CN1869667B - 一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法 - Google Patents

一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法 Download PDF

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贺兴志
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Abstract

本发明公开了一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法。该方法包括以下步骤：1)将Gerber格式转换为高分辨率的位图格式，获取印刷电路板的参考图象；2)利用高速线阵列相机扫描印刷电路板，获取印刷电路板的实际图象；3)计算印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓，并比较印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓；4)根据比较结果确定印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异；5)设置缺陷过滤条件，并对差异进行过滤处理。通过以上步骤对传统的印刷电路板检测工艺进行了改进，进一步提高了检测效率。

Description

一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法
技术领域
本发明涉及印刷电路板制造工艺领域，特别是一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法。
技术背景
目前，常利用轮廓检测来计算一些精密工件的外形及质量，如车身的检测、精密加工零件检测等。常用的方法是通过扫描仪器对精密工件进行扫描，并根据扫描得到的图象提取出图形轮廓；进一步计算图形轮廓的轮廓特征，如最大弧度/夹角、边缘长度、封闭面积等，从而得出于所述精密工件的实际轮廓特征；最后，根据所述轮廓特征判断精密工件是否符合规范指标。同样地，将图象处理技术被广泛地应用在印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)行业中，例如，PCB线路设计、生产胶片制作、钻孔、表面字符加工以及成品切割；上述方法也广泛应用于印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)的轮廓检测中。
通常在对PCB的轮廓检测过程中，需要关注PCB上所有可能存在的缺陷，例如，所述缺陷包括但不限于PCB上所存在的突起和缺口，结合业界对PCB制造工艺的实际要求，可以发现人们对突起和缺口的处理要求实际上是比较灵活的；也就是说，允许在可靠的、可以接受的轮廓特征范围内对所述突起和缺口中的部分缺陷进行保留。但目前相关的PCB制造工艺并不能满足以上相对灵活的过滤需求，例如，由扫描得到的图象分析图形轮廓时，将需要进行优化处理的突起和缺口反映出来的同时，也将在本来可以接受的轮廓特征范围内的突起和缺口均反映出来。从而导致了整个轮廓分析处理过程速度慢，系统工作效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，提高了对印刷电路板缺陷的解析速度，增强了轮廓分析的针对性，进而提高了工作效率。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，以Gerber格式作为计算机辅助制造的标准格式，包括步骤：1)将Gerber格式转换为高分辨率的位图格式，获取印刷电路板的参考图象；2)利用高速线阵列相机扫描印刷电路板，获取印刷电路板的实际图象；3)计算印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓，并比较印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓；4)根据比较结果确定印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异；5)设置缺陷过滤条件，并对差异进行过滤处理。
优选地，所述步骤1)具体为利用自动光学检测软件将Gerber格式转换为高分辨率的位图格式，并获取印刷电路板的参考图象。
优选地，所述步骤2)中高速线阵列相机具体为光电耦合器，用于对所述印刷电路板进行图象采集，获取印刷电路板的实际图象。
优选地，所述步骤3)包括步骤：31)根据轮廓跟踪算法计算所述标准参考轮廓；32)根据精度定义在亚像素级别的轮廓跟踪算法计算所述实际轮廓。
优选地，所述步骤4)具体为将印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间进行精确旋转与对齐，并确定印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异。
优选地，所述差异过滤条件包括匹配参数和容差范围。
优选地，所述匹配参数具体包括但不限于匹配率、允许旋转度范围、允许放大/缩小比例，用于分析所述印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓，并提取符合所述匹配参数的图象；所述容差范围，用于描述对差异进行过滤的过滤范围。
进一步地，所述步骤5)包括步骤：51)将所述差异与所述容差范围进行比较，若所述差异在所述容差范围之内，则过滤此差异；若否，则执行步骤52)；52)若差异在所述容差范围之外，则对此差异保留处理。
由以上方案可以看出，本发明符合PCB制造行业的实际需要，即改进了传统检测工艺中不合理的步骤，具体表现在对印刷电路板上所检测到的突起和缺口进行无选择性的处理流程进行了改进。也就是说，允许在可靠的、可以接受的轮廓特征范围内对所述突起和缺口中的部分缺陷进行保留，因此本发明在保证印刷电路板质量的前提下，进一步提高了整个处理流程的效率。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明方法所提供的第一实施例；
图3为本发明方法所提供的第二实施例；
图4为本发明方法所提供的第三实施例。
具体实施方式
本发明提供一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，其核心思想在于通过获取并比较印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓，并将比较结果进行过滤处理，从而完成对印刷电路板缺陷进行检测。请参阅图1，本发明方法具体为：
1)将Gerber格式转换为高分辨率的位图格式，获取印刷电路板的参考图象；
2)利用高速线阵列相机扫描印刷电路板，获取印刷电路板的实际图象；
3)计算印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓，并比较印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓；
4)根据比较结果确定印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异；
5)设置差异过滤条件，并对差异进行过滤处理。
为了进一步了解本发明，以下将通过相关实施例进行阐述说明。
请参阅图2，是本发明方法的第一实施例，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
步骤J1、转换图象格式，获取PCB参考图象。
步骤J2、通过线扫描和一系列图象加强变换操作，获取PCB的实际图象。
步骤J11、计算PCB的标准参考轮廓。
步骤J21、计算PCB的实际轮廓。
步骤J3、比较标准参考轮廓和实际轮廓。
步骤J4、确定参考轮廓和实际轮廓之间差异。
步骤J5、根据预先设置缺陷过滤条件，对差异进行过滤处理。
所述Gerber格式被行业内指定为计算机辅助制造(Computer AidedManufacturing。简称CAM)的标准格式。
请一并参阅图3，为进一步说明本发明所提供的完整技术方案，以下将结合本发明方法所提供的第二实施例进行说明。
步骤S1、以Gerber格式作为与PCB板相关的计算机辅助制造的标准格式。
步骤S21、利用的自动光学检测(Automatic Optic Inspection，简称AOI)软件通过矢量图转位图操作将Gerber格式转换为高分辨率的位图格式，并将该格式下的印刷电路板的参考图象进行备份处理，以供和随后生成的印刷电路板的实际图象进行图象比较；
步骤S22、利用高速线阵列相机扫描PCB板；
步骤S221由于在进行图象处理的过程中，会因为平衡光亮不一致而使图象本身的明暗差异，此时需要对其进行平面域校验操作，
步骤S222、采用中值滤波技术清除图象上的随机躁声，
步骤S223、进一步为了增加图象的对比度，更明显地区分图象目标，对图象进行直方图均衡处理，
步骤S224、所得的图象边缘可能并不清晰，不便于后续的图象轮廓比较操作，因次，对图象进行锐度加强操作。
步骤S23、最后形成所述的印刷电路板的实际图象。
步骤S31、在所述具有高分辨率的位图格式的参考图象的基础上，进一步
根据现有的轮廓跟踪算法计算出标准参考轮廓；具体为将直线、圆弧、不规则
的多边形边缘以及连接线段进行分类。
步骤S32、经过高速线阵列相机扫描后，在得到印刷电路板的实际图象的
基础上，进一步根据精度定义在亚像素级别的轮廓跟踪算法计算所述实际图象的轮廓；具体为将直线、圆弧、不规则的多边形边缘以及连接线段进行分类。
步骤S4、将所述标准参考轮廓与实际图象轮廓之间进行精确旋转与对齐，对印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓进行比较。
步骤S5、确定印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异，该差异具体包括所述缺陷的在图象中的位置、大小及形状。
步骤S6、预先设定缺陷过滤条件以及匹配参数，根据所述预先设定缺陷过滤条件以及匹配参数对所述印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异进行过滤处理，得到符合过滤条件的以及匹配参数的图象差异。
请参阅图4，为本发明方法提供的第三实施例包括：
步骤K1、以Gerber格式作为与PCB板相关的计算机辅助制造的标准格式。
步骤K21、利用的自动光学检测(Automatic Optic Inspection，简称AOI)软件通过矢量图转位图操作将Gerber格式转换为高分辨率的位图格式，并将该格式下的印刷电路板的参考图象进行备份处理，以供和随后生成的印刷电路板的实际图象进行图象比较；
步骤K22、利用高速线阵列相机扫描PCB板；
步骤K221、由于在进行图象处理的过程中，会因为平衡光亮不一致而使图象本身的明暗差异，此时需要对其进行平面域校验操作，
步骤K222、采用中值滤波技术清除图象上的随机躁声，
步骤K223、进一步为了增加图象的对比度，更明显地区分图象目标，对图象进行直方图均衡处理，
步骤K224、所得的图象边缘可能并不清晰，不便于后续的图象轮廓比较操作，因次，对图象进行锐度加强操作。
步骤K23、最后形成所述的印刷电路板的实际图象。
步骤K31、在所述具有高分辨率的位图格式的参考图象的基础上，进一步根据现有的轮廓跟踪算法计算出标准参考轮廓；具体为将直线、圆弧、不规则的多边形边缘以及连接线段进行分类。
步骤K32、经过高速线阵列相机扫描后，所得到印刷电路板的实际图象的基础上，进一步根据精度定义在亚像素级别的轮廓跟踪算法计算所述实际图象的轮廓；具体为将直线、圆弧、不规则的多边形边缘以及连接线段进行分类。
步骤K4、将所述标准参考轮廓与实际图象轮廓之间进行精确旋转与对齐，对印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓进行比较。
步骤K5、确定印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异，该差异具体包括所述缺陷的在图象中的位置、大小及形状。
步骤K61、预先设定缺陷过滤条件所述缺陷过滤条件包括容差范围和匹配参数，根据所述匹配参数对所述印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异进行匹配处理。
步骤K62、所述容差范围是指根据用户对实际线路的质量要求所设置。例如标准线宽0.5mm，实际线宽0.42mm，如果用户设定的容差是0.1mm，则差异在所述容差范围之内，过滤此差异；反之，进入步骤K63。
步骤K63、若差异在所述容差范围之外，则对此差异保留处理。
以上对本发明所提供的一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法进行了详细介绍，本文中应用了特定个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术依据本发明的思想，在特定实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，以Gerber格式作为计算机辅助制造的标准格式，其特征在于，包括步骤：
1)将Gerber格式转换为高分辨率的位图格式，获取印刷电路板的参考图象；
2)利用高速线阵列相机扫描印刷电路板，获取印刷电路板的实际图象；
3)根据轮廓跟踪算法计算印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓，并比较印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓；
4)根据比较结果确定印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异；
5)设置差异过滤条件，并根据差异过滤条件对差异进行过滤处理。
2.根据权利要求1所述的检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，其特征在于，所述步骤1)具体为利用自动光学检测软件将Gerber格式转换为高分辨率的位图格式，并获取印刷电路板的参考图象。
3.根据权利要求1或2所述的检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，其特征在于，所述步骤2)中高速线阵列相机具体为光电耦合器，用于对所述印刷电路板进行图象采集，获取印刷电路板的实际图象。
4.根据权利要求3所述的检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，其特征在于，所述步骤3)包括步骤：
31)根据轮廓跟踪算法计算所述标准参考轮廓；
32)根据精度定义在亚像素级别的轮廓跟踪算法计算所述实际轮廓。
5.根据权利要求1所述的检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，其特征在于，所述步骤4)具体为将印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间进行精确旋转与对齐，并确定印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓之间的差异。
6.根据权利要求1所述的检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，其特征在于，所述差异过滤条件包括匹配参数和容差范围。
7.根据权利要求6所述的检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，其特征在于，所述匹配参数具体包括但不限于匹配率、允许旋转度范围、允许放大/缩小比例，用于分析所述印刷电路板的标准参考轮廓和实际轮廓，并提取符合所述匹配参数的图象；所述容差范围，用于描述对差异进行过滤的过滤范围。
8.根据权利要求6所述的检测印刷电路板缺陷的轮廓分析方法，其特征在于，所述步骤5)包括步骤：
51)将所述差异与所述容差范围进行比较，若所述差异在所述容差范围之内，则过滤此差异；若否，则执行步骤52)；
52)若差异在所述容差范围之外，则对此差异保留处理。
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Pledgor: Zhejiang OVA Technology Co., Ltd.

Registration number: 2012990000391

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Denomination of invention: Profile analysing method for investigating defect of printed circuit board

Effective date of registration: 20141203

Granted publication date: 20100728

Pledgee: China Co truction Bank Corp Wenzhou economic and Technological Development Zone sub branch

Pledgor: Zhejiang OVA Technology Co., Ltd.

Registration number: 2014990001024

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PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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Date of cancellation: 20180309

Granted publication date: 20100728

Pledgee: China Co truction Bank Corp Wenzhou economic and Technological Development Zone sub branch

Pledgor: Zhejiang OVA Technology Co., Ltd.

Registration number: 2014990001024