CN111351432A - 一种pcb板孔位加工制程能力评估方法 - Google Patents

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黄永强
刘树成
李国强
陈小东
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    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras

Abstract

本发明通过计算机、XYZ运动机构、图像采集系统等的设置实现了对PCB板上孔位的准确测量，通过对PCB板上孔位图片的分析处理，获取到该PCB板上的孔位坐标信息，将该坐标信息与文件中设置的标准的对应孔位的坐标进行差值运算，计算出实际生产中每个孔位的偏差值，利用该偏差值计算该PCB板的制程能力指数，针对制程能力指数对PCB板的制程进行调整，对PCB板正面和反面以及整板进行制程能力指数的计算，分别获得PCB板正面、反面和整板的制程能力评估情况，使操作人员能够获得PCB板每个面的制程情况，及时的了解生产情况，而整板的制程能力指数更能反映实际加工状况，为PCB数控钻孔机设备及工艺能力提升提供有力数据支撑。

Description

一种PCB板孔位加工制程能力评估方法
技术领域
本发明属于制程能力评估技术领域，特别涉及一种PCB板孔位加工制程能力评估方法。
背景技术
随着电子工业技术的进步，PCB向高密度、多层化发展。PCB孔密度越来越大，孔径越来越小，基于机器视觉的检测系统成为高密度微小孔位精度检测主要技术方法。PCB孔位检测系统按照光源配置不同，分为前光源与背光源两种检测系统。前光源系统主要用于检测PCB表面孔位，背光源系统用于检测通孔孔位。由于PCB板在单面、双面、多层，以及埋孔与盲孔等检测需求，当前的检测方法还无法满足PCB孔位多方位检测需求。
在公告号为“CN203518940U”，名称为“一种PCB孔位精度检测装置”的中国专利中，公开了一种PCB孔位精度检测装置，该装置包括运动控制卡、图像采集卡、工控计算机、用于放置PCB板的三维工作台、用于调节PCB板拍摄亮度的光源控制器和用于获取PCB板孔位图像的CCD相机；图像采集卡上设有采集输入端和采集输出端；运动控制卡与三维工作台驱动连接，图像采集卡的采集输入端与CCD相机电连接，图像采集卡的采集输出端、运动控制卡和光源控制器分别与工控计算机电连接。本实用新型通过运动控制卡对PCB板的运动进行控制，将PCB板移动至高分辨率成像显示区域；并通过光源控制器对PCB板的孔位图像采集进行控制，获得高清晰度PCB板的孔位图像，最终可实现PCB板的高精度定位，提高了该PCB板孔位检测的准确性和稳定性。
以上专利中，利用精密装置实现了PCB板上孔位的准确检测，目的在于解决如何实现PCB板孔位的精确检测，但是并未对检测后的数据进行分析处理，因此，以PCB板孔位加工精度检测为基础，对PCB孔位加工制程能力进行评估，对于提升PCB孔位加工制程能力，降低生产成本，提高生产效率具有重要意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种PCB板孔位加工制程能力评估方法，该方法能够快速的实现PCB板上孔位的精准检测，同时对检测后的数据进行分析处理，实现对PCB板上孔位加工制程能力的评估。
本发明的另一个目的在于提供一种PCB板孔位加工制程能力评估方法、该方法分别对PCB板正面和反面均进行制程能力的评估，避免PCB板的反面上存在打孔未穿透的情况下检测数据的不准确。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种PCB板孔位加工制程能力评估方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
S1：通过计算机控制XYZ运动机构运动，同时启动XYZ运动机构上架设的图像采集系统进行PCB板上孔位的采集；
S2：通过图像处理与分析算法对图像采集系统采集到的PCB板的孔位图片进行识别，获取孔位信息；
S3：对S2中获取到的孔位信息进行数据处理，获取各孔位的坐标，各坐标与文件标准中的对应孔位的坐标差值计算后获得偏差值；
S4：利用S3中的各坐标的偏差值计算该PCB板的制程能力指数Cpk值；
S5：以S4中计算得到的Cpk值对该PCB板进行制程能力的评估，对制程进行相应的调整。
其中图像采集系统还包括图像采集卡和光源，光源的设置用于调节PCB板上的光照亮度，图像采集卡为图像采集系统采集图片提供硬件支持。通过计算机、XYZ运动机构、图像采集系统等的设置实现了对PCB板上孔位的准确测量，通过对PCB板上孔位图片的分析处理，获取到该PCB板上的孔位坐标信息，将该坐标信息与文件中设置的标准的对应孔位的坐标进行差值运算，计算出实际生产中每个孔位的偏差值，利用该偏差值计算该PCB板的制程能力指数，针对制程能力指数对PCB板的制程进行调整。
进一步地，所述步骤S3中，PCB板的Cpk值的计算原理和步骤为：
S21：计算孔位平均值X：X＝(X1+X2+···+Xn)/n；n为孔数，Xn为第n个孔位的偏差值；
S22：计算制程准确度Ca：Ca＝(X-C)/(T/2)；C为规格中心，T为孔位极限偏差，PCB孔位极限偏差为3mil；
S23：计算制程精密度CP：CP＝T/(6δ)；δ为样本标准差；
S24：计算制程能力指数Cpk：Cpk＝Cp*(1-|Ca|)。
进一步地，所述步骤S1中，PCB板上的孔位采集包括对PCB板正面的孔位的精度检测和PCB板反面的孔位的精度检测。分别计算PCB板正面和反面的孔位的精度检测，为后续分别计算PCB板正面和反面的制程能力评估做基础。另外，分别对PCB板正面和反面进行检测，避免当PCB板中出现打孔但未穿透情况下单侧检测带来的数据不准确性。
进一步地，所述步骤S2中，分别对PCB板正面和反面的孔位图片进行识别，分别获得PCB板正面和反面的孔位信息。
进一步地，所述步骤S3中，分别对PCB板的正面和反面的孔位信息进行数据处理，分别计算出PCB板正面的制程能力指数CPK1和反面的制程能力指数CPK2。通过PCB板的正面和反面分别进行制程能力指数的计算，方便实现对PCB板正面和反面的制程能力的评估，进而实现对PCB板制程能力的全面了解和把控。
进一步地，所述步骤S3中，计算PCB板整板的制程能力指数Cpk0。通过对PCB板整板的Cpk值的计算，获得整板的制程能力指数，实现了对整个PCB板制程能力的计算，方便对PCB板进行整体制程能力的评估。
进一步地，所述步骤S5中，制程的调整如下：
S71：当Cpk≥1.67，制程能力优，考虑成本的较低，否则进入S72；
S72：当1.67＞Cpk≥1.33，制程能力良好，状态稳定，否则进入S73；
S73：当Cpk＜1.33，制程能力不稳定，需要改善孔位加工质量。
计算出PCB板的制程能力指数后，根据制程能力指数所在的区间进行相应的制程调整，操作人员能够准确把控PCB板的上孔位的加工品质，降低生产成本，提高工作效率。
本发明通过计算机、XYZ运动机构、图像采集系统等的设置实现了对PCB板上孔位的准确测量，通过对PCB板上孔位图片的分析处理，获取到该PCB板上的孔位坐标信息，将该坐标信息与文件中设置的标准的对应孔位的坐标进行差值运算，计算出实际生产中每个孔位的偏差值，利用该偏差值计算该PCB板的制程能力指数，针对制程能力指数对PCB板的制程进行调整，对PCB板正面和反面以及整板进行制程能力指数的计算，分别获得PCB板正面、反面和整板的制程能力评估情况，使操作人员能够获得PCB板每个面的制程情况，及时的了解生产情况，而整板的制程能力指数更能反映实际加工状况，为PCB数控钻孔机设备及工艺能力提升提供有力数据支撑。
附图说明
图1是本发明的流程图。
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。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
参照图1，一种PCB板孔位加工制程能力评估方法，该方法的具体步骤如下：
S1：通过计算机控制XYZ运动机构运动，同时启动XYZ运动机构上架设的图像采集系统进行PCB板上孔位的采集；
S2：通过图像处理与分析算法对图像采集系统采集到的PCB板的孔位图片进行识别，获取孔位信息；
S3：对S2中获取到的孔位信息进行数据处理，获取各孔位的坐标，各坐标与文件标准中的对应孔位的坐标差值计算后获得偏差值；
S4：利用S3中的各坐标的偏差值计算该PCB板的制程能力指数Cpk值；
S5：以S4中计算得到的Cpk值对该PCB板进行制程能力的评估，对制程进行相应的调整。
其中图像采集系统还包括图像采集卡和光源，光源的设置用于调节PCB板上的光照亮度，图像采集卡为图像采集系统采集图片提供硬件支持。通过计算机、XYZ运动机构、图像采集系统等的设置实现了对PCB板上孔位的准确测量，通过对PCB板上孔位图片的分析处理，获取到该PCB板上的孔位坐标信息，将该坐标信息与文件中设置的标准的对应孔位的坐标进行差值运算，计算出实际生产中每个孔位的偏差值，利用该偏差值计算该PCB板的制程能力指数，针对制程能力指数对PCB板的制程进行调整。
在本实施例中，所述步骤S3中，PCB板的Cpk值的计算原理和步骤为：
S21：计算孔位平均值
Figure BDA0002448874650000051
n为孔数，Xn为第n个孔位的偏差值；
S22：计算制程准确度Ca：
Figure BDA0002448874650000052
C为规格中心，T为孔位极限偏差，PCB孔位极限偏差为3mil；
S23：计算制程精密度CP：CP＝T/(6δ)；δ为样本标准差；
S24：计算制程能力指数Cpk：Cpk＝Cp*(1-|Ca|)。
在本实施例中，所述步骤S1中，PCB板上的孔位采集包括对PCB板正面的孔位的精度检测和PCB板反面的孔位的精度检测。分别计算PCB板正面和反面的孔位的精度检测，为后续分别计算PCB板正面和反面的制程能力评估做基础。另外，分别对PCB板正面和反面进行检测，避免当PCB板中出现打孔但未穿透情况下单侧检测带来的数据不准确性。
在本实施例中，所述步骤S2中，分别对PCB板正面和反面的孔位图片进行识别，分别获得PCB板正面和反面的孔位信息。
在本实施例中，所述步骤S3中，分别对PCB板的正面和反面的孔位信息进行数据处理，分别计算出PCB板正面的制程能力指数CPK1和反面的制程能力指数CPK2。通过PCB板的正面和反面分别进行制程能力指数的计算，方便实现对PCB板正面和反面的制程能力的评估，进而实现对PCB板制程能力的全面了解和把控。
在本实施例中，所述步骤S3中，计算PCB板整板的制程能力指数Cpk0。通过对PCB板整板的Cpk值的计算，获得整板的制程能力指数，实现了对整个PCB板制程能力的计算，方便对PCB板进行整体制程能力的评估。
在本实施例中，所述步骤S5中，制程的调整如下：
S71：当Cpk≥1.67，制程能力优，考虑成本的较低，否则进入S72；
S72：当1.67＞Cpk≥1.33，制程能力良好，状态稳定，否则进入S73；
S73：当Cpk＜1.33，制程能力不稳定，需要改善孔位加工质量。
计算出PCB板的制程能力指数后，根据制程能力指数所在的区间进行相应的制程调整，操作人员能够准确把控PCB板的上孔位的加工品质，降低生产成本，提高工作效率。
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 (6)

1.一种PCB板孔位加工制程能力评估方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
S1：通过计算机控制XYZ运动机构运动，同时启动XYZ运动机构上架设的图像采集系统进行PCB板上孔位的采集；
S2：通过图像处理与分析算法对图像采集系统采集到的PCB板的孔位图片进行识别，获取孔位信息；
S3：对S2中获取到的孔位信息进行数据处理，获取各孔位的坐标，各坐标与文件标准中的对应孔位的坐标差值计算后获得偏差值；
S4：利用S3中的各坐标的偏差值计算该PCB板的制程能力指数Cpk值；
S5：以S4中计算得到的Cpk值对该PCB板进行制程能力的评估，对制程进行相应的调整。
2.如权利要求1所述的PCB板孔位加工制程能力评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，PCB板的Cpk值的计算原理和步骤为：
S21：计算孔位平均值
Figure FDA0002448874640000011
n为孔数，Xn为第n个孔位的偏差值；
S22：计算制程准确度Ca：
Figure FDA0002448874640000012
C为规格中心，T为孔位极限偏差，PCB孔位极限偏差为3mil；
S23：计算制程精密度CP：CP＝T/(6δ)；δ为样本标准差；
S24：计算制程能力指数Cpk：Cpk＝Cp*(1-|Ca|)。
3.如权利要求1所述的PCB板孔位加工制程能力评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，PCB板上的孔位采集包括对PCB板正面的孔位的精度检测和PCB板反面的孔位的精度检测。
4.如权利要求3所述的PCB板孔位加工制程能力评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，分别对PCB板正面和反面的孔位图片进行识别，分别获得PCB板正面和反面的孔位信息。
5.如权利要求4所述的PCB板孔位加工制程能力评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，分别对PCB板的正面和反面的孔位信息进行数据处理，分别计算出PCB板正面的制程能力指数CPK1和反面的制程能力指数CPK2。
6.如权利要求4所述的PCB板孔位加工制程能力评估方法，其特征在于，所述步骤S3中，计算PCB板整板的制程能力指数Cpk0。
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