一種pcb過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及印刷電路板（PrintedCircuitBoard，PCB)檢測(cè)方法領(lǐng)域，尤其是一 種PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 印刷電路板（PrintedCircuitBoard，PCB)作為一個(gè)搭載各種各樣電子元件的主 要平臺(tái)，擔(dān)負(fù)了連接電子零部件，使它們真正成為一個(gè)完整的功能模塊的作用。它作為任何 電子產(chǎn)品不可或缺的基礎(chǔ)構(gòu)成部分，對(duì)當(dāng)今世界的電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。隨著電子 工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、性能穩(wěn)定的要求越來(lái)越高，因此PCB的檢測(cè)手段成為急 需研宄的課題。
[0003] 在PCB生產(chǎn)的現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)中，一般使用飛針或?qū)Ｓ媚＞邫z測(cè)PCB的導(dǎo)通電氣特 性，用自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AutomaticOpticInspection，A0I)設(shè)備檢測(cè)PCB錫膏印刷、元件貼 放以及線條過(guò)孔的表面質(zhì)量。但目前沒(méi)有針對(duì)PCB過(guò)孔（via)內(nèi)壁孔化質(zhì)量（包括孔壁毛 糙度、孔壁孔化完整度以及孔化厚度等方面）的快速有效的檢測(cè)手段。而隨著電子技術(shù)的 飛速發(fā)展，傳送和處理信號(hào)的頻率越來(lái)越高，PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量直接影響到其導(dǎo)通性、幅頻 相頻特性和產(chǎn)品的一致性，因而在PCB板的生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)出過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的缺陷是一項(xiàng) 非常有意義的工作，在PCB生產(chǎn)企業(yè)有廣泛的應(yīng)用空間。
[0004] 現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外PCB生產(chǎn)企業(yè)針對(duì)PCB過(guò)孔質(zhì)量檢測(cè)主要依賴AOI檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行 [6-8]。通常米用CCD(Charge-coupledDevice)攝像機(jī)或者CIS(ContactImageSensor)攝 取檢測(cè)圖像，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再采用計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)對(duì)圖像數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處 理，從而得到所需的目標(biāo)圖像特征值，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別、坐標(biāo)計(jì)算、灰度分布圖 等多種功能 [9_11]。根據(jù)被測(cè)目標(biāo)的不同，輸出的檢測(cè)結(jié)果可以是被測(cè)物體的尺寸或形位誤 差，也可以是被測(cè)物體的表面完整性等。
[0005] 但是，現(xiàn)有AOI設(shè)備實(shí)現(xiàn)PCB過(guò)孔檢測(cè)存在著明顯的缺點(diǎn)，AOI設(shè)備只能檢測(cè)直射 光線所能到達(dá)的地方，因而僅能檢測(cè)孔形狀、直徑、位置等屬性，但對(duì)于孔內(nèi)壁缺陷（比如 孔內(nèi)壁有細(xì)小毛刺，孔內(nèi)壁有螺紋，以及由此帶來(lái)的孔化不完全、孔化厚度不合格等問(wèn)題） 則無(wú)法做到有效的檢測(cè)，這些缺陷直接影響PCB板的后續(xù)加工質(zhì)量（如焊盤起泡、焊接不全 等），以及PCB成品的質(zhì)量（如阻抗特性、幅頻特性等）。當(dāng)前PCB生產(chǎn)檢測(cè)過(guò)程中一般采 用過(guò)程控制來(lái)保證PCB的孔化質(zhì)量，而沒(méi)有專門儀器設(shè)備能對(duì)孔內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服已有PCB檢測(cè)方式的無(wú)法對(duì)過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、無(wú)法保障PCB產(chǎn)品 質(zhì)量的不足，本發(fā)明提供一種有效實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)、保障PCB產(chǎn)品質(zhì)量的PCB過(guò) 孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括如下步驟：
[0009] 步驟101 :獲取待測(cè)PCB和標(biāo)準(zhǔn)模板；
[0010] 步驟102 :運(yùn)用太赫茲波成像技術(shù)采集待測(cè)PCB原始圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板原始圖像；
[0011] 步驟103 :對(duì)待測(cè)PCB原始圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板原始圖像進(jìn)行閾值化、去噪處理，得到 待測(cè)復(fù)原圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)原圖像；
[0012] 步驟104 :分別計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)原圖像和待測(cè)復(fù)原圖像的特征函數(shù)，獲取過(guò)孔圓 心和孔徑信息，過(guò)程如下：
[0013] 設(shè)半徑a的圓孔上任意點(diǎn)P(r, 0 )和觀察平面上點(diǎn)兩點(diǎn)距離L，孔和觀 察面距離Z，太赫茲脈沖在時(shí)間域和空間域的分布均為高斯型，入射波脈沖寬度為T，中心 角頻率《，波數(shù)k= 2JI/A，則
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法，其特征在于：所述檢測(cè)方法包括如下步驟： 步驟101 :獲取待測(cè)PCB和標(biāo)準(zhǔn)模板； 步驟102 :運(yùn)用太赫茲波成像技術(shù)采集待測(cè)PCB原始圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板原始圖像； 步驟103 :對(duì)待測(cè)PCB原始圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板原始圖像進(jìn)行閾值化、去噪處理，得到待測(cè) 復(fù)原圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)原圖像； 步驟104 :分別計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)原圖像和待測(cè)復(fù)原圖像的特征函數(shù)，獲取過(guò)孔圓心和 孔徑信息，過(guò)程如下： 設(shè)半徑a的圓孔上任意點(diǎn)P(r, Θ )和觀察平面上點(diǎn)p),兩點(diǎn)距離L，孔和觀察面 距離Z，太赫茲脈沖在時(shí)間域和空間域的分布均為高斯型，入射波脈沖寬度為T，中心角頻 率ω，波數(shù)k = 2 π / λ，則
平面波入射時(shí)，入射波光場(chǎng)描述為
透射波光場(chǎng)描述戈
考慮光從P到Q傳播 時(shí)間，將E帶入到U中時(shí)取
^ c為光速，既
光場(chǎng)強(qiáng)度I = |U|2; 標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)原圖像孔圓心及半徑數(shù)據(jù)從標(biāo)準(zhǔn)模板的PCB文件中獲?。淮郎y(cè)PCB復(fù)原圖 像用8-鄰域輪廓提取法獲得圓孔邊緣輪廓，再用最小二乘法擬合計(jì)算圓心坐標(biāo)與半徑； 步驟105 :將所得的標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)原圖像和待測(cè)復(fù)原圖像的特征信息進(jìn)行模板匹配運(yùn) 算，過(guò)程如下：
首先進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，既通過(guò)對(duì)PCB孔心坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換，使復(fù)原圖像坐標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)模 板坐標(biāo)相同； 對(duì)于任意二維圖像上的點(diǎn)，均可以通過(guò)變換矩陣 實(shí)現(xiàn)對(duì)它的幾 何變換，既
，其中，子矩陣
實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)變換，子矩陣
實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的平移變換； 由于一組對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)確定了 2條方程，故通過(guò)最少三組對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)確定變換矩陣G ; 以各個(gè)孔心坐標(biāo)為參考點(diǎn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模板和待測(cè)復(fù)原模板各個(gè)孔透射場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)分布進(jìn)行對(duì) 比分析，得出任意坐標(biāo)點(diǎn)上的場(chǎng)強(qiáng)差異； 步驟106 :若匹配運(yùn)算結(jié)果在生產(chǎn)允許誤差范圍內(nèi)，則顯示檢測(cè)合格； 步驟107 :若匹配運(yùn)算結(jié)果超出生產(chǎn)允許誤差范圍，則顯示檢測(cè)不合格。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟107 中，輸出缺陷區(qū)域信息，所述缺陷區(qū)域信息包含該區(qū)域坐標(biāo)參數(shù)、該坐標(biāo)位置實(shí)際檢測(cè)到場(chǎng) 強(qiáng)與標(biāo)準(zhǔn)模板的差異、該缺陷區(qū)域區(qū)域透射系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)模板的差異，根據(jù)提供的坐標(biāo)參數(shù) 將該區(qū)域的放大圖像在顯示屏上呈現(xiàn)出來(lái)供檢驗(yàn)人員做最終判斷。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法，其特征在于：所述步 驟103中，采用迭代法進(jìn)行圖像閾值分割。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法，其特征在于：所述步 驟103中，所述去噪采用小波去噪函數(shù)：過(guò)程如下：第一、將信號(hào)進(jìn)行小波變換，第二、利用 信號(hào)和噪聲在空間上的不同性態(tài)，對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行信號(hào)剪裁，把噪聲從信號(hào)中去除，第三、 利用重構(gòu)算法還原圖像。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法，其特征在于：步驟104 中，8-鄰域輪廓提取法的過(guò)程如下： 對(duì)于一副二值圖像，設(shè)背景像素為黑色，對(duì)象為白色，對(duì)于圖像中某一黑色背景像素 點(diǎn)，若其8個(gè)鄰域內(nèi)都是背景像素點(diǎn)，則將該點(diǎn)置為白色，遍歷圖像所有像素點(diǎn)便可完成對(duì) 所有圓孔輪廓的提?。? 用最小二乘法完成圓心坐標(biāo)半徑的擬合計(jì)算： 對(duì)于邊緣輪廓上的N組數(shù)據(jù)（Xi，yi)，設(shè)圓心坐標(biāo)P(A，B)，半徑為R，則圓方程寫為 (x-A) 2+(y-B)2= R2 記殘差平方和函數(shù)為
^，解得圓心坐標(biāo)及半徑為：
【專利摘要】一種PCB過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)方法，包括如下步驟：步驟101：獲取待測(cè)PCB和標(biāo)準(zhǔn)模板；步驟102：運(yùn)用太赫茲波成像技術(shù)采集待測(cè)PCB原始圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板原始圖像；步驟103：對(duì)待測(cè)PCB原始圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板原始圖像進(jìn)行閾值化、去噪處理，得到待測(cè)復(fù)原圖像和標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)原圖像；步驟104：分別計(jì)算復(fù)原圖像的特征函數(shù)，獲取過(guò)孔圓心和孔徑信息；步驟105：將標(biāo)準(zhǔn)模板復(fù)原圖像和待測(cè)復(fù)原圖像的特征信息進(jìn)行模板匹配運(yùn)算；步驟106：若匹配運(yùn)算結(jié)果在生產(chǎn)允許誤差范圍內(nèi)，則顯示檢測(cè)合格；步驟107：若匹配運(yùn)算結(jié)果超出生產(chǎn)允許誤差范圍，則顯示檢測(cè)不合格。本發(fā)明有效實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)孔內(nèi)壁質(zhì)量的檢測(cè)、保障PCB產(chǎn)品質(zhì)量。
【IPC分類】G01N21-3581, G06T7-00
【公開號(hào)】CN104764712
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510214044
【發(fā)明人】劉愷, 楊力帆
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日