电路板缺陷检测

　　柔性电路板简称“软板“，行业内俗称FPC，FPC作为一种常见线路板类型，其市场占有率随着电子产品向微型化、轻便化发展不断上升。但FPC在加工、上料、贴装等生产过程中可能出现断路、短路、线宽不符等瑕疵。本文主要分析柔性印刷线路板缺陷检测方法。

　　不同的制作工艺使其具备许多得天独厚特点：

　　（1）组装密度高，减少了零部件之间的连线；

　　（2）质量轻，厚度薄，可以有效降低产品重量，方便携带；

　　（3）可折叠，能够任意折叠弯曲。方向发展的需要。本文主要分析柔性印刷电路板缺陷检测方法。

　　现有的FPC缺陷检测算法多衍生于PCB检测算法，但受本身独特性限制，FPC板缺陷精度要求更高，检测样板尺寸更大，样板成像易变形，使得针对PCB板的缺陷检测算法不能直接套用FPC板的检测算法，需要根据FPC板实际线路特征制定与之适宜的检测算法。

　　中国计量学院针对传统模板匹配算法的速度慢、准确率低等问题，提出将FPC板线路缺陷分为全局缺陷和局部缺陷两类，采用八连通域面积法结合直方图匹配方式捕获图像全局缺陷，在此基础上利用投影匹配及相关系数法识别图像中的局部缺陷。该方法较传统检测算法更快，更为准确，但相关的缺陷类别的分类还不够细致。

　　针对全局范围内的模板匹配问题，考虑局部范围模板匹配方法实施FPC缺陷检测。考虑基于轮廓的模板匹配方法中，模板应具备显着的轮廓特性，FPC上的常规线路虽走向规则，但无显着形状特征，而且，常规线路在整幅图像均有分布，大幅面的模板匹配时间过慢，不利于线路检测。

　　异形线路属于FPC上的不规则形状，一般包括LED灯、S型圆等；由于与外设形状相关，其布线一般与待检FPC的样式结构有关。针对这类线路，考虑模板匹配方式实施检测：首先通过模板匹配法粗步定位出各个异形线路在整块FPC上的位姿，获取异形线路轮廓；再基于形态学理论进行缺陷检测。有关异形线路的检测流程见下图。

　　柔性印刷线路板缺陷检测方法指南

　　（1）加载注册模板相关数据信息，包括注册模板区域范围、注册模板轮廓信息等。

　　（2）利用注册模板携带的区域信息，定位模板搜索空间，基于归一化互相关系数（NCC）度量原则，在搜索图像中搜索模板实例。

　　（3）裁剪异形区域。异形区域的尺寸通过求取形状模板实例的最小外接矩形获得，因为形状模板为矩形区域，故通过最小外接矩形获取的区域即为匹配上的异形区域。任意的模板匹配无法使两幅图像在空间上完全对齐，存在一个容许范围内的匹配。FPC板局部范围内的形变可以忽略，在限定空间上进行形状模板匹配由于空间范围缩小，形状模板匹配精度提高，整体匹配误差约为1/5线宽（3个像素）范围，其在缺陷判定可容许范围。

　　（4）考虑形状匹配的精度误差，在标准模板图像与异形区域图像直接求差之前，先通过小尺寸结构元素对异形区域进行腐蚀操作，去除边界差影影响。当图像存在缺陷时，此尺寸下的腐蚀操作无法完全腐蚀掉缺陷线路，故不影响最终判定结果。

　　（5）模板图像与异形区域进行区域差集运算，获取二者的差值区域。当无缺陷时，差值为0；有缺陷时，区域差集返回不为0 的二值图像；

　　（6）对差值图像进行连通域标注，分割不同的缺陷块；

　　（7）计算各个连通域区域面积，以最大缺陷块的几何尺寸中心作为异形区域中心，输出缺陷信息。

　　从全局和局部范围研究FPC缺陷检测方法，得出实验性结论：

　　（1）由于FPC成像变形，基于全局范围的模板匹配线路出现错位，无法正确定位图像上的瑕疵信息。

　　（2）基于局部范围的模板匹配，首先裁剪出FPC板上相对常规线路而言具有显着形状特征的线路区域，以其作为模板；在搜索图像上对应模板区域附近进行实例检测，压缩搜索空间；再基于形态学理论检测线路缺陷信息。