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  • 线路板外观机外观检查方法
    发布时间:2011-12-5

    印刷电路板外观检查系统(AVI)的研究与应用同在线检查系统AOI一样,涉及了许多前沿学科,如信号检查技术、图像处理、模式识别、人工智能、神经网络、小波分析及计算机实时处理与控制技术等。它们的工作原理大都一致,都是通过先对检查对象的参量进行获取或采集,然后根据相应的处理方法(算法)得到处理结果。最后,所得的处理结果通过一定的方式将这些参量体现在控制对象上。

     

    现有的印刷电路板缺陷检查的方法有很多,大致可以分为两类:一是非参考法。它是检查PCB是否满足设计规则,主要是进行尺寸检查,即检查导体和焊盘等尺寸是否满足设计标准所需的坐标、宽度和间隙,任何与设计规则要求不符的均被认为是潜在的缺陷。它的优点是无需参考PCB,因而它无需对准,缺点是不能检查出满足设计尺寸的缺陷。比如PCB上多了孔或是少了孔,丢失某条导线等。二是参考比较法。它是将待测PCB与标准PCB逐点比较或者是把待检PCB上提取出的特征(颜色特征)与标准PCB上提取出的特征比较,任何差异均被认为是潜在的缺陷。参考比较法的优点是概念上直观,电路实现比较简单,缺点是要求待检PCB和标准PCB的空间位置的精确对准,否则检查的虚报警较多。

     

    本文说的这种外观检查机采用的是比较法。在国外基于比较法的外观检查设备又可以大致分为两种算法,一是像素处理法,它是对标准PCB板的每一个像素进行模型建立,然后与待测板进行逐点比较。这种算法的优点是不同颜色之间的过渡区(过渡区,指的是不同颜色之间的衔接处)明显,对过渡区缺陷的检查效果好,缺点是逐点像素比较运算量大,内存处理大,对计算机的配置要求很高。二是区域处理法,它是对标准PCB板以不同颜色为特征信息进行分区处理,每一个分区包括了一种特征颜色的信息,不需要对每一个像素点都进行建模,而是对相同特征颜色进行区域性建模。这种算法的优点是能得到更多的特征信息,更全面地描述标准板,相比较更为准确,缺点是过渡区处理不明显,过渡区处的检查效果欠佳。

     

    从上述两种算法的优缺点比较可以看出,最好的方法就是把它们结合在一起,过渡区采用像素处理法,其他区采用区域处理法,但实现这种算法比较困难。目前国外采用像素处理法最具代表性的是日本公司生产的FP系列外观机,采用区域处理法最具代表性的是另一款日本SHIRAL公司生产的外观机。本司研发的外观机采用比较法中的区域处理法,此方法是通过图像采集系统对标准板进行图像采集及分析处理,建立标准信息(简称标准库),以标准板信息对待测板子信息进行比较判定待测板子缺陷信息。

     

    在外观机的应用研究方面,主要是研究检查PCB板子的类型,检查板子缺陷的能力,以及该如何去建立好的标准库来检查不同类型和要求的外观缺陷。目前正业研发的WG21外观机能检查的PCB板按金属材料分主要有:铜板、金板、银板,OSP板。WG21能检查的外观缺陷主要包括异物、露铜、补油、划伤、镀金不良、字符错误、绿油不均、焊盘不均匀、残铜、漏印等。下面主要举例本外观机在试用中检查的部分缺陷。如图所示。


    waiguanji
    (紫色框内的为缺陷)


    waiguanji
    (红色框内的为缺陷)


    本文主要是关于基于机器视觉的印制电路外观检查机的设计和研究,为广大PCB生产厂商解决了PCB外观质量检查的一大难题,对提高产品质量,提升FQC效率,减少客户退货、索赔,提升企业美誉度等方面具有重要价值。

     

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