CN114998208A - 一种用于pcb板的钻孔偏移检测方法 - Google Patents
一种用于pcb板的钻孔偏移检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及图像处理领域,具体涉及一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,获取待检测PCB钻孔的灰度图,根据灰度图中像素点梯度值差异得到钻孔边缘,根据钻孔边缘中像素点灰度差异得到光影区域,过钻孔中心作多条直线经过光影区域与钻孔边缘相连接,将连接线上灰度值最大的像素点作为边界像素点,对边界像素点进行圆弧拟合,并对圆弧拟合偏差值大于等于阈值的边界像素点进行调整,得到新的边界像素点,对新的边界像素点进行拟合,不断迭代直至偏差值小于阈值,将此时的边界像素点作为准确边缘像素点,得到待检测钻孔的准确边缘,将待检测钻孔的准确边缘与标准钻孔边缘对比,得到待检测钻孔的偏移方向和大小。方法提高了检测精度。
Description
技术领域
本申请涉及图像处理领域,具体涉及一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法。
背景技术
PCB是电子工业的重要部件之一,是电子元器件的支撑体,电气连接的载体。随着电子产品应用技术的不断更新以及功能的完善,PCB的设计越来越精度化、密度化和高性能化。影响PCB质量的最主要因素就是PCB钻孔的质量,而钻孔发生偏移是钻孔质量中最常见的问题,因此对PCB钻孔检测非常重要。
在常见的PCB钻孔偏移检测中,图像识别过程中钻孔边缘的光影会对钻孔边缘的提取造成一定的影响,所提取的钻孔边缘存在一定误差,所以对PCB钻孔的偏移检测会有误差。
本发明利用图像处理技术,检测出PCB钻孔边缘的光影区域,并对PCB钻孔边缘的光影进行去除,获得钻孔的准确边缘,从而对检测PCB钻孔的偏移进行精准的检测。
发明内容
本发明提供一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,解决PCB钻孔偏移检测存在误差的问题,采用如下技术方案:
S1.获取待检测PCB钻孔的灰度图像中的任意一个钻孔边缘图像;
S2.根据钻孔边缘图像中像素点灰度值差异提取光影区域;
S3.获取光影区域中准确边缘像素点:
获取边缘图像中心与光影区域最外边缘每个像素点的连接线;
将每个连接线上灰度值最大的像素点作为边界像素点,对每相邻三个边界像素点进行圆弧拟合;
获取拟合圆弧的曲率;
若拟合圆弧的曲率符合曲率阈值,该拟合圆弧对应的相邻三个边界像素点中不在下一个拟合圆弧中的像素点为钻孔的准确边缘像素点;
若拟合圆弧的曲率不符合曲率阈值,则分别利用三个边界像素点的相邻像素点梯度值,对三个边界像素点进行调整,得到新的边界像素点,对新的边界像素点进行圆弧拟合,获取新拟合圆弧的曲率,依次进行迭代,直至新拟合圆弧的曲率符合曲率阈值时,将新拟合圆弧的三个边界像素点中不在下一个拟合圆弧中的像素点为钻孔的准确边缘像素点;
S4.根据光影区域中钻孔的准确边缘像素点和钻孔边缘得到待检测钻孔的准确边缘;
S5.获取标准PCB灰度图像中与待检测钻孔对应位置的钻孔,利用S2-S4获取标准图像中钻孔的准确边缘;
S6.将待检测钻孔的准确边缘与标准PCB钻孔的边缘对比,得到待检测钻孔边缘的偏移量;
S7.将待检测钻孔边缘的偏移量和设计公差对比,判断是否需要调整钻孔位置。
所述钻孔边缘图像的获取方法为:
利用采用Sobel算子获取PCB钻孔的灰度图像中像素点的梯度方向和梯度幅值,使用梯度幅值表示像素点的梯度值;
计算PCB钻孔的灰度图像中像素点梯度值均值;
将梯度值大于梯度值均值的像素点作为待检测钻孔的边缘像素点;
根据钻孔边缘像素点得到钻孔边缘。
所述光影区域的获取方法为:
计算钻孔边缘中像素点灰度值均值;
将钻孔边缘中灰度值大于灰度均值的像素点作为光影像素点;
根据光影像素点得到光影区域。
所述曲率阈值的计算方法为:
将每相邻三个边界像素点进行圆弧拟合,计算每段拟合圆弧的曲率;
计算每段拟合圆弧的曲率和曲率均值的差值;
将最大差值作为曲率阈值。
所述对三个边界像素点进行调整,得到新的边界像素点的方法如下:
计算每个边界像素点的前后相邻两个像素点的梯度值;
将梯度值较大的像素点作为新的边界像素点。
所述待检测钻孔边缘的偏移量的获取方法为:
将待检测钻孔准确边缘与标准钻孔边缘中心点重合,得到待检测边缘和标准边缘的交点;
将交点之间的连线进行平移得到待检测边缘的切点Qt1和标准边缘的切点Qt2;
Qt2和Qt1的连线长度为待检测钻孔边缘的偏移量。
所述判断是否需要调整钻孔位置的方法为:
若待检测钻孔边缘的偏移量大于设计公差,则对钻孔位置进行调整,否则不调整。
本发明的有益效果是:基于图像处理,获取待检测PCB钻孔的灰度图像,根据PCB钻孔的灰度图像中像素点梯度值差异得到钻孔边缘,根据钻孔边缘中像素点灰度值差异得到光影区域,过钻孔中心作多条直线经过光影区域与钻孔边缘相连接,将钻孔中心与钻孔边缘的连接线上灰度值最大的像素点作为边界像素点,对所有边界像素点进行圆弧拟合,计算圆弧拟合偏差值,根据偏差值得到需要调整的边界像素点,根据该边界像素点的相邻像素点梯度值对该边界像素点进行调整,得到新的边界像素点,对新的边界像素点进行拟合,不断迭代直至拟合偏差值小于阈值,将拟合偏差值小于阈值时使用的边界像素点作为钻孔的准确边缘像素点,根据准确边缘像素点得到待检测PCB钻孔的准确边缘,将待检测PCB钻孔的准确边缘与标准PCB钻孔边缘对比,得到待检测PCB钻孔的偏移方向和大小,方法提高了检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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是本发明的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法流程示意图;
图2是本发明的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法中的边界点示意图;
图3是本发明的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法中的钻孔偏移方向和大小。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法的实施例,如图1所示,包括:
S1.获取待检测PCB钻孔的灰度图像中的任意一个钻孔边缘图像;
该步骤的目的是通过相机采集生产完成的PCB图像。
其中,钻孔边缘图像的获取方法为:
(1)本实施例在PCB成品上方安装相机,获取任意一个钻孔图像,因为在PCB设计时,若一个孔存在偏差,则每个孔也会存在相同的问题,所有本实施例只获取一个钻孔的边缘图像作为数据基础,通过分析一个钻孔边缘得到PCB的偏移情况;
(2)对钻孔图像进行灰度化,得到钻孔图像的灰度图;
(3)采用Sobel算子获取灰度图中像素点的梯度方向和梯度幅值,并使用梯度幅值表示像素点梯度值;
(4)将梯度值大于梯度均值的像素点作为钻孔边缘像素,根据钻孔边缘像素得到钻孔边缘图像。
S2.根据钻孔边缘图像中像素点灰度值差异提取光影区域;
该步骤的目的是,对钻孔边缘图像中的光影像素点进行识别,并根据光影像素点得到光影区域。
其中,光影区域的获取方法为:计算钻孔边缘图像中像素点灰度值均值,将钻孔边缘中灰度值大于灰度均值的像素点作为光影像素点,根据光影像素点得到光影区域。
需要说明的是,在钻孔边缘的识别中,有可能会存在光照的干扰,所以阈值分割会造成边界的误判,造成边缘区域图像存在错误识别。由于光照的影响,一般在钻孔边缘都会形成光圈,在钻孔边缘识别中,会将光影错误判断为钻孔边缘,使得钻孔边缘膨胀。不同方向的边缘,受光照影响程度不同,所以要识别提取出光影区域,进一步分析出准确边缘。
S3.获取光影区域中准确边缘像素点:获取边缘图像中心与光影区域最外边缘每个像素点的连接线;将每个连接线上灰度值最大的像素点作为边界像素点,对每相邻三个边界像素点进行圆弧拟合;获取拟合圆弧的曲率;若拟合圆弧的曲率符合曲率阈值,该拟合圆弧对应的相邻三个边界像素点中不在下一个拟合圆弧中的像素点为钻孔的准确边缘像素点;若拟合圆弧的曲率不符合曲率阈值,则分别利用三个边界像素点的相邻像素点梯度值,对三个边界像素点进行调整,得到新的边界像素点,对新的边界像素点进行圆弧拟合,获取新拟合圆弧的曲率,依次进行迭代,直至新拟合圆弧的曲率符合曲率阈值时,将新拟合圆弧的三个边界像素点中不在下一个拟合圆弧中的像素点为钻孔的准确边缘像素点;
该步骤的目的是,通过将钻孔中心点与光影区域最外边缘像素点相连,根据连线上的像素点灰度值确定边界点,对边界点进行圆弧拟合,对不符合曲率的圆弧对应的边界点进行调整,得到钻孔的准确边缘像素点。
其中,边界点获取方法为:
(1)在识别到的对比板钻孔边缘图像中,求得钻孔边缘的中心O1,由O1作光影区域最外边缘上每个像素点的连线L;
(2)光影区域与直线的相交线段L上一定存在边界点,获取将线段上灰度值最大的像素点,该像素点在钻孔的实际边缘受光影的影响程度最大,所以将该像素点作为边界点。
其中,根据拟合圆弧获取钻孔准确边缘像素点的方法为:
(1)获取每相邻的三条连接线L上的三个相邻的边界点P1,P2,P3,利用P1,P2,P3拟合圆弧,得到曲率为K1;
若曲率为K1大于等于曲率阈值,该拟合曲线满足曲率阈值,则P1为准确的边缘像素点;
若曲率为K1小于曲率阈值,则对三个相邻的边界点P1,P2,P3进行调整,调整方法为:
a.计算P1,P2,P3每个边界像素点的前后相邻两个像素点的梯度值;
b.将梯度值较大的相邻像素点作为新的边界像素点;
c.根据新的边界像素点重复(1)拟合曲线,直至拟合曲线曲率满足阈值时,将此时拟合曲线使用的边界点作为钻孔准确的边缘像素点。
如图2所示,P1,P2,P3为分界点,M1,M2为光影区域最内边缘和最外边缘的交点,O为中心点。
(2)然后以第二条连接线上的P2为第一个边界点,依次获取相邻三个边界点,计算曲率K2;
(3)重复上述步骤,得到所有钻孔的准确的边缘像素点。
举例说明,如存在分界点P1,P2,P3,P4,P5:
首先P1,P2,P3作为相邻三个分界点进行拟合圆弧,若拟合圆弧满足曲率阈值,则P1为拟合圆弧的三个边界像素点中不在下一个拟合圆弧(即P2,P3,P4拟合的圆弧)中的像素点,P1为钻孔的准确边缘像素点准确边缘像素点,若不符合,则按照(1)中的调整方法进行调整,得到新的边界点,直至得到拟合圆弧曲率符合阈值,将拟合圆弧曲率符合阈值时的新的边界点作为准确边缘像素点;
然后将P2,P3,P4作为相邻三个分界点进行拟合圆弧,若拟合圆弧满足曲率阈值,则P2为拟合圆弧的三个边界像素点中不在下一个拟合圆弧(即P3,P4,P5拟合的圆弧)中的像素点,P2为准确边缘像素点,若不符合,则按照(1)中的调整方法进行调整,得到新的边界点,直至得到拟合圆弧曲率符合阈值,将拟合圆弧曲率符合阈值时的新的边界点作为准确边缘像素点;
最后,以此类推,对每个边界像素点进行上述操作,得到所有准确边缘像素点。
其中,曲率阈值的获取方法为:将每相邻三个边界像素点进行圆弧拟合,计算每段拟合圆弧的曲率,计算每段拟合圆弧的曲率和曲率均值的差值,将最大差值作为曲率阈值。
需要说明的是,本步骤进行圆弧拟合是为了保证圆弧开口方向一致并向区域中心,当圆弧开口向区域外时,需要调整拟合像素。在圆弧开口向区域外时对应3个像素点上分别为Pi,Pi+1,Pi+2,分别计算这三个像素点在线段L上相邻两像素点的梯度值,以梯度最大对应像素点代替原边界像素点,继续进行圆弧拟合,直到圆弧的开口方向一致并向区域中心。实际中,因为边界点的选择不同,经过拟合得到曲率会有浮动,所以计算曲率的均值,根据曲率均值对拟合的像素点进行调整。
S4.根据光影区域中钻孔的准确边缘像素点和钻孔边缘得到待检测钻孔的准确边缘;
该步骤的目的是,根据将光影区域中钻孔的准确边缘像素点和钻孔边缘结合得到待检测钻孔的准确边缘。
本步骤根据光影区域中钻孔的准确边缘像素点得到光影区域中钻孔的准确边缘,将其与钻孔边缘结合得到待检测钻孔的准确边缘。
S5.获取标准PCB灰度图像中与待检测钻孔对应位置的钻孔,利用S2-S4获取标准图像中钻孔的准确边缘;
该步骤的目的是,获取标准图像中钻孔的准确边缘。
本步骤将标准PCB是指合格的,标准的PCB,在与待检测PCB同等的条件下,获取标准PCB灰度图像中与待检测钻孔对应位置的钻孔,进行S2-S4处理,得到标准PCB图像的钻孔边缘。
S6.将待检测钻孔的准确边缘与标准PCB钻孔的边缘对比,得到待检测钻孔边缘的偏移量;
该步骤的目的是,将标准钻孔与待检测钻孔边缘进行对比,判断是否偏移。
其中,待检测钻孔边缘的偏移量的获取方法为:
如图3所示:
(1)将待检测钻孔准确边缘与标准钻孔边缘中心点重合,得到待检测边缘和标准边缘的交点A,B;
(2)将交点之间的连线AB进行平移得到待检测边缘的切点Q_t1和标准边缘的切点Q_t2;
(3)Q_t2和Q_t1的连线长度为待检测钻孔边缘的偏移量。
S7.将待检测钻孔边缘的偏移量和设计公差对比,判断是否需要调整钻孔位置。
该步骤的目的是,利用钻孔边缘的偏移量判断钻孔位置是否需要调整。
其中,判断是否需要调整钻孔位置的方法为:
若待检测钻孔边缘的偏移量大于设计公差,则对钻孔位置进行调整,否则不调整。
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,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,其特征在于,包括:
S1.获取待检测PCB钻孔的灰度图像中的任意一个钻孔边缘图像;
S2.根据钻孔边缘图像中像素点灰度值差异提取光影区域;
S3.获取光影区域中准确边缘像素点:
获取边缘图像中心与光影区域最外边缘每个像素点的连接线;
将每个连接线上灰度值最大的像素点作为边界像素点,对每相邻三个边界像素点进行圆弧拟合;
获取拟合圆弧的曲率;
若拟合圆弧的曲率符合曲率阈值,该拟合圆弧对应的相邻三个边界像素点中不在下一个拟合圆弧中的像素点为钻孔的准确边缘像素点;
若拟合圆弧的曲率不符合曲率阈值,则分别利用三个边界像素点的相邻像素点梯度值,对三个边界像素点进行调整,得到新的边界像素点,对新的边界像素点进行圆弧拟合,获取新拟合圆弧的曲率,依次进行迭代,直至新拟合圆弧的曲率符合曲率阈值时,将新拟合圆弧的三个边界像素点中不在下一个拟合圆弧中的像素点为钻孔的准确边缘像素点;
S4.根据光影区域中钻孔的准确边缘像素点和钻孔边缘得到待检测钻孔的准确边缘;
S5.获取标准PCB灰度图像中与待检测钻孔对应位置的钻孔,利用S2-S4获取标准图像中钻孔的准确边缘;
S6.将待检测钻孔的准确边缘与标准PCB钻孔的边缘对比,得到待检测钻孔边缘的偏移量;
S7.将待检测钻孔边缘的偏移量和设计公差对比,判断是否需要调整钻孔位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,其特征在于,所述钻孔边缘图像的获取方法为:
利用采用Sobel算子获取PCB钻孔的灰度图像中像素点的梯度方向和梯度幅值,使用梯度幅值表示像素点的梯度值;
计算PCB钻孔的灰度图像中像素点梯度值均值;
将梯度值大于梯度值均值的像素点作为待检测钻孔的边缘像素点;
根据钻孔边缘像素点得到钻孔边缘。
3.根据权利要求1所述的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,其特征在于,所述光影区域的获取方法为:
计算钻孔边缘中像素点灰度值均值;
将钻孔边缘中灰度值大于灰度均值的像素点作为光影像素点;
根据光影像素点得到光影区域。
4.根据权利要求1所述的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,其特征在于,所述曲率阈值的计算方法为:
将每相邻三个边界像素点进行圆弧拟合,计算每段拟合圆弧的曲率;
计算每段拟合圆弧的曲率和曲率均值的差值;
将最大差值作为曲率阈值。
5.根据权利要求1所述的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,其特征在于,所述对三个边界像素点进行调整,得到新的边界像素点的方法如下:
计算每个边界像素点的前后相邻两个像素点的梯度值;
将梯度值较大的像素点作为新的边界像素点。
6.根据权利要求1所述的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,其特征在于,所述待检测钻孔边缘的偏移量的获取方法为:
将待检测钻孔准确边缘与标准钻孔边缘中心点重合,得到待检测边缘和标准边缘的交点;
将交点之间的连线进行平移得到待检测边缘的切点Q_t1和标准边缘的切点Q_t2;
Q_t2和Q_t1的连线长度为待检测钻孔边缘的偏移量。
7.根据权利要求6所述的一种用于PCB板的钻孔偏移检测方法,其特征在于,所述判断是否需要调整钻孔位置的方法为:
若待检测钻孔边缘的偏移量大于设计公差,则对钻孔位置进行调整,否则不调整。
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CN202210462155.1A CN114998208A (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种用于pcb板的钻孔偏移检测方法 |
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ID=83025028
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CN202210462155.1A Pending CN114998208A (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种用于pcb板的钻孔偏移检测方法 |
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- 2022-04-28 CN CN202210462155.1A patent/CN114998208A/zh active Pending
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