圖像識(shí)別技術(shù)在印刷線路板精密測試中的應(yīng)用-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯圖像識(shí)別技術(shù)在印刷線路板精密測試中的應(yīng)用-設(shè)計(jì)應(yīng)用0引言

隨著信息產(chǎn)業(yè)和電子技術(shù)的發(fā)展，PCB(PrintedCircuitBoard)線路板的制造技術(shù)得到了發(fā)展。傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡目測法由于其自身缺陷已不能適用于PCB板的精密檢測?；趫D像識(shí)別的精密檢測是現(xiàn)代測量技術(shù)的發(fā)展方向。該方法利用光學(xué)投影把測試目標(biāo)成像于CCD攝像機(jī)芯片，芯片通過感光把測試目標(biāo)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)，分析數(shù)字圖像得出目標(biāo)的幾何尺寸。由于測試均由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，排除人為干擾，提高了測試精度。故在構(gòu)建基于圖像識(shí)別的印制線路板精密測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究亞像素邊緣定位算法，開發(fā)印制線路板精密測試軟件，通過印制線路板測試驗(yàn)證了系統(tǒng)的測試精度。

1精密測試系統(tǒng)的構(gòu)建

基于圖像識(shí)別的印制線路板精密測量系統(tǒng)組成如圖1。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)測試標(biāo)定、自動(dòng)調(diào)焦、大目標(biāo)測量、測試報(bào)表結(jié)果判別和輸出、測試圖像保存等功能。系統(tǒng)工作原理：首先應(yīng)進(jìn)行測試系統(tǒng)的標(biāo)定工作，即根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模板對(duì)系統(tǒng)的測試精度進(jìn)行矯正；其次，根據(jù)測量目標(biāo)的具體要求來調(diào)節(jié)光學(xué)鏡頭的焦距和與水平工作臺(tái)的工作距離，根據(jù)測試精度要求調(diào)節(jié)鏡頭焦距以確定合適的測試倍率和精度；，可通過調(diào)節(jié)水平工作臺(tái)來實(shí)現(xiàn)測試目標(biāo)全部位的精密測試，尤其適用于測試大目標(biāo)對(duì)象。

2亞像素邊緣定位算法的研究

在保證印制線路板圖像采集質(zhì)量的條件下，基于圖像識(shí)別的印制線路板精密檢測系統(tǒng)的檢測精度主要取決于各測量特征輪廓的提取精度。近年來發(fā)展的多種亞像素邊緣檢測算法可突破CCD攝像機(jī)物理分辨率的限制，使圖像的邊緣定位精度達(dá)到亞像素級(jí)別，極大提高了圖像的檢測精度。其中灰度矩邊緣檢測方法具有計(jì)算簡單、無需插值和迭代運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn)，有較高的實(shí)用價(jià)值，其基本原理是通過假設(shè)實(shí)際圖像中的實(shí)際邊緣分布與理想階躍邊緣模型的灰度矩不變性，來確定實(shí)際邊緣的位置。

如圖2，設(shè)I(x，y)為實(shí)際圖像在歸一化邊緣領(lǐng)域D內(nèi)各像素點(diǎn)的灰度值；(x0，y0)為單位圓中像素點(diǎn)的灰度重心坐標(biāo)；S為邊緣鄰域D內(nèi)灰度值為h1像素點(diǎn)所占的面積；p1和p2分別表示灰度值為h1和h2的像素點(diǎn)在鄰域D內(nèi)所占的比例。上述目標(biāo)區(qū)域前三階灰度矩可以表示為：

3精密測試軟件的開發(fā)

在構(gòu)建印制線路板的光學(xué)精密檢測系統(tǒng)和研究亞像素邊緣定位算法之后，對(duì)印制線路板精密檢測軟件進(jìn)行研發(fā)，其構(gòu)架如圖3。

4精密測試的試驗(yàn)研究

為了驗(yàn)證基于圖像識(shí)別印制線路板精密檢測的測試精度，試驗(yàn)研究在印制線路板精密檢測儀上進(jìn)行，其主要測試元件如表1。測試對(duì)象為PCB內(nèi)層板，測試內(nèi)容包括線寬、線間距、孔徑和焊盤中心偏差等。試驗(yàn)時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)模板對(duì)測試系統(tǒng)標(biāo)定，后對(duì)線路板測試，得出測試系統(tǒng)的測試精度。

試驗(yàn)前，須對(duì)測試系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，即使用標(biāo)準(zhǔn)模板對(duì)測試的像素?cái)?shù)值進(jìn)行矯正，從而獲得指定測試倍率和測試單位下的標(biāo)準(zhǔn)測試數(shù)值。

圖4為印制線路板精密測試軟件界面及線寬測試控件，測試線寬時(shí)只需將測試控件拖動(dòng)到待測位置，線寬兩側(cè)會(huì)自動(dòng)顯示邊緣信息，點(diǎn)擊測量按鈕后測試結(jié)果會(huì)自動(dòng)標(biāo)注在測試圖像上(圖中標(biāo)注到微米單位)。

試驗(yàn)測試倍率為4倍、單位為μm、視野為6mm×4mm，對(duì)圖4b中的導(dǎo)線寬度進(jìn)行測量，測試結(jié)果如圖5。經(jīng)分析，該導(dǎo)線實(shí)際寬度為L0=286.2μm，測試數(shù)值為寬度Lmax=286.8μm，寬度Lmin=285.8μm，則測量系統(tǒng)的誤差為：