專利名稱：印刷電路板孔徑孔數(shù)檢測cis圖像獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理及計算機視覺技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圖像處理、計算機視覺在制造業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其在產(chǎn)品檢驗、加工過程監(jiān)察、測量和裝配任務(wù)方面有著重要作用。在印刷電路板(簡稱PCB)的生產(chǎn)過程中，對產(chǎn)品質(zhì)量進行檢測和控制是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了解決人工檢測存在的檢測質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，人們開發(fā)了多種專用的在線質(zhì)量檢測系統(tǒng)。當前PCB檢孔機市場上，可以看到的設(shè)備一般采用數(shù)目不等的CCD圖像傳感器、使用透射光等非接觸式檢測方式來獲取圖像。如臺灣亞亞科技出品的HC-610采用CCD圖像傳感器和透射光檢測方式，采用高頻光源，其孔徑解析度為2微米，容許待檢印刷電路板以±30°地傾斜度擺放；臺灣京暉自動機械有限公司出品的HIS200-6070采用Line CCD圖像傳感器，其光照方式為同時使用上下光源，最小解析度為0.001mm，掃描速度為66mm/sec～132mm/sec，可以實現(xiàn)缺孔、孔徑錯誤、孔位置偏移和多鉆孔的檢測；MEIKO公司出品的MHI2600以及SEIREN公司出品的HC-3W、HC-5系列產(chǎn)品也都采用CCD圖像傳感器，且后者的產(chǎn)品傳感器數(shù)目多于15個。而當前這些產(chǎn)品主要存在這一下這些問題1.價格昂貴由于CCD傳感器本身的造價和工藝要求，使得當前市場上的采用CCD傳感器的PCB檢測設(shè)備售價高達六十萬元以上，這種高價產(chǎn)品使得眾多PCB生產(chǎn)廠家盡量降低檢孔設(shè)備購買數(shù)量。
2.檢孔機圖像采集部分制造工藝復雜由于CCD傳感器鏡頭系統(tǒng)的視場角較小，而生產(chǎn)的印刷電路板的寬度遠遠大于鏡頭可以覆蓋的寬度。所以現(xiàn)有產(chǎn)品多采用密集型多數(shù)目CCD或者移動CCD進行圖像采集，這使圖像采集部分的制造工藝變得復雜，且精度要求高，一般裝配精度要求在0.001mm左右。
3.圖像配準要求苛刻部分檢孔機對印刷電路板擺放的位置要求苛刻，甚至存在需要固定擺放位置的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低印刷電路板檢孔機設(shè)備造價，簡化設(shè)備圖像采集部分的結(jié)構(gòu)，快速實時的完成高精度、高密度的孔徑孔數(shù)檢測。本發(fā)明提供了一種新型印刷電路板孔徑孔數(shù)檢測方法以及應(yīng)用該方法實現(xiàn)的一套檢孔系統(tǒng)，即，使用接觸式圖像傳感器(CIS)取代CCD圖像傳感器實現(xiàn)圖像獲取，并針對CIS圖像傳感器設(shè)計了一個圖像采集板卡，使用該板卡可以實時采集并顯示被檢測目標的二值圖像。大幅度降低設(shè)備造價和生產(chǎn)工藝的復雜度，并實現(xiàn)了快速、穩(wěn)定的實時檢測。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是系統(tǒng)由印刷電路板傳送裝置、圖像采集部分以及高端處理系統(tǒng)三個部分組成。其中，印刷電路板傳送裝置由高精度步進電機、傳送帶和壓輪等組成，完成印刷電路板的平穩(wěn)傳送；圖像采集部分由CIS圖像傳感器、圖像采集板卡以及投射光源組成；高端處理系統(tǒng)則由在線檢測部分和數(shù)據(jù)維護部分組成。
被檢測的印刷電路板通過印刷電路板傳送裝置，逐一從密封好的CIS圖像傳感器下方通過；位于印刷電路板傳送裝置下的透射光源通過狹縫照射電路板，電路板上有孔和無孔的地方亮度明顯不同，兩條CIS圖像傳感器，在圖像采集控制器(FPGA)的控制下同步獲取目標圖像，模擬圖像信號首先通過比較器進行二值化，圖像采集控制器對圖像信號進行壓縮，并生成圖像存儲地址將采集到的圖像存儲在存儲器中，圖像采集板卡上的通訊單元由單片機和USB通用串行總線控制器組成，由單片機主控實現(xiàn)USB通用串行總線通訊協(xié)議。通訊單元負責計算機與圖像采集控制器的數(shù)據(jù)交換，將計算機的采集圖像指令傳給圖像采集控制器，并將采集到的圖像傳送到計算機內(nèi)存中，供高端處理系統(tǒng)進行后續(xù)處理和存儲。
高端處理系統(tǒng)包括在線檢測和數(shù)據(jù)維護兩部分。在線檢測部分又包括標準PCB資料輸入、PCB圖象拼接、PCB目標提取、目標PCB質(zhì)量檢測幾個模塊。
在PCB資料輸入中，應(yīng)用Gerber文件轉(zhuǎn)換技術(shù)完成了對標準信息的輸入。
在PCB的圖象拼接中，以在兩條CIS拍攝重疊區(qū)域約束內(nèi)尋找匹配線來確定拼接位置進行拼接。
在PCB目標提取中，對于目標PCB的完整分割，為了排除噪聲的影響，以連通線加方向約束和斜率變化增量約束來完成PCB邊緣的精確定位從而完成目標PCB的精確提取。
在目標PCB的質(zhì)量檢測中，為了擺脫苛刻圖象配準的影響，以幾何變換進行映射完成目標PCB的檢測，該幾何變換公式為
x′y′=cosθ-sinθsinθcosθx-ax-b+αβ]]>其中，(a，b)為定位點在標準圖象中的坐標，(x，y)為任意一點的坐標，在這里可以理解為某圓孔的圓心坐標；(α，β)為目標PCB中對應(yīng)，(a，b)，(x′，y′)對應(yīng)(x，y)，θ為目標PCB相對旋轉(zhuǎn)的角度。
在檢測數(shù)據(jù)的在線或離線維護中，使用了Access數(shù)據(jù)庫。
本發(fā)明的有益效果是造價低。本發(fā)明首創(chuàng)性地采用CIS使本發(fā)明的系統(tǒng)造價不足國外及我國臺灣地區(qū)同類產(chǎn)品的三分之一。
工藝簡單。本發(fā)明采用接觸式圖像傳感器，其工藝特點在對PCB裸板檢測特征的適應(yīng)上，具有CCD無法比擬的優(yōu)勢，只需極少數(shù)目，并且不需要單獨的成像光路。
對圖像配準要求低。本發(fā)明由于在檢測中引入并且利用了幾何特征定位，大大降低了對PCB位置的要求，理論上可以允許PCB在±90°擺放。
檢測速度快，檢測精度高。本發(fā)明可以檢測最小孔徑為0.2mm，檢測速度為2m/min，速度可調(diào)。


下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意2是圖像采集單元的結(jié)構(gòu)框3是本發(fā)明的高端處理部分的組成框1中1.印刷電路板傳送裝置，2.光源，3.圖像采集單元，4.計算機，5.印刷電路板。圖2中CIS圖像傳感器采用的是P8R304CHR15，比較器采用的是AD790，圖像采集控制器采用的是XC100PQ208，存儲器采用的是CY7C1049，通訊控制器采用的是W77E58，USB控制器采用的是USBN9602。
具體實施例方式
在圖1中，待檢測印刷電路板(5)放在印刷電路板傳送裝置(1)上，在電機的帶動下沿著傳送帶表面以恒定速率運動，透射光源(2)放置在PCB傳輸裝置兩個相鄰滾輪之間狹縫的正下方，向上通過狹縫照射PCB印刷電路板，照射到電路板上過孔的光線透過電路板可以被圖像采集部分(3)的CIS圖像傳感器接收到，所成的像是亮的，而電路板上沒有過孔的地方因為沒有光線透過，在CIS圖像傳感器上所成的像是暗的，CIS圖像傳感器獲得的亮度信息經(jīng)過二值化，壓縮存儲在圖像采集部分(3)的存儲器中，由圖像采集部分(3)的通訊模塊傳送到計算機(4)內(nèi)存中，供高端處理系統(tǒng)進行后續(xù)處理和存儲。高端處理系統(tǒng)由計算機和專用處理軟件組成，負責對采集到的印刷電路板二值圖像進行拼接和目標提取，并根據(jù)標準PCB模板對提取到的目標進行檢測，給出對檢測參數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種實時在線印刷電路板檢孔機圖像獲取方法，其特征在于采用CIS接觸式圖像傳感器作為印刷電路板檢孔機的圖像傳感器。
全文摘要
一種實時在線印刷電路板檢孔機CIS圖象獲取方法，該方法使用CIS圖像傳感器代替CCD圖像傳感器作為圖象獲取部件構(gòu)成印刷電路板孔徑孔數(shù)檢測機。使用該方法構(gòu)成印刷電路板檢孔機具有造價低，工藝簡單等特點。
文檔編號G01B21/14GK1570560SQ03150150
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月21日
發(fā)明者劉萬春, 朱玉文, 潘云東, 裴明恩, 劉俐 申請人:北京理工大學