AOI质量检测方法应用与研究

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1、目录1引言11.1PCB检测方法11.2PCB缺陷检测的重要性21.3AOI的研究和国内应用现状31.4PCB及AOI的发展趋势及研究的意义32 AOI系统总体结构与原理42.1AOI系统总体结构42.2AOI的工作原理及主要特点53 AOI图像的获取与处理63.1图像采集63.1.1图像采集的基本理论63.1.2PCB图像采集方法63.2图像预处理73.2.1 PCB图像增强73.2.2中值滤波83.3图像分割93.4PCB图像定位94 PCB缺陷检测方法104.1PCB图像缺陷检测方法分类及简介104.2 PCB缺陷识别过程简介114.3模板匹配法检测PCB缺陷124.3.1断路和短路识别

2、124.3.2凸起识别144.3.3凹陷和空洞识别154.3.4划痕识别164.4非参考法检测线宽和线距164.4.1线宽线距检测标准164.4.2线宽检测方法174.4.3线距检测方法184.5自动检测检测线宽线距程序实现185 结束语20致 谢20参考文献211引言11.1PCB检测方法11.2PCB缺陷检测的重要性21.3AOI的研究和国内应用现状31.4PCB及AOI的发展趋势及研究的意义32 AOI系统总体结构与原理42.1AOI系统总体结构42.2AOI的工作原理及主要特点53 AOI图像的获取与处理63.1图像采集63.1.1图像采集的基本理论63.1.2PCB图像采集方法63.

3、2图像预处理73.2.1 PCB图像增强73.2.2中值滤波83.3图像分割93.4PCB图像定位94 PCB缺陷检测方法104.1PCB图像缺陷检测方法分类及简介104.2 PCB缺陷识别过程简介114.3模板匹配法检测PCB缺陷124.3.1断路和短路识别124.3.2凸起识别144.3.3凹陷和空洞识别154.3.4划痕识别164.4非参考法检测线宽和线距164.4.1线宽线距检测标准164.4.2线宽检测方法174.4.3线距检测方法184.5自动检测检测线宽线距程序实现185 结束语20致 谢20参考文献21AOI质量检测方法的应用与研究摘要:简单介绍了自动光学检测（AOI）技术的工

4、作原理及主要特点，重点研究了自动光学检测（AOI）技术对于印制电路板中短路、断路、凸起、凹陷等缺陷，并分析提出中心线画法线的算法解决了检测线宽线距的难题和数学形态学腐蚀法区分空洞和凹陷的问题。关键词:自动光学检测;中心线画法线算法;数学形态学The application and research of AOI quality inspection method Abstract: Brief introduction to the working principle of the automatic optical inspection (AOI) technology and main c

5、haracteristics of focus on the automatic optical inspection (AOI) technology for printed circuit board in the short circuit, open circuit, salient and depression defects and analysis center line drawing normal algorithm is put forward to solve the detection line width from math problems and corrosio

6、n morphology method to differentiate the empty and hollow.Keywords: Automatic optical inspection; line drawing normal algorithm; mathematical morphology目 录1引言(1)1.1PCB检测方法(1)1.2PCB缺陷检测的重要性(2)1.3AOI的研究和国内应用现状(3)1.4PCB及AOI的发展趋势及研究的意义(3)2 AOI系统总体结构与原理(4)2.1AOI系统总体结构(4)2.2AOI的工作原理及主要特点(5)3 AOI图像的获取与处理(6

7、)3.1图像采集(6)3.1.1图像采集的基本理论(6)3.1.2PCB图像采集方法(6)3.2图像预处理(7)3.2.1 PCB图像增强(7)3.2.2中值滤波(8)3.3图像分割(9)3.4PCB图像定位(9)4 PCB缺陷检测方法(10)4.1 PCB图像缺陷检测方法分类及简介(10)4.2 PCB缺陷识别过程简介(11)4.3模板匹配法检测PCB缺陷(12)4.3.1断路和短路识别(12)4.3.2凸起识别(14)4.3.3凹陷和空洞识别(15)4.3.4划痕识别(16)4.4非参考法检测线宽和线距(16)4.4.1线宽线距检测标准(16)4.4.2线宽检测方法(17)4.4.3线距检

8、测方法(18)4.5自动检测检测线宽线距程序实现(18)5 结束语(20)致 谢(20)参考文献(21)1引言在制造印刷电路板的过程是非常繁多、工序复杂，尤其是在生产过程中容易引发各种缺陷和故障。自动光学检测AOI(Automatic Optic Inspection)本身就比以往的方法要准确、实用、稳定。他尤其会减轻对检测品是损坏，通过研究独特的AOI质量检测方法来解决PCB板引起的各种缺陷，因此研究AOI质量检测方法是很有重要的意义。本文介绍如下：首先，对过内外AOI系统中各种软件进行研究，规划出了一个完整的检测方案，其中主要有图像获取、图像处理、图像分割、PCB图像的定位、缺陷的确定和查

9、找等，从而来定检测该使用哪种路径和方法。因为PCB图像拥有独特的色彩、分辨率、灰度级不同等多种特点，根据合适的特征量来选择恰当的阈值来进行图像分割。再次，对设计规则校验法的分析和探讨，一般印刷板的走线有一定的规则，采用特殊中心线画法线的方法解决线宽和线距的种种问题。这种方法可以据导线内部、导线之间与标准规则进行对比是否合格，如果不符合标准则不合格。对于凹陷和空洞利用数学形态学腐蚀法将去区分开来。最后，研究出针对PCB板不同的缺陷利用不同图像特征来选择合适的检测方法，使AOI质量检测的方法得到充分的应用与研究。1.1PCB检测方法蚀刻是制造PCB板中非常关键的一步，蚀刻时会由于温度，时间，药品的

10、剂量的多少等多种因素的问题，使板子上的电路图产生断路、短路、23凸起、凹陷等等很多问题 1。AOI检测系统主要用在裸板（板上没有安装元器件）和板上有元器件的两种印刷板中，检测印刷板大致分三类：电检测、人工目测、光学检测。很久以前，大部分工厂都是人工目测来检测合格，这种方法带来很多缺点和不足，然后又出现了电检测，它虽然带来点作用但是还是存在很大不足。所以，AOI检测是非常新颖的方法也是现在很多厂家都在使用的方法，得到了非常的欢迎和喜爱。AOI检测中图像采集时根据的是光的反射原理得到所需的图像，然后通过计算机处理和自动化的流程的控制技术相互作用对PCB板进行处理得出结论，而且在工业中也有很多应用比

11、如元器件焊接的问题检测和缺陷识别。1.2PCB缺陷检测的重要性电子产品的核心是其中的印刷板，其中有复杂的元器件、电路、连器件互连而成的，对于研制PCB的工艺流程中，检测其是符合合格是非常有必要的。这不紧保证产品质量手段，而且可节省测试的费用。印制电路板检测往往配备了电气性能试验,物理机械性能试验,气候环境试验,金相剖切检测,可靠性试验等相关检测的设备1。从简单的外观检验到复杂是内部检测，因此可以把简单的检测和对印刷板板监控相互连接起来。在印刷板出厂前必须达到合格的标准，以免给后面的程序带来不必要的损失和麻烦，也提高其品质。总而言之，我们在生产PCB的过程中，难免会遇到各种的缺陷和难题，研究出合

12、适是检测方法也是很有用的以及对缺陷的种类研究和特征的分析，PCB缺陷的检测是很有必要的。1.3AOI的研究和国内应用现状AOI能较好地解决PCB生产中的质量检测问题,但对于国外的AOI设备，因为它的设备利用了多摄像头技术，功能十分强大。但是，它们有一个共性的缺点是价格昂贵。国内也研制出很多方案和设计，但是毕竟还处于不成熟的时期，需要对其深入的研究和探讨是AOI发展的必要趋势，努力研制出性价比高的检测系统。1.4PCB及AOI的发展趋势及研究的意义电子技术发展越来越趋向小型化发展，为了满足这样的需求， PCB板也一定向微型化这个方向努力。激光钻孔一般用在微型的器件中将会越来越精密的方向发展，由于

13、层数的增多，线路越来越小的趋势进行，尤其是讯设备的背板，线路单一却层数很高。因此适应这种发展趋势，AOI技术有飞速的发展，由于HDI板线路很细也和繁琐，其缺陷更为难以分辨出来，要研究AOI对细微缺陷的检测有效方法。很多厂家期望AOI直接与蚀刻结合起来，就减少了人力物力，也提高了其品质。通讯背板将向更多层板的趋势发展，也将研究出专属它的方法。首先，国内对AOI系统的研究和开发有自主产权的、价格适当的PCB检测系统是很有发展前途。其次，二值图像或灰度图像研究是现在的PCB缺陷识别软件中重要的图像处理，同时也增添了检测中的时间和空间的复杂度。总而言之，对PCB常见的缺陷所用的图像处理软件及其用的合适

14、的方法处理进行研究和探讨具有很重要的意义。2 AOI系统总体结构与原理2.1AOI系统总体结构对于一个PCB缺陷AOI系统是一个复杂的系统，主要包括图像的拍摄、分割图像、确定PCB图像的位置、分析并提取独有的特征，最后进行采取合适的方法来识别这种常见的异常。显而易见，对这几个模块的研究是非常有那个必要的，系统总体方案和结构如图1所示： 图像定位 特征提取 目标识别图像分割 线路层分割 碳线层分割 焊盘层分割 机械层分割图像采集*BMR文件图像预处 理CCD系统图像增强中值滤波缺陷检测 检测结果输出 设计规则效验法 参考法 线路检测 线距检测 短路检测 断路检测 空洞检测 凹陷检测 凸起检测 划痕检测图1 PCB缺陷检测系统总体结构2.2AOI的工作原理及主要特点AOI是检测印刷板是否符合标准的一种检测方法，用于高精密单层印制板的制造流程中，特别是对于多层印制板加工的关键的一步。这个系统主要结合了光的反射原理，图像增强，计算机技术，图像的转换以及图像多步的处理。以下是AOI功能模块，如图2所示： 图像分析处理 形态学算法特征提取 数据比对缺陷报告 标记输出