CN111856895A - Ccd曝光机的对位方法、装置及其计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CCD曝光机的对位方法、装置及其计算机可读存储介质，该方法包括：计算基材上的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解；将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离；控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。本发明用于解决现有对位方式在材料形变情况下的对位精度低的问题。

Description

CCD曝光机的对位方法、装置及其计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及曝光机对位技术领域，尤其涉及一种CCD曝光机的对位方法、装置及其计算机可读存储介质。

背景技术

印制电路板制造工艺中，最关键的工序之一就是将底片图像转移到基材上。先在基板上涂覆一层感光材料(如液态感光胶、光敏抗蚀干膜等)，然后对涂覆在基材上的感光材料进行光辐射，使其溶解性发生变化。未感光部分的树脂没有聚合，在显影液作用下溶解，感光部分的感光材料发生聚合反应固化在基材上形成图像，这一工艺过程即是曝光，也就是印制电路板生产中由曝光机完成的工序。曝光机主要用于将电子线路图形显现在产品零件上，从而得到体积小且多层线路的电子零件产品。

曝光机的对位，是用于原料与原料之间基于机器的自动对位系统，当机器通过工业摄像头识别到原料基准点之后通过内置算法计算即可实现自动控制机器对位，使用者只需要在电脑上给机器指出基准点即可，操作简便，机器反应迅速。现有曝光机包括ccd双视觉对位系统，通常情况下设置有两个相机或者四个相机，但是无论是两个相机还是四个相机的对位系统，都无法解决材料形变的问题，如图1-3所示，双相机之于四相机，不言而喻四相机的稳定性高于双相机。相对于来说，如果对位材料是固定且很难发生形变，那么双相机对位确实可以实现，但是对于会发生一定形变的材料，双相机对位就难以胜任，两个相机就只能照顾到当前两个位置的对位，而另外的对位就可能很差，而对于四相机就不会这样，四相机固定了四个点位就会最大的可能保证对位准确，但对于发生形变的材料总会存在误差。

针对材料形变情况下的对位问题，现有主要有以下几种方法：1、重心对位，2、平均值对位，3、偏差对位。重心对位对很多材料不可用，比如说梯形材料，这样确实符合重心对位要求，但对位就有可能对位成如图4所示的情形。对于平均值对位就是取各个基准点到标记点的距离的平均，然后对位，这样的方法听起来很完美实际上无法避免带来的巨大误差；偏差对位和平均值对位类似，但是误差很大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种CCD曝光机的对位方法、装置及其计算机可读存储介质，以解决现有对位方式在材料形变情况下的对位精度低的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的第一个方面，提供的一种CCD曝光机的对位方法，用于具有CCD对位系统的曝光机，该方法包括：

计算基材上的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解；

将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离；

控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

进一步的，所述计算基材和的基准点到胶片上的标记点之间的距离之前，所述方法还包括：

所述CCD对位系统采集所述胶片上的标记点图像信息，并对所述图像信息进行图像处理，对所述标记点进行定位。

进一步的，所述计算基材和的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解具体包括：

所述基材和所述胶片上对应设置有两个或者四个标记点和基准点，通过最小二乘法获取所述基准点与对应的所述标记点之间距离的最小二乘解矩阵。

进一步的，所述将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离的具体包括：

对所述距离的最小二乘解矩阵分别通过范式距离和霍夫变换进行处理，根据相似匹配度确定所述真实距离。

进一步的，所述通过最小二乘法获取所述基准点与对应的所述标记点之间距离的最小二乘解矩阵的步骤之后，所述方法还包括：

当所述最小二乘解矩阵的至少一个最小二乘解的偏差大于预设值时，对所述最小二乘解矩阵进行正态分布计算，并采用高斯滤波获得所述最小二乘解矩阵各个解的权重值；

对所述最小二乘解矩阵分别通过范式距离和霍夫变换进行处理，根据相似匹配度确定所述真实距离。

进一步的，所述控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位的步骤包括：

采用opencv多线程调优算法驱动所述对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

基于同一发明构思，本发明的另一方面，提供了一种CCD曝光机的对位装置，所述CCD曝光机的对位装置包括处理器、存储器及数据总线；

所述数据总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；

所述处理器用于执行存储器中存储的CCD曝光机对位程序，以实现以下步骤：

计算基材上的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解；

将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离；

控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

基于同一发明构思，本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有CCD曝光机对位程序，所述CCD曝光机对位程序被处理器执行时实现上述的CCD曝光机对位方法的步骤。

本发明实施例提供的CCD曝光机的对位方法、装置及其计算机可读存储介质，通过范式距离或者霍夫距离对最小二乘解的算法调优，CCD曝光机的对位就能更加精准优化，同时提升了对位的准确率，准确率相对可以提升40％左右。同时采用opencv多线程调优算法，速度也有明显的提升，速度相对提升50％左右。

附图说明

图1为本发明涉及的四相机对位方式原理示意图；

图2为本发明涉及的双相机对位方式原理示意图；

图3为本发明涉及的双相机CCD对位系统工作示意图；

图4为本发明涉及的梯形材料对位状态示意图；

图5位本发明实施例的CCD曝光机的对位方法流程图；

图6位本发明实施例的不规则材料对位状态示意图；

图7位本发明实施例的样品发生曲折的材料对位状态示意图；

图8位本发明实施例的CCD曝光机的对位装置硬件结构示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，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。

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。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

在一个实施例中，如图5所示，本发明实施例提供的一种CCD曝光机的对位方法，用于具有CCD对位系统的曝光机，该方法包括：

S101、算基材上的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解；

现有对位方法最大的的缺陷精准度较低，对于工业制造来说最重要的是精准度，其次才是速度，本实施例技术方案采用内置算法来实现提高精准度；至于算法原理，采用矩阵的最小二乘解，识别到四个标记点之后算出距离基准点的距离，然后组合成矩阵，如下：

对于线性方程组：

可能无解，即任意一组[x1,x2,x3.....,xs]都可能使

我们设法找到x₁ ⁰，x₂ ⁰，...，x_n ⁰使

最小，这样的x₁ ⁰，x₂ ⁰，...，x_n ⁰称为方程组的最小二乘解。这样即可算出每一个标记点距离基准点的最优化距离，使得对位平台能更精准的实现材料的对位。

S102、将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离；

关于范式距离，有三种常用的向量的范数，其一、L1范数:||x||为x向量各个元素绝对值之和。其二、L2范数:||x||为x向量各个元素平方和的1/2次方，L2范数获取的值又称为欧式距离。在四相机对位时将获取到的四个点两两计算，可以获取到六个数据，这六个数据都只表示一个值，可以将这六个值通过正态分布曲线来获取到每一个值的权重，再将数据的权重和当前数据进行计算即可获取到数据的可信值大小。

关于霍夫距离，是指采用霍夫变换检测图像中的直线。霍夫变换(HoughTransform)是图像处理中的一种特征提取技术，它通过一种投票算法检测具有特定形状的物体。该过程在一个参数空间中通过计算累计结果的局部最大值得到一个符合该特定形状的集合作为霍夫变换结果。霍夫变换用来检测图像中的直线，后来霍夫变换扩展到任意形状物体的识别，多为圆和椭圆。霍夫变换运用两个坐标空间之间的变换将在一个空间中具有相同形状的曲线或直线映射到另一个坐标空间的一个点上形成峰值，从而把检测任意形状的问题转化为统计峰值问题。

S103、控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

具体的，所述计算基材和的基准点到胶片上的标记点之间的距离之前，所述方法还包括：

所述CCD对位系统采集所述胶片上的标记点图像信息，并对所述图像信息进行图像处理，对所述标记点进行定位。

其中，所述计算基材和的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解具体包括：

所述基材和所述胶片上对应设置有两个或者四个标记点和基准点，通过最小二乘法获取所述基准点与对应的所述标记点之间距离的最小二乘解矩阵。

可选的，所述将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离的具体包括：对所述距离的最小二乘解矩阵分别通过范式距离和霍夫变换进行处理，根据相似匹配度确定所述真实距离。

其中，所述通过最小二乘法获取所述基准点与对应的所述标记点之间距离的最小二乘解矩阵的步骤之后，所述方法还包括：

当所述最小二乘解矩阵的至少一个最小二乘解的偏差大于预设值时，对所述最小二乘解矩阵进行正态分布计算，并采用高斯滤波获得所述最小二乘解矩阵各个解的权重值；

对所述最小二乘解矩阵分别通过范式距离和霍夫变换进行处理，根据相似匹配度确定所述真实距离。

可选的，所述控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位的步骤包括：

采用opencv多线程调优算法驱动所述对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

如图6所示，当遇到被贴合材料和贴合材料形状不一致时，通过最小二乘法获取到最小二乘解后的值直接用来对位平台移动是不可取的，此时引用到范式距离或者霍夫距离，将上面得到的最小二乘解矩阵传递到范式距离或者霍夫距离中，比较两种距离所计算出来的矩阵，从而达到确定使用哪一组数据的目的。

如图7所示，当样品出现上图样品2中的情况的时候直接用上述两种计算方式是会出现贴合样式2中的贴合误差大，所以基于不同的数据我们也会做不同的处理。此时假设样品1四个点到样品2四个点的距离分别为x1、x2、x3、x4。其中x4偏差最大，那么此时在计算的时候就不能给x4和其他三个距离一样的权重了，x4的权重应该最小且远小于其他三个距离。此时用到计算方法里面就是正态分布，对应于视觉算法就是高斯滤波，通过高速滤波就可以将x4的权重降低，使得x4的影响对贴合的影响变低，最终达到贴合样式1的贴合效果。以上四个点获取到之后类似于一个矩阵，矩阵就可以通过高斯滤波来获取到不同权重的值，获取到值之后再通过上述的范式距离或者霍夫距离来计算真实移动的距离。

在一个实施例中，如图8所示，本发明实施例还提供了一种CCD曝光机对位装置硬件结构，具体地，所述CCD曝光机对位装置30至少包括处理器31、存储器32以及数据总线33。数据总线33用于实现处理器31和存储器32之间的连接通信，存储器32作为一种计算机可读存储介质，可以存储至少一个计算机程序，这些计算机程序可供处理器31读取、编译并执行，从而实现对应的处理流程。在本实施例中，存储器32作为一种计算机可读存储介质，其中存储有CCD曝光机对位程序，该程序可供处理器31执行，从而实现如下的CCD曝光机对位方法的步骤：

计算基材上的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解；

将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离；

控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

在一个实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有CCD曝光机对位程序，所述CCD曝光机对位程序被处理器执行时实现上述的CCD曝光机对位方法的步骤。

本发明实施例提供的CCD曝光机的对位方法、装置及其计算机可读存储介质，通过范式距离或者霍夫距离对最小二乘解的算法调优，CCD曝光机的对位就能更加精准优化，同时提升了对位的准确率，准确率相对可以提升40％左右。同时采用opencv多线程调优算法，速度也有明显的提升，速度相对提升50％左右。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明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，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的随机接入方法。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种CCD曝光机的对位方法，用于具有CCD对位系统的曝光机，其特征在于，所述方法包括：

计算基材上的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解；

将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离；

控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

2.根据权利要求1所述的CCD曝光机的对位方法，其特征在于，所述计算基材和的基准点到胶片上的标记点之间的距离之前，所述方法还包括：

所述CCD对位系统采集所述胶片上的标记点图像信息，并对所述图像信息进行图像处理，对所述标记点进行定位。

3.根据权利要求1所述的CCD曝光机的对位方法，其特征在于，所述计算基材和的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解具体包括：

所述基材和所述胶片上对应设置有两个或者四个标记点和基准点，通过最小二乘法获取所述基准点与对应的所述标记点之间距离的最小二乘解矩阵。

4.根据权利要求3所述的CCD曝光机的对位方法，其特征在于，所述将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离的具体包括：

对所述距离的最小二乘解矩阵分别通过范式距离和霍夫变换进行处理，根据相似匹配度确定所述真实距离。

5.根据权利要求3所述的CCD曝光机的对位方法，其特征在于，所述通过最小二乘法获取所述基准点与对应的所述标记点之间距离的最小二乘解矩阵的步骤之后，所述方法还包括：

当所述最小二乘解矩阵的至少一个最小二乘解的偏差大于预设值时，对所述最小二乘解矩阵进行正态分布计算，并采用高斯滤波获得所述最小二乘解矩阵各个解的权重值；

对所述最小二乘解矩阵分别通过范式距离和霍夫变换进行处理，根据相似匹配度确定所述真实距离。

6.根据权利要求1所述的CCD曝光机的对位方法，其特征在于，所述控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位的步骤包括：

采用opencv多线程调优算法驱动所述对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

7.一种CCD曝光机的对位装置，其特征在于，所述CCD曝光机的对位装置包括处理器、存储器及数据总线；

所述数据总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；

所述处理器用于执行存储器中存储的CCD曝光机对位程序，以实现以下步骤：

计算基材上的基准点到胶片上的标记点之间的距离，并获取所述距离的最小二乘解；

将所述距离的最小二乘解传递到范式距离或霍夫距离中，采用范式距离或者霍夫变换获取所述基准点到所述标记点之间的真实距离；

控制所述曝光机的对位平台根据所述真实距离进行移动，使得所述基准点与所述标记点重合对位。

8.根据权利要求7所述的CCD曝光机的对位装置，其特征在于，所述处理器用于执行存储器中存储的CCD曝光机对位程序还实现以下步骤：

所述基材和所述胶片上对应设置有两个或者四个标记点和基准点，通过最小二乘法获取所述基准点与对应的所述标记点之间距离的最小二乘解矩阵；

对所述距离的最小二乘解矩阵分别通过范式距离和霍夫变换进行处理，根据相似匹配度确定所述真实距离。

9.根据权利要求8所述的CCD曝光机的对位装置，其特征在于，所述处理器用于执行存储器中存储的CCD曝光机对位程序还实现以下步骤：

当所述最小二乘解矩阵的至少一个最小二乘解的偏差大于预设值时，对所述最小二乘解矩阵进行正态分布计算，并采用高斯滤波获得所述最小二乘解矩阵各个解的权重值；

对所述最小二乘解矩阵分别通过范式距离和霍夫变换进行处理，根据相似匹配度确定所述真实距离。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有CCD曝光机对位程序，所述CCD曝光机对位程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的CCD曝光机对位方法步骤。

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