线路板外观检查机的算法

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。

（紫色框内的为缺陷）

（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。