線路板外觀檢查機的算法

印刷電路板外觀檢查系統(tǒng)（AVI）的研究與應(yīng)用同在線檢查系統(tǒng)AOI一樣，涉及了許多前沿學(xué)科，如信號檢查技術(shù)、圖像處理、模式識別、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析及計算機實時處理與控制技術(shù)等。它們的工作原理大都一致，都是通過先對檢查對象的參量進行獲取或采集，然后根據(jù)相應(yīng)的處理方法（算法）得到處理結(jié)果。最后，所得的處理結(jié)果通過一定的方式將這些參量體現(xiàn)在控制對象上。

現(xiàn)有的印刷電路板缺陷檢查的方法有很多，大致可以分為兩類：一是非參考法。它是檢查PCB是否滿足設(shè)計規(guī)則，主要是進行尺寸檢查，即檢查導(dǎo)體和焊盤等尺寸是否滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)所需的坐標(biāo)、寬度和間隙，任何與設(shè)計規(guī)則要求不符的均被認為是潛在的缺陷。它的優(yōu)點是無需參考PCB，因而它無需對準(zhǔn)，缺點是不能檢查出滿足設(shè)計尺寸的缺陷。比如PCB上多了孔或是少了孔，丟失某條導(dǎo)線等。二是參考比較法。它是將待測PCB與標(biāo)準(zhǔn)PCB逐點比較或者是把待檢PCB上提取出的特征（顏色特征）與標(biāo)準(zhǔn)PCB上提取出的特征比較，任何差異均被認為是潛在的缺陷。參考比較法的優(yōu)點是概念上直觀，電路實現(xiàn)比較簡單，缺點是要求待檢PCB和標(biāo)準(zhǔn)PCB的空間位置的精確對準(zhǔn)，否則檢查的虛報警較多。

本文說的這種外觀檢查機采用的是比較法。在國外基于比較法的外觀檢查設(shè)備又可以大致分為兩種算法，一是像素處理法，它是對標(biāo)準(zhǔn)PCB板的每一個像素進行模型建立，然后與待測板進行逐點比較。這種算法的優(yōu)點是不同顏色之間的過渡區(qū)（過渡區(qū)，指的是不同顏色之間的銜接處）明顯，對過渡區(qū)缺陷的檢查效果好，缺點是逐點像素比較運算量大，內(nèi)存處理大，對計算機的配置要求很高。二是區(qū)域處理法，它是對標(biāo)準(zhǔn)PCB板以不同顏色為特征信息進行分區(qū)處理，每一個分區(qū)包括了一種特征顏色的信息，不需要對每一個像素點都進行建模，而是對相同特征顏色進行區(qū)域性建模。這種算法的優(yōu)點是能得到更多的特征信息，更全面地描述標(biāo)準(zhǔn)板，相比較更為準(zhǔn)確，缺點是過渡區(qū)處理不明顯，過渡區(qū)處的檢查效果欠佳。

從上述兩種算法的優(yōu)缺點比較可以看出，最好的方法就是把它們結(jié)合在一起，過渡區(qū)采用像素處理法，其他區(qū)采用區(qū)域處理法，但實現(xiàn)這種算法比較困難。目前國外采用像素處理法最具代表性的是日本公司生產(chǎn)的FP系列外觀機，采用區(qū)域處理法最具代表性的是另一款日本SHIRAL公司生產(chǎn)的外觀機。本司研發(fā)的外觀機采用比較法中的區(qū)域處理法，此方法是通過圖像采集系統(tǒng)對標(biāo)準(zhǔn)板進行圖像采集及分析處理，建立標(biāo)準(zhǔn)信息（簡稱標(biāo)準(zhǔn)庫），以標(biāo)準(zhǔn)板信息對待測板子信息進行比較判定待測板子缺陷信息。

在外觀機的應(yīng)用研究方面，主要是研究檢查PCB板子的類型，檢查板子缺陷的能力，以及該如何去建立好的標(biāo)準(zhǔn)庫來檢查不同類型和要求的外觀缺陷。目前正業(yè)研發(fā)的WG21外觀機能檢查的PCB板按金屬材料分主要有：銅板、金板、銀板，OSP板。WG21能檢查的外觀缺陷主要包括異物、露銅、補油、劃傷、鍍金不良、字符錯誤、綠油不均、焊盤不均勻、殘銅、漏印等。下面主要舉例本外觀機在試用中檢查的部分缺陷。如圖所示。

（紫色框內(nèi)的為缺陷）

（紅色框內(nèi)的為缺陷）

本文主要是關(guān)于基于機器視覺的印制電路外觀檢查機的設(shè)計和研究，為廣大PCB生產(chǎn)廠商解決了PCB外觀質(zhì)量檢查的一大難題，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升FQC效率，減少客戶退貨、索賠，提升企業(yè)美譽度等方面具有重要價值。