位图在进行诸如放大缩小等操作带来的误差。本发明将Gerber文件先转换成XLD格式文件，然后基于XLD格式文件绘制PCB图像，实现对PCB的检查，同时XLD文件是属于矢量图，矢量图的精度跟分辨率无关，因此不会受到像素大小的限制，本发明可以提供亚像素的精度；XLD的精度可以达到亚像素，极大的提高了检测的精度以及准确性。
附图说明
图1为本发明提供的提高PCB检查精度的方法整体流程图；
图2为本发明提供的转换Gerber文件为XLD文件的方法流程图；
图3为本发明提供的提高PCB检查精度系统的架构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
为了解决上述问题，本发明提供了一种提高PCB检查精度的方法，具体地，涉及转换RS-274X格式的Gerber文件为XLD文件的方法，其目的在于将Gerber文件转化为同为矢量图的XLD格式。由此在检查PCB过程中像素大小带来的误差便可消除，提高了自动检测PCB的精度和质量。
本发明公开了一种提高PCB检查精度方法图，如图1所示，方法流程如下：
S101，扫描PCB，得到PCB图像对应的Gerber格式文件；
S102，根据Gerber格式文件的语法规则，确定所述Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息；
S103，根据所述PCB图像的参数信息，确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数；
S104，基于所述所需的参数绘制PCB图像对应的XLD格式图像；所述XLD格式图像为矢量图，相较将所述Gerber格式文件直接转化成位图的精度有所提高；
S105，基于所述XLD格式图像对PCB进行检查。
可选地，确定Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，具体包括如下步骤：
逐字符地读取所述Gerber格式文件，查找各个代码，并进行翻译，具体地：
翻译G和D指令时，直接调用对应的翻译函数进行代码翻译以及信息的存储；
翻译M指令时，由于M指令具有多种情况，对于不同情况进行对应的处理和存储；
对于X，Y，I，J指令，则先转化为以mm为单位的浮点数后存储，以便于后续生成XLD轮廓。
可选地，确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数，具体包括如下步骤：
根据Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制对应的XLD格式图像所需参数。
可选地，对于PCB图像中的多边形轮廓，根据Gerber格式文件所对应的参数信息，生成一组数组，采用插值补点的算法得到对应的XLD格式图像中多边形轮廓的参数。
可选地，对于PCB图像中的圆形轮廓，通过计算出中心点坐标，再根据Gerber格式文件所对应的半径信息，得到对应的XLD格式图像中圆形轮廓的参数。
可选地，对于PCB图像中的圆弧形轮廓，通过计算起始点与终止点的角度，以及沿圆弧的顺序，再设置相邻轮廓点的距离，得到对应的XLD格式图像中圆弧形轮廓的参数。
可选地，对于PCB图像中的矩形轮廓，通过计算出中心坐标，以及矩形主轴方向和半边长度，得到对应的XLD格式图像中矩形轮廓的数据。
本发明可以基于XLD绘制PCB图像可以提供亚像素的精度，其中，亚像素精度可以理解如下：由于像素本身有大小，一个像素只能显示一种颜色，当分辨率不够大的时候，单个像素所描述的那一个正方形的空间可能在实际物体上可能有多种颜色，这就带来了误差。轮廓线也是如此，一条斜着的轮廓线如果用像素描述，放大到一定程度看的话边缘是会有锯齿的，这就是位图中用像素描述带来的误差。而矢量图是通过描述点和方向，可以看成没有宽度的线段的组合。换句话说就好比是描述一条线段，位图的话是通过描述线段上面所有的点来生成图像。而矢量图仅仅描述起点终点，中间用方向描述，这样描述出来的线段无论放大多少倍，都不会有描述上的误差。但是位图越放大，在细节上的误差就会越大。因此，以XLD为代表的矢量图可以实现亚像素精度。
在一个具体的实施例中，如图2所示，本发明提供一种转换RS-274X格式的Gerber文件为XLD文件的方法，该方法包括以下步骤：
(1)读取Gerber文件，检查Gerber文件是否是RS-274X格式；
(2)根据Gerber文件语法规则，查找各种Gerber文件代码，获得Gerber文件图像的参数信息；
(3)根据Gerber文件图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制XLD图像所需参数；
(4)根据所计算得到的参数使用Halcon软件绘制XLD图像。
进一步地，逐字符地读取Gerber文件，查找诸如G，D，M等代码。当程序读到了所要寻找的代码之后，会返回到一个翻译单个代码的或者另一个代码位的函数中，由该函数具体的翻译并记录特定的代码。同时程序还会更新状态结构体，这个结构体中存储有孔的当前状态信息。
进一步地，翻译G和D指令时，直接调用对应的翻译函数进行代码翻译以及信息的存储。
进一步地，翻译M指令时，由于M指令具有多种情况，对于不同情况进行对应的处理和存储。
进一步地，对于X，Y，I，J指令，则先转化为以mm为单位的浮点数后存入结构体，以便于后续生成XLD轮廓。
进一步地，根据Gerber文件图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制XLD图像所需参数。
进一步地，对于多边形轮廓，根据翻译代码所得的数据，生成一组数组，采用插值补点的算法得到生成多边形轮廓的参数。
进一步地，对于圆形轮廓，通过计算出中心点坐标，再根据所翻译出的半径信息，则可以得到生成圆形轮廓的参数；对于圆弧形轮廓，通过计算起始点与终止点的角度，以及沿圆弧的顺序，再设置相邻轮廓点的距离，同样也可得到生成圆弧形轮廓的数据。
进一步地，对于矩形轮廓，通过计算出中心坐标，以及矩形主轴方向和半边长度，便可得到生成矩形轮廓的数据。
具体地，读取Gerber文件，检查Gerber文件是否是RS-274X格式；
遍历Gerber文件，寻找其必须具有的三类代码，包括位置描述代码X和Y、语句分隔符*以及必须具有的D02、M02等代码，仅当这些代码都存在时判定为RS-274X格式文件。
具体地，根据Gerber文件语法规则，查找各种Gerber文件代码，获得Gerber文件图像的参数信息。逐字符地读取Gerber文件，查找诸如G，D，M等代码。当程序读到了所要寻找的代码之后，会返回到一个翻译单个代码的或者另一个代码位的函数中，由该函数具体的翻译并记录特定的代码。同时程序还会更新状态结构体，这个结构体中存储有孔的当前状态信息。
具体地，根据Gerber文件图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制XLD图像所需参数；翻译G和D指令时，直接调用对应的翻译函数进行代码翻译以及信息的存储。翻译M指令时，由于M指令具有多种情况，对于不同情况进行对应的处理和存储。对于X，Y，I，J指令，则先转化为以mm为单位的浮点数后存入结构体，以便于后续生成XLD轮廓。
具体地，亚像素的精度在翻译指令得到图像参数信息之后，根据孔的种类不同，分别采用不同的算法生成轮廓。对于多边形轮廓，根据翻译代码所得的数据，生成一组数组，采用插值补点的算法得到生成多边形轮廓的参数。对于圆形轮廓，通过计算出中心点坐标，再根据所翻译出的半径信息，则可以得到生成圆形轮廓的参数；对于圆弧形轮廓，通过计算起始点与终止点的角度，以及沿圆弧的顺序，再设置相邻轮廓点的距离，同样也可得到生成圆弧形轮廓的数据。对于矩形轮廓，通过计算出中心坐标，以及矩形主轴方向和半边长度，便可得到生成矩形轮廓的数据。
根据所计算得到的参数使用Halcon软件绘制XLD图像。
图3为本发明提供的提高PCB检查精度系统的架构图，如图3所示，包括：扫描单元310、PCB参数确定单元320、XLD参数确定单元330、XLD图像绘制单元340以及PCB检查单元350。
扫描单元310，用于扫描PCB，得到PCB图像对应的Gerber格式文件；
PCB参数确定单元320，用于根据Gerber格式文件的语法规则，确定所述Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息；
XLD参数确定单元330，用于根据所述PCB图像的参数信息，确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数；
XLD图像绘制单元340，用于基于所述所需的参数绘制PCB图像对应的XLD格式图像；所述XLD格式图像为矢量图，相较将所述Gerber格式文件直接转化成位图的精度有所提高；
PCB检查单元350，用于基于所述XLD格式图像对PCB进行检查。
可选地，PCB参数确定单元320，用于逐字符地读取所述Gerber格式文件，查找各个代码，并进行翻译，具体地：翻译G和D指令时，直接调用对应的翻译函数进行代码翻译以及信息的存储；翻译M指令时，由于M指令具有多种情况，对于不同情况进行对应的处理和存储；对于X，Y，I，J指令，则先转化为以mm为单位的浮点数后存储，以便于后续生成XLD轮廓。
可选地，XLD图像绘制单元340，用于根据Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制对应的XLD格式图像所需参数。
具体地，各个单元的功能可参照前述方法实施例中的介绍，在此不再赘述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种提高PCB检查精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
扫描PCB，得到PCB图像对应的Gerber格式文件；
根据Gerber格式文件的语法规则，确定所述Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息；
根据所述PCB图像的参数信息，确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数；确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数，具体包括如下步骤：
根据Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制对应的XLD格式图像所需参数；
具体地，对于PCB图像中的多边形轮廓，根据Gerber格式文件所对应的参数信息，生成一组数组，采用插值补点的算法得到对应的XLD格式图像中多边形轮廓的参数；
对于PCB图像中的圆形轮廓，通过计算出中心点坐标，再根据Gerber格式文件所对应的半径信息，得到对应的XLD格式图像中圆形轮廓的参数；
对于PCB图像中的圆弧形轮廓，通过计算起始点与终止点的角度，以及沿圆弧的顺序，再设置相邻轮廓点的距离，得到对应的XLD格式图像中圆弧形轮廓的参数；
对于PCB图像中的矩形轮廓，通过计算出中心坐标，以及矩形主轴方向和半边长度，得到对应的XLD格式图像中矩形轮廓的数据；
基于所述所需的参数绘制PCB图像对应的XLD格式图像；所述XLD格式图像为矢量图，相较将所述Gerber格式文件直接转化成位图的精度有所提高；
基于所述XLD格式图像对PCB进行检查。
2.根据权利要求1所述的提高PCB检查精度的方法，其特征在于，确定Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，具体包括如下步骤：
逐字符地读取所述Gerber格式文件，查找各个代码，并进行翻译，具体地：
翻译G和D指令时，直接调用对应的翻译函数进行代码翻译以及信息的存储；
翻译M指令时，由于M指令具有多种情况，对于不同情况进行对应的处理和存储；
对于X，Y，I，J指令，则先转化为以mm为单位的浮点数后存储，以便于后续生成XLD轮廓。
3.一种提高PCB检查精度的系统，其特征在于，包括：
扫描单元，用于扫描PCB，得到PCB图像对应的Gerber格式文件；
PCB参数确定单元，用于根据Gerber格式文件的语法规则，确定所述Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息；
XLD参数确定单元，用于根据所述PCB图像的参数信息，确定绘制对应的XLD格式图像所需的参数；
XLD图像绘制单元，用于基于所述所需的参数绘制PCB图像对应的XLD格式图像，具体地，根据Gerber格式文件所对应的PCB图像的参数信息，采用插值补点的算法计算绘制对应的XLD格式图像所需参数；对于PCB图像中的多边形轮廓，根据Gerber格式文件所对应的参数信息，生成一组数组，采用插值补点的算法得到对应的XLD格式图像中多边形轮廓的参数；
对于PCB图像中的圆形轮廓，通过计算出中心点坐标，再根据Gerber格式文件所对应的半径信息，得到对应的XLD格式图像中圆形轮廓的参数；
对于PCB图像中的圆弧形轮廓，通过计算起始点与终止点的角度，以及沿圆弧的顺序，再设置相邻轮廓点的距离，得到对应的XLD格式图像中圆弧形轮廓的参数；
对于PCB图像中的矩形轮廓，通过计算出中心坐标，以及矩形主轴方向和半边长度，得到对应的XLD格式图像中矩形轮廓的数据；所述XLD格式图像为矢量图，相较将所述Gerber格式文件直接转化成位图的精度有所提高；
PCB检查单元，用于基于所述XLD格式图像对PCB进行检查。
4.根据权利要求3所述的提高PCB检查精度的系统，其特征在于，PCB参数确定单元，用于逐字符地读取所述Gerber格式文件，查找各个代码，并进行翻译，具体地：翻译G和D指令时，直接调用对应的翻译函数进行代码翻译以及信息的存储；翻译M指令时，由于M指令具有多种情况，对于不同情况进行对应的处理和存储；对于X，Y，I，J指令，则先转化为以mm为单位的浮点数后存储，以便于后续生成XLD轮廓。
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