CN114357938A - 使用覆铜面上可利用平行线段组生成pcb板参考点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法，包括以下步骤：S1，对PCB板里的所有覆铜面轮廓进行遍历，获取PCB板图形中可利用的平行线段组；S2，计算两个平行线段组中心线的虚拟交点作为图形虚拟参考点，计算每个平行线段组的中心区域，得到每个平行线段组的有效区域；S3，利用图形有效区域定位到PCB板扫描图像的对应区域，并提取区域里的图像轮廓，计算得到图像虚拟参考点；S4，校验图形虚拟参考点和图像虚拟参考点。本发明有效地增加PCB板光学检测中参考点的数量，对解决以往参考点数量过少导致PCB板对位精度低或对位失败的问题提供了帮助。
Description
技术领域
本发明属于PCB板自动光学检测领域，涉及一种使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法。
背景技术
PCB(Printed Circuit Board)印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体。在PCB板的自动光学检测中，PCB板图形图像的对位是一个不可或缺的步骤。传统方法中的对位参考点一般是工程师利用PCB板里的图形元素生成实际参考点。实际参考点是指PCB板里真实存在的点，比如线路元素与线路元素的交点、圆的圆心等。实际参考点受到图形元素的数量和位置限制，其数量少并且位置分布不均匀，容易出现了后期图形图像校正精度低甚至是校正失败的问题。
除此之外，传统方法利用特殊的图形元素来计算参考点，比如CAD里的线路(Line)元素、焊盘(Pad)元素。一般一个PCB板由线路、焊盘、无元素的多边形闭合覆铜面等元素组成，但是随着工业的不断发展，会出现一些特殊的PCB板，例如大部分图形为无元素的多边形闭合覆铜面的PCB板，仅仅靠线路元素和焊盘元素已经不足以达到对位的效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明的技术方案为一种使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法，包括以下步骤：
S1，对PCB板里的所有覆铜面轮廓进行遍历，获取PCB板图形中可利用的平行线段组；
S2，计算两个平行线段组中心线的虚拟交点作为图形虚拟参考点，计算每个平行线段组的中心区域，得到每个平行线段组的有效区域；
S3，利用图形有效区域定位到PCB板扫描图像的对应区域，并提取区域里的图像轮廓，计算得到图像虚拟参考点；
S4，校验图形虚拟参考点和图像虚拟参考点，计算图形和图像虚拟参考点之间的偏移量对PCB板进行补偿，计算补偿后的PCB与实际PCB图像之间的误差，对该组图形图像参考点进行校验。
优选地，所述覆铜面是指PCB板上无元素的多边形闭合覆铜面，不包含线路和焊盘元素。
优选地，所述S1具体包括以下步骤：
S11，解析PCB板的CAD资料，将解析得到的标准图形处理成与采集到的PCB板扫描图像的尺寸一致；
S12，设置最小长度约束，遍历图形中所有覆铜面轮廓，对每一条线段判断是否满足最小长度的约束，得到最小长度约束的线段集合；
S13，根据线段的胀缩方向，每两个胀缩方向相反的线段组成一个平行线段组；
S14，设定最大距离约束，判断每个平行线段组之间的最大距离是否小于最大距离约束，筛选出小于最大距离约束的线段组，得到可利用的平行线段组。
优选地，所述S3具体包括以下步骤：
S31，将图形坐标系与图像坐标系转化为同一坐标系；
S32，根据图形有效区域定位得到PCB板扫描图像对应区域，利用轮廓追踪算法提取区域里的目标像素轮廓，得到目标像素轮廓集合；
S33，设置最小像素点数，筛选出像素点数大于最小像素点数的目标像素轮廓，获得正确的目标像素轮廓；
S34，将正确的目标像素轮廓集合进行亚像素化，得到亚像素轮廓集合；
S35，设置最小拟合精度误差，将亚像素轮廓集合拟合成平行直线组，判断精度误差是否满足误差要求，得到拟合后的直线组；
S36，计算拟合后的两个平行直线组的中心线，计算两条中心线的交点作为图像虚拟参考点。
优选地，所述S4具体包括以下步骤：
S41，计算该组图形图像参考点之间的水平偏移量和垂直偏移量，对PCB板以及其他组图形参考点进行补偿；
S42，以该组图像参考点作为原点，计算其他组的图像参考点与其补偿后的图形参考点之间的旋转角度与缩放系数，对PCB进行旋转补偿；
S43，设置最小精度误差，计算补偿后的PCB板与实际PCB图像之间的误差，判断是否满足最小精度误差要求。
本发明的有益效果如下：
本发明提出了一种使用覆铜面上可利用的平行线段组生成虚拟参考点方法，可以有效地解决实际参考点数量少、分布不均匀问题，并且可以有效地实现一些特殊的PCB板的对位。在覆铜面里存在一些平行的线段组，它们类似于Line元素，它们的中心线受胀缩的影响小，所以可以计算两个平行线段组的中心线交点作为虚拟参考点，从而增加虚拟参考点的数量，实现更好的对位。
附图说明
图1为本发明实施例的使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法的步骤流程图；
图2为应用本发明的使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法的PCB自动光学检测流程图；
图3为本发明实施例的使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法的覆铜面上可利用的平行线段组生成PCB板图形参考点示意图；
图4为本发明实施例的使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法的覆铜面上可利用的平行线段组生成PCB板图像参考点示意图；
图5为本发明实施例的使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法的校验参考点示意图。
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。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
参见图1，为本发明实施例的使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法的步骤流程图，包括以下步骤：
S1，对PCB板里的所有覆铜面轮廓进行遍历，获取PCB板图形中可利用的平行线段组；
S2，计算两个平行线段组中心线的虚拟交点作为图形虚拟参考点，计算每个平行线段组的中心区域，得到每个平行线段组的有效区域；
S3，利用图形有效区域定位到PCB板扫描图像的对应区域，并提取区域里的图像轮廓，计算得到图像虚拟参考点；
S4，校验图形虚拟参考点和图像虚拟参考点，计算图形和图像虚拟参考点之间的偏移量对PCB板进行补偿，计算补偿后的PCB与实际PCB图像之间的误差，对该组图形图像参考点进行校验。
具体实施例中，本发明的一种可选的应用场景参见图2，在一个PCB自动光学检测简单系统中，通过CAD软件设计PCB板的标准图形，根据设计加工生产PCB板，PCB板在CCD成像系统下可生成图像；通过分别计算图形和图像上的参考点来校正图形的位置和缩放；将图像和校正后的图形进行比对，可以发现PCB板的短路、断路、铜渣等错误情况，完成检测。
具体步骤如下：
S11，解析PCB板的CAD资料，将解析得到的标准图形处理成与采集到的PCB板扫描图像的尺寸一致；
S12，设置最小长度约束，遍历图形中所有覆铜面轮廓，判断每一条线段是否满足最小长度约束，得到最小长度约束的线段集合；
S13，根据线段的胀缩方向，每两个胀缩方向相反的线段组成一个平行线段组；
S14，设定最大距离约束，判断每个平行线段组之间的最大距离是否小于最大距离约束，筛选出小于最大距离约束的线段组，得到可利用的平行线段组。
S21，计算两个平行线段组中心线的虚拟交点作为图形虚拟参考点；
S22，计算平行线段组的取景框，参见图3，每一条线段生成一个以当前线段为中心线的长为r,宽为2d的矩形区域作为取景框；其中r为线段的有效长度，d为线扩展距离；
S32，以PCB板的中心点为参照点，对图形图像进行粗对位，得到取景框在到图像上的对应区域；
S33，将取景框像素化，取景框范围内的像素点赋值为1，将取景框和S32里的对应区域进行像素的按位与操作，最后留下的值为1的像素点即为对应图形元素的轮廓，使用轮廓追踪获取图像线段轮廓。
S34，对图像轮廓进行亚像素化，得到亚像素化轮廓；
S35，拟合亚像素轮廓得到直线图形；
S36，参见图4，计算两组拟合后的平行直线组的中心线，计算中心线的交点作为图像参考点；
S4，参见图5，计算图形参考点A1与图像参考点A2之间的水平偏移量和垂直偏移量；以A组图形图像参考点为中心，计算B组参考点的旋转偏移和胀缩比例。利用偏移量计算PCB板上其他点的偏移坐标。并与图像上的位置进行比较，若距离误差小于精度要求下的最小误差值，则保留该组参考点。
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 (5)
1.一种使用覆铜面上可利用平行线段组生成PCB板参考点的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，对PCB板里的所有覆铜面轮廓进行遍历，获取PCB板图形中可利用的平行线段组；
S2，计算两个平行线段组中心线的虚拟交点作为图形虚拟参考点，计算每个平行线段组的中心区域，得到每个平行线段组的有效区域；
S3，利用图形有效区域定位到PCB板扫描图像的对应区域，并提取区域里的图像轮廓，计算得到图像虚拟参考点；
S4，校验图形虚拟参考点和图像虚拟参考点，计算图形和图像虚拟参考点之间的偏移量对PCB板进行补偿，计算补偿后的PCB与实际PCB图像之间的误差，对该组图形图像参考点进行校验。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆铜面是指PCB板上无元素的多边形闭合覆铜面，不包含线路和焊盘元素。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括以下步骤：
S11，解析PCB板的CAD资料，将解析得到的标准图形处理成与采集到的PCB板扫描图像的尺寸一致；
S12，设置最小长度约束，遍历图形中所有覆铜面轮廓，对每一条线段判断是否满足最小长度的约束，得到最小长度约束的线段集合；
S13，根据线段的胀缩方向，每两个胀缩方向相反的线段组成一个平行线段组；
S14，设定最大距离约束，判断每个平行线段组之间的最大距离是否小于最大距离约束，筛选出小于最大距离约束的线段组，得到可利用的平行线段组。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括以下步骤：
S31，将图形坐标系与图像坐标系转化为同一坐标系；
S32，根据图形有效区域定位得到PCB板扫描图像对应区域，利用轮廓追踪算法提取区域里的目标像素轮廓，得到目标像素轮廓集合；
S33，设置最小像素点数，筛选出像素点数大于最小像素点数的目标像素轮廓，获得正确的目标像素轮廓；
S34，将正确的目标像素轮廓集合进行亚像素化，得到亚像素轮廓集合；
S35，设置最小拟合精度误差，将亚像素轮廓集合拟合成平行直线组，判断精度误差是否满足误差要求，得到拟合后的直线组；
S36，计算拟合后的两个平行直线组的中心线，计算两条中心线的交点作为图像虚拟参考点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4具体包括以下步骤：
S41，计算该组图形图像参考点之间的水平偏移量和垂直偏移量，对PCB板以及其他组图形参考点进行补偿；
S42，以该组图像参考点作为原点，计算其他组的图像参考点与其补偿后的图形参考点之间的旋转角度与缩放系数，对PCB进行旋转补偿；
S43，设置最小精度误差，计算补偿后的PCB板与实际PCB图像之间的误差，判断是否满足最小精度误差要求。
Priority Applications (1)
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| CN115815939A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-03-21 | 国网山东省电力公司东营供电公司 | 一种电容器安装用辅助定位方法 |
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