AOI質(zhì)量檢測方法的應(yīng)用與研究

1、目錄1引言11.1PCB檢測方法11.2PCB缺陷檢測的重要性21.3AOI的研究和國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀31.4PCB及AOI的發(fā)展趨勢及研究的意義32 AOI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與原理42.1AOI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)42.2AOI的工作原理及主要特點53 AOI圖像的獲取與處理63.1圖像采集63.1.1圖像采集的基本理論63.1.2PCB圖像采集方法63.2圖像預(yù)處理73.2.1 PCB圖像增強73.2.2中值濾波83.3圖像分割93.4PCB圖像定位94 PCB缺陷檢測方法104.1PCB圖像缺陷檢測方法分類及簡介104.2 PCB缺陷識別過程簡介114.3模板匹配法檢測PCB缺陷124.3.1斷路和短路識別

2、124.3.2凸起識別144.3.3凹陷和空洞識別154.3.4劃痕識別164.4非參考法檢測線寬和線距164.4.1線寬線距檢測標準164.4.2線寬檢測方法174.4.3線距檢測方法184.5自動檢測檢測線寬線距程序?qū)崿F(xiàn)185 結(jié)束語20致 謝20參考文獻211引言11.1PCB檢測方法11.2PCB缺陷檢測的重要性21.3AOI的研究和國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀31.4PCB及AOI的發(fā)展趨勢及研究的意義32 AOI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與原理42.1AOI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)42.2AOI的工作原理及主要特點53 AOI圖像的獲取與處理63.1圖像采集63.1.1圖像采集的基本理論63.1.2PCB圖像采集方法63.

3、2圖像預(yù)處理73.2.1 PCB圖像增強73.2.2中值濾波83.3圖像分割93.4PCB圖像定位94 PCB缺陷檢測方法104.1PCB圖像缺陷檢測方法分類及簡介104.2 PCB缺陷識別過程簡介114.3模板匹配法檢測PCB缺陷124.3.1斷路和短路識別124.3.2凸起識別144.3.3凹陷和空洞識別154.3.4劃痕識別164.4非參考法檢測線寬和線距164.4.1線寬線距檢測標準164.4.2線寬檢測方法174.4.3線距檢測方法184.5自動檢測檢測線寬線距程序?qū)崿F(xiàn)185 結(jié)束語20致 謝20參考文獻21AOI質(zhì)量檢測方法的應(yīng)用與研究摘要:簡單介紹了自動光學(xué)檢測（AOI）技術(shù)的工

4、作原理及主要特點，重點研究了自動光學(xué)檢測（AOI）技術(shù)對于印制電路板中短路、斷路、凸起、凹陷等缺陷，并分析提出中心線畫法線的算法解決了檢測線寬線距的難題和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)腐蝕法區(qū)分空洞和凹陷的問題。關(guān)鍵詞:自動光學(xué)檢測;中心線畫法線算法;數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)The application and research of AOI quality inspection method Abstract: Brief introduction to the working principle of the automatic optical inspection (AOI) technology and main c

5、haracteristics of focus on the automatic optical inspection (AOI) technology for printed circuit board in the short circuit, open circuit, salient and depression defects and analysis center line drawing normal algorithm is put forward to solve the detection line width from math problems and corrosio

6、n morphology method to differentiate the empty and hollow.Keywords: Automatic optical inspection; line drawing normal algorithm; mathematical morphology目 錄1引言(1)1.1PCB檢測方法(1)1.2PCB缺陷檢測的重要性(2)1.3AOI的研究和國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀(3)1.4PCB及AOI的發(fā)展趨勢及研究的意義(3)2 AOI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與原理(4)2.1AOI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)(4)2.2AOI的工作原理及主要特點(5)3 AOI圖像的獲取與處理(6

7、)3.1圖像采集(6)3.1.1圖像采集的基本理論(6)3.1.2PCB圖像采集方法(6)3.2圖像預(yù)處理(7)3.2.1 PCB圖像增強(7)3.2.2中值濾波(8)3.3圖像分割(9)3.4PCB圖像定位(9)4 PCB缺陷檢測方法(10)4.1 PCB圖像缺陷檢測方法分類及簡介(10)4.2 PCB缺陷識別過程簡介(11)4.3模板匹配法檢測PCB缺陷(12)4.3.1斷路和短路識別(12)4.3.2凸起識別(14)4.3.3凹陷和空洞識別(15)4.3.4劃痕識別(16)4.4非參考法檢測線寬和線距(16)4.4.1線寬線距檢測標準(16)4.4.2線寬檢測方法(17)4.4.3線距檢

8、測方法(18)4.5自動檢測檢測線寬線距程序?qū)崿F(xiàn)(18)5 結(jié)束語(20)致 謝(20)參考文獻(21)1引言在制造印刷電路板的過程是非常繁多、工序復(fù)雜，尤其是在生產(chǎn)過程中容易引發(fā)各種缺陷和故障。自動光學(xué)檢測AOI(Automatic Optic Inspection)本身就比以往的方法要準確、實用、穩(wěn)定。他尤其會減輕對檢測品是損壞，通過研究獨特的AOI質(zhì)量檢測方法來解決PCB板引起的各種缺陷，因此研究AOI質(zhì)量檢測方法是很有重要的意義。本文介紹如下：首先，對過內(nèi)外AOI系統(tǒng)中各種軟件進行研究，規(guī)劃出了一個完整的檢測方案，其中主要有圖像獲取、圖像處理、圖像分割、PCB圖像的定位、缺陷的確定和查

9、找等，從而來定檢測該使用哪種路徑和方法。因為PCB圖像擁有獨特的色彩、分辨率、灰度級不同等多種特點，根據(jù)合適的特征量來選擇恰當?shù)拈撝祦磉M行圖像分割。再次，對設(shè)計規(guī)則校驗法的分析和探討，一般印刷板的走線有一定的規(guī)則，采用特殊中心線畫法線的方法解決線寬和線距的種種問題。這種方法可以據(jù)導(dǎo)線內(nèi)部、導(dǎo)線之間與標準規(guī)則進行對比是否合格，如果不符合標準則不合格。對于凹陷和空洞利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)腐蝕法將去區(qū)分開來。最后，研究出針對PCB板不同的缺陷利用不同圖像特征來選擇合適的檢測方法，使AOI質(zhì)量檢測的方法得到充分的應(yīng)用與研究。1.1PCB檢測方法蝕刻是制造PCB板中非常關(guān)鍵的一步，蝕刻時會由于溫度，時間，藥品的

10、劑量的多少等多種因素的問題，使板子上的電路圖產(chǎn)生斷路、短路、23凸起、凹陷等等很多問題 1。AOI檢測系統(tǒng)主要用在裸板（板上沒有安裝元器件）和板上有元器件的兩種印刷板中，檢測印刷板大致分三類：電檢測、人工目測、光學(xué)檢測。很久以前，大部分工廠都是人工目測來檢測合格，這種方法帶來很多缺點和不足，然后又出現(xiàn)了電檢測，它雖然帶來點作用但是還是存在很大不足。所以，AOI檢測是非常新穎的方法也是現(xiàn)在很多廠家都在使用的方法，得到了非常的歡迎和喜愛。AOI檢測中圖像采集時根據(jù)的是光的反射原理得到所需的圖像，然后通過計算機處理和自動化的流程的控制技術(shù)相互作用對PCB板進行處理得出結(jié)論，而且在工業(yè)中也有很多應(yīng)用比

11、如元器件焊接的問題檢測和缺陷識別。1.2PCB缺陷檢測的重要性電子產(chǎn)品的核心是其中的印刷板，其中有復(fù)雜的元器件、電路、連器件互連而成的，對于研制PCB的工藝流程中，檢測其是符合合格是非常有必要的。這不緊保證產(chǎn)品質(zhì)量手段，而且可節(jié)省測試的費用。印制電路板檢測往往配備了電氣性能試驗,物理機械性能試驗,氣候環(huán)境試驗,金相剖切檢測,可靠性試驗等相關(guān)檢測的設(shè)備1。從簡單的外觀檢驗到復(fù)雜是內(nèi)部檢測，因此可以把簡單的檢測和對印刷板板監(jiān)控相互連接起來。在印刷板出廠前必須達到合格的標準，以免給后面的程序帶來不必要的損失和麻煩，也提高其品質(zhì)?？偠灾覀冊谏a(chǎn)PCB的過程中，難免會遇到各種的缺陷和難題，研究出合

12、適是檢測方法也是很有用的以及對缺陷的種類研究和特征的分析，PCB缺陷的檢測是很有必要的。1.3AOI的研究和國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀A(yù)OI能較好地解決PCB生產(chǎn)中的質(zhì)量檢測問題,但對于國外的AOI設(shè)備，因為它的設(shè)備利用了多攝像頭技術(shù)，功能十分強大。但是，它們有一個共性的缺點是價格昂貴。國內(nèi)也研制出很多方案和設(shè)計，但是畢竟還處于不成熟的時期，需要對其深入的研究和探討是AOI發(fā)展的必要趨勢，努力研制出性價比高的檢測系統(tǒng)。1.4PCB及AOI的發(fā)展趨勢及研究的意義電子技術(shù)發(fā)展越來越趨向小型化發(fā)展，為了滿足這樣的需求， PCB板也一定向微型化這個方向努力。激光鉆孔一般用在微型的器件中將會越來越精密的方向發(fā)展，由于

13、層數(shù)的增多，線路越來越小的趨勢進行，尤其是訊設(shè)備的背板，線路單一卻層數(shù)很高。因此適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，AOI技術(shù)有飛速的發(fā)展，由于HDI板線路很細也和繁瑣，其缺陷更為難以分辨出來，要研究AOI對細微缺陷的檢測有效方法。很多廠家期望AOI直接與蝕刻結(jié)合起來，就減少了人力物力，也提高了其品質(zhì)。通訊背板將向更多層板的趨勢發(fā)展，也將研究出專屬它的方法。首先，國內(nèi)對AOI系統(tǒng)的研究和開發(fā)有自主產(chǎn)權(quán)的、價格適當?shù)腜CB檢測系統(tǒng)是很有發(fā)展前途。其次，二值圖像或灰度圖像研究是現(xiàn)在的PCB缺陷識別軟件中重要的圖像處理，同時也增添了檢測中的時間和空間的復(fù)雜度。總而言之，對PCB常見的缺陷所用的圖像處理軟件及其用的合適

14、的方法處理進行研究和探討具有很重要的意義。2 AOI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與原理2.1AOI系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)對于一個PCB缺陷AOI系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，主要包括圖像的拍攝、分割圖像、確定PCB圖像的位置、分析并提取獨有的特征，最后進行采取合適的方法來識別這種常見的異常。顯而易見，對這幾個模塊的研究是非常有那個必要的，系統(tǒng)總體方案和結(jié)構(gòu)如圖1所示： 圖像定位 特征提取 目標識別圖像分割 線路層分割 碳線層分割 焊盤層分割 機械層分割圖像采集*BMR文件圖像預(yù)處 理CCD系統(tǒng)圖像增強中值濾波缺陷檢測 檢測結(jié)果輸出 設(shè)計規(guī)則效驗法 參考法 線路檢測 線距檢測 短路檢測 斷路檢測 空洞檢測 凹陷檢測 凸起檢測 劃

15、痕檢測圖1 PCB缺陷檢測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.2AOI的工作原理及主要特點AOI是檢測印刷板是否符合標準的一種檢測方法，用于高精密單層印制板的制造流程中，特別是對于多層印制板加工的關(guān)鍵的一步。這個系統(tǒng)主要結(jié)合了光的反射原理，圖像增強，計算機技術(shù)，圖像的轉(zhuǎn)換以及圖像多步的處理。以下是AOI功能模塊，如圖2所示： 圖像分析處理 形態(tài)學(xué)算法特征提取 數(shù)據(jù)比對缺陷報告 標記輸出 圖像采集待服控制系統(tǒng)光學(xué)定位系統(tǒng) 顯示系統(tǒng) 標記輸出系統(tǒng)光學(xué)掃描系統(tǒng) 主機系統(tǒng)圖2 AOI功能模塊在進行圖像獲取這個流程中一般采用CCD或激光來自動化的掃描板子，得到想要的圖像，然后把采集的圖像輸入對應(yīng)程序的計算機中，把圖像經(jīng)過多

16、層的處理與分析，在計算機中進行數(shù)據(jù)對比看是否符合標準，如果不合格則標記出來輸出。3 AOI圖像的獲取與處理AOI圖像的獲取與處理是檢測系統(tǒng)中非常重要的一步，第一用合適的機器來拍攝板子得到最初的圖像，接下來就是對獲取圖像來加工和分析處理、分割等多道工序后才可以進行后面完整的檢測1。3.1圖像采集3.1.1圖像采集的基本理論人們一般看到的圖像都是由綠、藍(RGB)三種成分構(gòu)成的模擬圖像?？梢岳脠D像是個連續(xù)的函數(shù)，每一個點都對應(yīng)一個值，可以繪出對應(yīng)的函數(shù)圖像，再輸入計算機之前必須用圖像傳感器將光信號變成對應(yīng)的電信號，然后再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入計算機中，這一部分工作就稱為圖像采集23。3.1.2PCB圖

17、像采集方法現(xiàn)在AOI圖像獲取有兩種方法：一種用高頻率的CCD成像，另一種是用激光作為光源，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換來采集圖像。一般采用高分辨率的CCD進行PCB圖像采集?；緢D像采集過程是利用合適的光源照射PCB板，根據(jù)光的反射原理反射出來的光通過高分辨的CCD得到圖像，然后把光信號轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)送到采集卡上，最后把所得采集卡進行量化獲得所需圖像。采集過程如圖3所示： 彩色圖像 光源 PCB 攝像 采集卡圖 3 圖像采集過程3.2圖像預(yù)處理圖像處理4就是利用高分辨率的CCD獲取圖像得到有關(guān)的PCB板電信號，根據(jù)所得電信號與計算機一一對應(yīng)二進制的原理，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的圖像，因為印刷基板和銅的灰度級不同形成二維灰

18、度圖形也有所不同，接下來采用閾值法將板子的基板和附有銅那部分進行區(qū)分開來，因為板子的基板和附有銅的閾值不相同所以可以根據(jù)這個特點正好分開，最后獲取相應(yīng)的二進制圖像。對于轉(zhuǎn)換成二進制圖像應(yīng)該與標準圖像進行對比，才能找出缺陷。一般采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)進行數(shù)據(jù)分析，那樣可以吧圖像轉(zhuǎn)換成更加骨干型，這樣一來可以使計算機中的儲存變少從而運行加快提高速率，精確度也提高了。3.2.1 PCB圖像增強 PCB圖像的灰度直方圖如圖4所示，很明了的看到獲得的圖形中背景和那些要檢測的線路很相似不容易區(qū)分，從而影響效率。一般PCB的圖像比較暗，以致導(dǎo)致很難清晰的反應(yīng)出來目標的灰度直方圖，所以給后面的圖像比較增加了難度難以準

19、確識別出相應(yīng)的缺陷。圖4 典型的PCB圖像及其直方圖圖 5 圖像增強圖像增強主要是為了以后的工序中識別缺陷更加準確、明了。通過一些科技手段是增加后的圖像清晰。在本文中，將獲取的彩色的圖像分別從R、G、B三個方向來進行在灰度上的處理。顯而易見，圖5 很清晰反映了圖像經(jīng)過這樣一道程序的處理明顯的清晰明了了很多，達到想要的效果。3.2.2中值濾波中值濾波目的是消除孤立毛刺。因為有的像素和相近的信號的像素差別挺大卻相似度很大。對彩色圖像進行中值濾波，方法和圖像增強很相似，從三個分量進行濾波，這種方法的順序及程序如下: (1)找到模板的中心像素，然后選取合適的某一像素與前面的中心像素重合；(2)沿著移動

20、的方向掃描下一個點的像素找出與之對應(yīng)的顏色值；(3)將這些顏色值從小到大排成一；(4)找出這些值中排在中間的一個;(5)最后把找出那個中間值賦值和模板的中心值。經(jīng)過以上幾個步驟，把圖像中值濾波后效果很明顯，a圖為未經(jīng)過處理的，b圖很明顯清晰了許多也解決了圖像會受到噪聲的影響。圖6就是PCB圖像種中值濾波前后比較：a b圖6 PCB圖像中值濾波3.3圖像分割圖像分割5是將圖像各有的特征分別分割開以便后續(xù)清晰的識別缺陷。一般情況下我們會發(fā)現(xiàn)圖像與圖像之間會因為亮度、飽和度、色彩、紋理、條紋、是有差別的。利用圖像的這些特征進行分類和分割歸類，這是對以后的識別不可缺少一步。一般情況下圖像分割利用圖像的

21、閾值不同進行分割，這種方法簡單，計算量比較少，容易實現(xiàn)的特征，所以在許多工廠得到廣泛的應(yīng)用。3.4PCB圖像定位PCB圖像的定位問題也是PCB缺陷檢測的重重之重。無論是局部檢測還是全部檢測，都必須有準確的PCB圖像定位，才能保證準確的檢測出缺陷，這樣減少了很多因為位置的原因影響后面的檢測，其中對定位圓的檢測是通過隨機Hough變化來實現(xiàn)的6。4 PCB缺陷檢測方法4.1PCB圖像缺陷檢測方法分類及簡介PCB圖像缺陷檢測算法有參考算法、非參考算法和混合算法這三種重要算法7。參考算法有圖像或模型對比法。參考算法是獲取印刷版的全部像素信息與標準圖像進行對比，也稱為逐像素比較。 非參考算法8是設(shè)定好規(guī)

22、則然后在進行比對。不必要標準圖像的像素信息，反而是更加注重一定的規(guī)則。例如還可以設(shè)置導(dǎo)線的一定合格范圍，給出導(dǎo)線的最小值和最大值，若測出來的導(dǎo)線寬度在這個范圍內(nèi)則說明線路沒有缺陷?；旌戏ㄌ崛×藚⒖挤ê头菂⒖挤ǖ木A結(jié)合起來，這樣解決了雙方所不能解決的問題。我們會取其精華，去其糟粕。來一步一步的改進從而達到我們想要的效果，為以后的圖像中缺陷識別打下良好的基礎(chǔ)，在比較中學(xué)習(xí)和成長。我們會根據(jù)PCB板的材質(zhì)不同，特征不同級缺陷不同選取合適的方法。如表1所示是參考法和非參考法的優(yōu)缺點：表1 參考法和非參考法優(yōu)缺點對比 優(yōu)點缺點 參考法自適應(yīng)強，可以檢測全局PCB板運算速度慢，存儲空間大 非參考法運算速

23、度快，存儲空間小自適應(yīng)性不夠，系統(tǒng)擴展能力差4.2 PCB缺陷識別過程簡介一般常用的算法主要就解決PCB裸板上的異常，因為在進行蝕刻鍍銅時，不是使鍍的銅蝕刻太多引起斷路或凹陷；或是使鍍的銅蝕刻不徹底導(dǎo)致短路和凸起以及線寬線距的不合格。由于PCB 的灰度級比較單一，我們采用將圖像讓計算機轉(zhuǎn)換成二值圖像或者灰度圖像，經(jīng)過多道程序的處理分割，最后采用合適的算法識別常見的缺陷，通常會與標準模板進行一一對比。其中識別過程一般參考法用在斷路、短路、凸起、凹陷等異常的識別；非參考法用在線寬和線距的問題的檢測。其中，參考法檢測部分的具體識別步驟如下:(l)圖像采集; (2)圖像預(yù)處理就是以上所采用的兩種方法;

24、(3)PCB板定位，隨便也確定模板的中心位置;(4)然后讓得到的圖像與標準圖像進行一一對比，比較哪里有不同的地方則是缺陷出現(xiàn)的地方，標記出來； (5)對于那些有特殊特征的圖像進行分類，屬于哪一類將采用哪種方法更合適，快速的檢測出異常，提高效率。常見的PCB板的異常中，斷路、短路都會引起電流多大或電壓過大造成危害，還可能引起其他的損失，影響后面制造PCB板的進度，所以必須把這種嚴重的問題扼殺在搖籃中；那些凹陷和凸起也不能忽略；劃痕先看程度大小來判斷板子是否合格，有些只是輕微的劃痕，不影響整個板子的功能，可以忽略不計；有些劃痕影響的挺嚴重，有可能是電路層中的斷路，如果更嚴重的話就沒有維修的必要了。

25、以上所遇到的缺陷是我們制造PCB裸板常見的，一般的檢測路徑如圖7所示：是否是是是凸起、短路斷路、空洞、凹陷、劃痕結(jié)束面積減少嗎? 是缺陷輸入PCB,和模板匹配可以忽略嗎? 匹配成功嗎?圖 7 缺陷檢測路徑4.3模板匹配法檢測PCB缺陷4.3.1斷路和短路識別在印刷板上出現(xiàn)的斷路，如圖8是明顯的線路層出現(xiàn)常見的斷路問題，a和b進行比較可以明確紅色方框中就是我們提到的斷路問題。本文采用差值模板匹配法9從而算出線路面積，利用面積與標準線路面積和進行比較明確那里出現(xiàn)短路，原理就是當線路發(fā)生斷路時就會出現(xiàn)待測板的面積小于標準板線路面積。其實以上哪種方法用了區(qū)域生長的思路便捷的計算出線路面積，圖9清晰的看

26、出計算待測板與標準板面積計較得出，待測板面積小于標準板，可能有斷路、凹陷、空洞這樣的異常，我們還要進一步研究到底是那種缺陷。斷路原理如圖9所示。假設(shè)標準板圖像總面積為area, a為右側(cè)導(dǎo)線上部分面積，b為中間斷路處的面積，c為導(dǎo)線下部分面積，則: area=a+b+c (4-1) 當發(fā)生斷路時，面積area'為: area'=a+c (4-2) 顯然此時: area'<area (4-3) 由此，可以判斷PCB板出現(xiàn)了斷路。a 標準圖像 b 缺陷圖像圖 8 斷路圖像圖9 斷路原理短路和斷路原理一樣，只是當線路層發(fā)生短路時，待測板面積會比標準板面積要大。計算機面積

27、的方法也是利用同斷路計算面積方法一樣。不能單純的依據(jù)面積大于標準面積就判斷該線路層發(fā)生了短路，也許會是凸起這種缺陷。我們還要進一步研究是否是短路缺陷。由于當發(fā)生短路時，我們從圖10 很明顯看到有兩個接觸點，因為中間的導(dǎo)線會與兩邊的導(dǎo)線相連所以有兩個接觸點分別是點A和點B；當發(fā)生凸起這種問題時，只有一個接觸點。我們根據(jù)接觸點的個數(shù)判斷到底是短路還是凸起。圖10 短路原理4.3.2凸起識別凸起是因為在制造PCB裸板蝕刻時不當引起的，沒有把該去除的銅時刻掉，它會導(dǎo)線與導(dǎo)線之間距離減少。如果檢測出這樣的缺陷可以通過放大鏡放大后用刀片劃掉多余的銅。以上提到的利用區(qū)域生長的思路來計算線路層中導(dǎo)線的面積，面

28、積大于標準板面積也許是短路或凸起，所以首先計算出面積然后排出短路這種異常的問題。一般想要區(qū)別這兩種缺陷我們是通過觀察導(dǎo)線與導(dǎo)線之間接觸點的個數(shù)。接觸點個數(shù)是一個那么就是凸起缺陷。圖11就是典型線路層出現(xiàn)的凸起狀況：圖11 凸起4.3.3凹陷和空洞識別對凹陷和空洞這兩種缺陷進行識別時，因為這兩種缺陷都是因為在制造PCB板蝕刻這個工藝過程蝕刻過度，會造成導(dǎo)線寬度變窄。圖12為典型的凹陷，圖13是明顯的空洞，這個是明顯的碳路層。因為這兩種都是待測板的面積小于標準板的圖像面積，不能用這種方法來區(qū)分，只能用其他方法。想出了用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)腐蝕的方法解決這個難題。首先將圖像通過計算機相應(yīng)的程序轉(zhuǎn)換成灰度圖像，

29、然后將灰度圖像進行形態(tài)學(xué)膨脹運算，尋找面積減少的部分然后看他的周圍是否是目標圖像，如果是目標是目標圖像則說明是空洞；如果經(jīng)過膨脹功能后所得減少面積周圍是PCB板基板圖像，則說明是凹陷缺陷。圖12 凹陷 圖13 空洞4.3.4劃痕識別劃痕缺陷的特征是顏色和基板的顏色有差別，利用這一點來識別這種缺陷。由于劃痕的灰度級與基板和導(dǎo)線的灰度級很相似，所以不能單純根據(jù)灰度級來識別這種缺陷。這種劃痕有點程度深有點只是輕微的，所以不能斷定是否在使用印刷板，如果只是輕微的劃痕，不影響其功能和性能則可以忽略不計。具體的方法是“與”運算，待測圖像的灰度值和標準圖像的灰度值相同則為0；否則是1；說明有劃痕。4.4非參

30、考法檢測線寬和線距線寬是導(dǎo)線的邊界線上一點設(shè)為基準點，導(dǎo)線的邊界線的垂直方向上最相鄰的另一邊界線的相交點之間距離；線距是指兩根相鄰的導(dǎo)線法線方向的最近距離。線寬和線距在線路層也是非常重要，如果線寬太窄會因為電流流過此次不能承受如此的電流強度是導(dǎo)線燒斷；如過導(dǎo)線與導(dǎo)線距離距離太近，會產(chǎn)生電磁感應(yīng)影響其他功能，如果線距太大會影響板子的合理分配。規(guī)則校驗法適用于檢測這兩種缺陷，通過設(shè)置一定的規(guī)則，如果違反這種標準范圍時，那么說明該印刷板存在這種缺陷，標記為不合格產(chǎn)品。說白了其實是尺寸的校驗。4.4.1線寬線距檢測標準首先對線寬的標準設(shè)定，如果導(dǎo)線寬度在這個標準范圍內(nèi)則說明是合格的，否則是不能通過。例

31、如，設(shè)置的導(dǎo)線的線寬規(guī)定的下限尺寸LMIN =0.12mm，上限尺寸LMAX=1.56 mm，導(dǎo)線的實際寬度為L0，當 L0> LMIN或者L0 < LMAX的時候，認為此線寬是不合格的;只有當LMIN <L0 <LMAX時，換句話說就是在上線和下限范圍之間才認為線寬是合格的。如圖14所示， 導(dǎo)線前后兩端很明顯不是一樣粗，a端為導(dǎo)線太窄的典型情況。 圖14 線寬缺陷4.4.2線寬檢測方法線寬線距檢測方法有很多種，采用了中心線畫圓法成功的實現(xiàn)了對上述兩種PCB缺陷的檢測。為了測出線寬和線距采取了Hilditch細化算法9來尋找中心線，首先是將印刷板沿著圖像掃描的方向進行移

32、動，為了消除邊界像素，得到一個線寬的像素?；A(chǔ)就是先把圖像分割了然后將圖像進行轉(zhuǎn)換成計算機中對應(yīng)的二進制圖像。由于圖像分割可以去除其他的像素留下導(dǎo)線的二進制圖像以便觀察也保證信息的完整。利用中心線畫圓法計算出導(dǎo)線寬為L0，下限尺寸LMIN，上限尺寸LMAX，如果L0>LMIN，導(dǎo)線過窄；如果L0<LMIN，導(dǎo)線過寬；只有LMIN <L0 <LMA，導(dǎo)線合格；畫線法判斷 PCB圖像線路層分割 二值轉(zhuǎn)換 圖像識別尋找中心線圖15 判斷流程圖檢測過程如圖15所示，根據(jù)法線的長度判斷該處的線寬是否存在著缺陷。如圖16所示的一段線路，任意選取線路上a，b，c三處像素點，利用以上介

33、紹的方法計算出法線長度分別是 W1，W2，W3，由圖可以看到W1>S，說明a點出線路過寬;c<L，此處導(dǎo)線過窄;( S為線寬的上限有在上限，L為下限)只有在范圍之間才算合格，b就是合格的。圖 16 法線法檢測線寬4.4.3線距檢測方法線距檢測的原理同線寬檢測一樣，如圖17所示的兩段導(dǎo)線，點a、 b、c處的法線長度分別為d1，d2和d3，從圖中可以看到，d1 > D1，此處線路過寬; d3< Do，此處導(dǎo)線過窄;Do< d2<D1，此處符合導(dǎo)線寬度要求。di<D0過窄;D0diD1合格;diD1過寬。(Do為線距的下限，D1 線距的上限)圖17 法線法檢

34、測線距4.5自動檢測檢測線寬線距程序?qū)崿F(xiàn)采用規(guī)則校驗法對線寬線距檢測原理就是上面4.4所敘述的。這里給出線寬線距檢測流程10，如圖18所示。當檢測出缺陷時，用計算機標記出出錯處，另外PCB缺陷分析有類型、面積、位置的確認。找出具體位置用坐標標記出來更形象，用word文檔先保存起來然后打印。整個流程利用了多種技術(shù)，把圖像進行初處理，然后深入分析它的特征選取合適的檢測算法。這個程序的實現(xiàn)說明了AOI檢測的方法得到驗證也證明了它的可行性。是否否是結(jié)束留像素是1點的位置判斷是否有-1？否否 將像素值為-1的置0引入模板中心像素值減-1中心像素值不變模板沿掃描方向移動模板是否移動完畢是否滿足條件？將像素

35、值為-1的置0圖18 線寬線距檢測流程5 結(jié)束語PCB圖像采集和處理部分是自動光學(xué)檢測系統(tǒng)的重要模塊。本文解決了PCB板出現(xiàn)的常見的缺陷，并且分析了圖像的特征提出了更便捷的方法，利用圖像的灰度級，圖像增強，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的多方面新穎的想法結(jié)合，使AOI質(zhì)量檢測得到用力的驗證。對印刷板缺陷AOI系統(tǒng)所用的各種重要技術(shù)和核心算法進行探討。本文對以下幾個方面作為主要研究內(nèi)容:（1）由于PCB板的材料不同，基板和銅的閾值不同，提出了一種自適閾值分割法進行分割;（2）由于凹陷和空洞這兩缺陷很難區(qū)分開來，本文提出來數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的腐蝕的方法輕松的解決了這個難題，而且這個方法很有實用性，準確性也很高；（3） 提出中心線畫法線算法解決了檢測線寬線距的難題，最基本是原則還是準守規(guī)則校驗法的原理和PCB走線是有規(guī)則的特征。致 謝這篇論文是我對次請教王金來老師的教導(dǎo)學(xué)習(xí)。三人行，必有我?guī)?。在這段實習(xí)時間老師們也時刻關(guān)注我們論文的進度。不斷地督促、提醒、鼓勵我們認真學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)知識。大學(xué)四年來所有老師對我的關(guān)懷。大學(xué)歷程拓寬了我看待問題的角度，啟發(fā)了我進行探究過程的思路，這些都是以后生活中寶貴的財富。首先