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摘要：当前世界对印制线路板（PCB）外观品质的要求越来越严格。PCB外观稍微不注意就会引起产品报废而导致客户退货、索赔。而外观缺陷，不同客户有不同要求;外观缺陷由不同人检查得出的结果又总是有差异。解决PCB外观缺陷问题最好的方法是用PCB外观检查机检验。
关键词：印制线路板;机器视觉;检测
一、技术路线
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，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。
本公司所研发的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，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。
二、技术水平
本公司所研发的外观检查机的控制单元是由一个步进马达驱动控制卡和PLC控制系统组成，它主要负责PCB板在载物台检查平面方向上的精确运动、相机采集图像和安全检查等的控制。光学系统是检查系统的一个很重要的部分，其主要任务就是提供合适强度的光，以保证得到的图像有合适的对比度、清晰度和很好的色彩还原性。 图像数据采集单元是由高精度线陈CCD摄像机、高精度微焦镜头、图像采集卡、图像采集程序等组成，对待检查PCB板的图像采集并输入到计算机系统。
三、市场需求
随着通信、计算机、消费电子等产业的飞速发展，促进了印刷电路板产业的快速发展。国内外客户对线路板产品的要求越来越高，尤其是体现在外观的要求上。产品外观稍有不注意就会造成客户的退货和产品的报废。PCB外观稍微不注意就会引起产品报废而导致客户退货、索赔。而外观缺陷，不同客户有不同要求;外观缺陷由不同人检查得出的结果又总是有差异。解决PCB外观缺陷问题最好的方法是用PCB外观检查机检验。这种高科技含量的外观检查机国外早在几年前已问世，国内近两三年开始起步。通常情况下，由于线路板外观导致退货赔款为线路板价格的10～50倍之多，其中还包括元件费在内，线路板行业每年因为客户退货所造成的损失是无法估量的。目前引起线路板退货或产品报废的主要缺陷有：异物、露铜、补油不良、划伤、镀金不良、字符错误、绿油不均、焊盘不均匀、残铜、漏印等。人工检查本身就有自身的缺陷，主要体现在：检查人员的检查方法和态度上的差异;检查人员由于工作上的压力等原因造成工作的疲劳。另外一个重要的问题是目前线路板行业普遍使用的AOI﹝自动光学检查仪﹞仅仅能检查其内层板、线路的短路和开路等问题，而造成客户退货和产品报废主要原因的外层、外观、表面氧化等问题，却无法得到解决。研究外观检查机（以下文中简称外观机）能从根本上解决长期困扰PCB产品品质检查的系列问题，而且检查的准确性和有效性也远远高于人工检查，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。此产品从推出到现在在全国市场上占有率在前三名，得到了广大客户的一致好评。
四、社会效益
杭州载力科技有限公司自主研发的Saturn系列线路板自动外观检查机，引发了印刷板行业一场技术性革命。在现有的PCB行业中，70%的国内PCB生产企业仍然在使用传统的人工目检方式进行PCB板出货前的外观检查，这样会耗费大量的人力，并且人员流动的不稳定性，人员目检标准的不一致性，导致了大量的企业生产成本增加，并且不一致的终检标准，常常导致不良产品流入到客户端，产生大量客诉，对企业品质形象及客诉产品重工成本都是一个艰巨的考验。70%的PCB国内生产企业，都将需求外观检查机，这是一个从无到有的过程，这是一个庞大的市场需求，相信在此基础上，经过两三年的实践经验积累，这种国产高技术含量的高档测试仪器会迅速走向国内外市场，全自动外观检查机的整体水平迅速得到提升，促進中国在PCB仪器设备领域成为世界强国。
（杭州载力科技有限公司 浙江 杭州 311121）
关键词：印制线路板;机器视觉;检测
一、技术路线
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，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。
本公司所研发的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，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。
二、技术水平
本公司所研发的外观检查机的控制单元是由一个步进马达驱动控制卡和PLC控制系统组成，它主要负责PCB板在载物台检查平面方向上的精确运动、相机采集图像和安全检查等的控制。光学系统是检查系统的一个很重要的部分，其主要任务就是提供合适强度的光，以保证得到的图像有合适的对比度、清晰度和很好的色彩还原性。 图像数据采集单元是由高精度线陈CCD摄像机、高精度微焦镜头、图像采集卡、图像采集程序等组成，对待检查PCB板的图像采集并输入到计算机系统。
三、市场需求
随着通信、计算机、消费电子等产业的飞速发展，促进了印刷电路板产业的快速发展。国内外客户对线路板产品的要求越来越高，尤其是体现在外观的要求上。产品外观稍有不注意就会造成客户的退货和产品的报废。PCB外观稍微不注意就会引起产品报废而导致客户退货、索赔。而外观缺陷，不同客户有不同要求;外观缺陷由不同人检查得出的结果又总是有差异。解决PCB外观缺陷问题最好的方法是用PCB外观检查机检验。这种高科技含量的外观检查机国外早在几年前已问世，国内近两三年开始起步。通常情况下，由于线路板外观导致退货赔款为线路板价格的10～50倍之多，其中还包括元件费在内，线路板行业每年因为客户退货所造成的损失是无法估量的。目前引起线路板退货或产品报废的主要缺陷有：异物、露铜、补油不良、划伤、镀金不良、字符错误、绿油不均、焊盘不均匀、残铜、漏印等。人工检查本身就有自身的缺陷，主要体现在：检查人员的检查方法和态度上的差异;检查人员由于工作上的压力等原因造成工作的疲劳。另外一个重要的问题是目前线路板行业普遍使用的AOI﹝自动光学检查仪﹞仅仅能检查其内层板、线路的短路和开路等问题，而造成客户退货和产品报废主要原因的外层、外观、表面氧化等问题，却无法得到解决。研究外观检查机（以下文中简称外观机）能从根本上解决长期困扰PCB产品品质检查的系列问题，而且检查的准确性和有效性也远远高于人工检查，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。此产品从推出到现在在全国市场上占有率在前三名，得到了广大客户的一致好评。
四、社会效益
杭州载力科技有限公司自主研发的Saturn系列线路板自动外观检查机，引发了印刷板行业一场技术性革命。在现有的PCB行业中，70%的国内PCB生产企业仍然在使用传统的人工目检方式进行PCB板出货前的外观检查，这样会耗费大量的人力，并且人员流动的不稳定性，人员目检标准的不一致性，导致了大量的企业生产成本增加，并且不一致的终检标准，常常导致不良产品流入到客户端，产生大量客诉，对企业品质形象及客诉产品重工成本都是一个艰巨的考验。70%的PCB国内生产企业，都将需求外观检查机，这是一个从无到有的过程，这是一个庞大的市场需求，相信在此基础上，经过两三年的实践经验积累，这种国产高技术含量的高档测试仪器会迅速走向国内外市场，全自动外观检查机的整体水平迅速得到提升，促進中国在PCB仪器设备领域成为世界强国。
（杭州载力科技有限公司 浙江 杭州 311121）