[发明专利]一种基于直线检测的PCB层数及导线厚度测量方法

说明书

技术领域

本发明属于印刷电路板质量检测技术，具体涉及一种基于直线检测的PCB（Printed Circuit Board，PCB）层数及导线厚度测量方法，用于检测印刷电路板内部质量。

背景技术

基于图像处理技术的PCB产品质量检测方法受到越来越多的关注。现有的基于图像处理技术的PCB质量检测主要集中在PCB表面元器件检测与识别（宿鸣明.电路板元器件的检测与识别[D].大连理工大学,2005；朱岩.基于机器视觉技术的电路检测与实现[D].西北工业大学,2007）和PCB表面缺陷的检测方面（郑伟.图像法检测印刷电路板缺陷[D].西安理工大学,2002）。基于金相切片图像的PCB内部质量检测目前主要采用人工观测方法，相关专利和研究报道很少。人工观测方法效率低，观测结果稳定性差、精度得不到保证。

PCB层数及导线厚度是衡量PCB内部质量的重要参数。针对如图1所示的输入印刷电路板中某个孔的金相切片的二值图像的位图图像，即PCB图像，孔把PCB图像的白色区域分成上下两个单连通区域、内外层导线图像不分离的特征，提出一种基于金相切片二值图像的印刷电路板层数及导线厚度测量方法（蔡延光，谢登洋，蔡颢，邢延.一种基于金相切片二值图像的印刷电路板的测量方法：中国，201310461359.4[p].2013-10-08），但是随后我们发现存在着另一类与图1所示这一类PCB存在较大差异的新的一类PCB。这一类PCB图像如图2所示，存在有别于图1所示例的特征：孔把PCB图像的白色区域分成上下两个区域，但上下两个区域由于内层导线不直接与孔壁铜直接相连，导致上下两个区域均不是单连通域、内外层导线图像存在分离现象。

本专利是针对图2所示例的一类PCB提出的一种提出基于直线检测的层数及导线厚度测量方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种效率高，观测结果稳定性高、并能保证测量精度的基于直线检测的PCB层数及导线厚度测量方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于直线检测的印刷电路板层数及导线厚度测量方法，包括以下步骤：

步骤1：输入印刷电路板中某个孔的金相切片的二值图像的位图图像X₀，即PCB图像，孔把PCB图像的白色区域分成上下两个非单连通区域，其中，水平方向为孔壁方向，白色代表导线、黑色代表非导线；

步骤2：导线边界提取：提取PCB图像X₀内的导线边界，得到包含导线边界信息的PCB图像X₁；

步骤3：对步骤2获取的包含导线边界信息的PCB图像X₁进行边界的细化操作，得到一个像素线宽的包含导线边界信息的PCB图像X₄，具体步骤如下：

步骤3.1：设定参与导线边界细化运算的结构元素S，S为由0和1构成的3×3结构元素；

步骤3.2：定义8方向的击中击不中变换结构元素对，即结构元素S的上、右上，右、右下、下、左下、左和左上八个方向上的子集和相应的对称集。

，，

，，

，，

步骤3.3：用8个方向的结构元素对都对图像作一次击中击不中变换，若击中则表示该像素可被细化，置为黑色背景，否则，保留作为细化结果输出，得到一个像素线宽的包含导线边界信息的PCB图像X₄。

步骤4：对PCB图像X₄进行竖直方向上的Hough变换直线检测，得到孔壁铜垂直方向上的导线直线边界(,)，此处采用直线的极坐标表示，i表示第i条直线边界，但并不一定是第i条导线的边界；

步骤5：导线直线边界(,)筛选：将(,)中≠0°的导线边界筛选掉，得到新的导线边界(,0°)；根据极坐标和直角坐标的转换关系可知当=0°时导线边界(,)可转化为==,为第i条垂直于X轴的导线边界，i为自然数；

步骤6：导线直线边界=聚类分析，则输出：“PCB可能存在质量问题，或者图像异常，请重新设定相关参数，再进行检测”；

步骤7：计算PCB层数为；计算左侧外层厚度为；右侧外层厚度为；第k层的内层导线厚度为。

 

进一步地，所述步骤2的具体步骤如下：

步骤2.1：设定参与导线边界提取运算的结构元素S，S为由0和1构成的3×3结构元素；

步骤2.2：对PCB图像X₀用结构元素S进行膨胀运算，得到缓存图像X₂；