印制电路板光学检测算法分析

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1、3印制电路板校准及特征提取算法硕士论文(3)X射线检测：随着BGA、CSP、倒装芯片和超细间距器件的出现和电路组装密度的不断提高，对于焊点在器件底面下不可视的情况可以用X射线来检测。(4)超声波检测：来自焊点表面的超声波进入金属内部，遇到缺陷及焊点底部发生反射现象，将反射波束收集到荧光屏上形成脉冲波形，根据波形的特点来判断缺陷的位置、大小和性质。人工目视检查具有极大的局限性，如重复性差，不能精确定量地反应问题，劳动强度大，不适应大批量集中检查等。电气测试返修成本高，生产效率低，测试成本高，质量反馈信息滞后。目前X射线检

2、查设备的X光束斑一般在1～5∥m范围内，不能用来检测亚微米范围内的焊点微小开裂，成本也较高。超声波检验具有灵敏度高、操作方便、检验速度快、成本低、对人体无害等优点，但是对缺陷进行定性和定量判定目前尚存在困难。自动光学检测f61(AutomaticOpticalInspection)技术最初是用来为了检查PCB的缺陷而开发的，它是综合了多种高技术的产物，具有自动化、高速化和高分辨率的检测能力，并可提供实时反馈信息至组装系统。与其它的测试技术相比，AOI技术十分方便灵活，可用于生产线上的多个位置，其中有三个检查位置【_7】

3、是主要的。(1)锡膏印刷之后：检查是在锡膏印刷之后进行，可发现印刷过程的缺陷，使锡膏印刷不良产生的焊接缺陷降低到最小。(2)回流焊前：检查是在组件贴放在板上和送入回流炉之前完成的，这是一个典型地放置检查机器的位置，因为这里可发现来自锡膏印刷以及机器贴放的大多数缺陷。(3)回流焊后：采用这种方案最大的好处是所有制程中的不良缺陷都能够在这一阶段检出，因此不会有缺陷流到最终客户手中，对多种类或小批量产品生产而言，在回流焊后放置可能是更有效的一种策略。为此，本课题正是采用AOI设备的CCD摄像头获取图像，采用图像处理技术对焊点

4、的缺陷进行提取和自动鉴别，并及时反馈信息，从而达到较好的质量检测和控制效果。1．2AOI当前研究现状及存在问题1．2．1研究现状在SMT的AOI技术中，由于机器视觉的快速性、可重复性、智能化和可现场性的特点，机器视觉技术【8】在PCB检测中得到了应用，机器视觉是研究用计算机来模拟生物视觉的科学技术。机器视觉是一项综合技术，其中包括数字图像处理技术、机械工程技术、控制技术、光源照明技术，光学成像技术、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。机器视觉是在20世纪50年代从统计模式开始的，20世纪6

5、0年代，Roberts(1965年)通过计算机程序从数字图像中提取诸如立方体、菱柱体等各方2硕士论文印制电路板光学检测算法研究面的三维结构，并对物体形状及物体的空间关系进行描述。到了20世纪70年代，已经出现了一些视觉应用系统。1977年，以Marr教授为代表，提出了不同于“积木世界”分析方法的计算视觉理论。可以说，对机器视觉的全球性研究热潮是从20世纪90年代开始的，到90年代中期，机器视觉获得蓬勃的发展。2l世纪，随着光电自动化和计算机技术的高速发展，机器视觉在汽车零配件批量加工的尺寸检查和自动装配的完整性检查、电

6、子装配线的元件定位上的字符识别、印刷电路板的自动光学检测等应用场合得到了具体的应用。AOI技术主要涉及的技术环节包括：光源、光学镜头及CCD成像、数字图像处理、模式识别算法、精密机械移动。其中模式识别算法、光源和数字图像处理是主要技术难点。焊膏检测与器件检测由于成像效果的差异，检测技术不同，国外都是有专门的焊膏质量检测设备。为了准确检测焊膏的厚度，AOI焊膏质量检测从2D延1申至UT3Dt91。自动光学检测，特别是移相莫尔技术以其高精度、非接触、全场、快速等优点而成为PCB三维面型测试的主要手段，目前利用光学手段测试P

7、CB翘曲的研究是PCBi911]试领域的一大热点【10,11】。美国乔治亚大学的PWB(PrintedWiringBoards)研究小组与摩托罗拉公司联合调查了关于测试翘曲的四种测试技术(超声、激光、投影散斑、阴影莫尔)的适用性。目前国外已经有了可以投入实用的AOI设备，安捷伦公司【l】最新推出的SJ50系列II型AOI设备中应用了三维立体形状模型(SSM)技术，它运用多角度成像，生成逼真三维影像。由于采用了SSM技术，因此在缺陷报警准确率方面有了很大的提高；以一个单一、高分辨率的数码相机和高速的精密支架使分辨率始终保

8、持在20—25微米／像素，并且兼顾了速度和分辨率的要求。美国Hewlett-Packard(惠普)【2】公司推出的HPBV3000型可以快速的检测通用SMA上所存在的中心线不重合度，元器件遗漏和焊点存在的各种缺陷。它所采用的光纤照明可以免受环境光线的影响，其CCD摄像机使用了焦阑透镜，从而降低了视差的影响。由光纤照明、CCD摄像机