印刷電路板缺陷檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用

向森

（寧夏弘德包裝材料有限公司，寧夏吳忠，751100）

1 AOl系統(tǒng)特性

1.1 圖像信息數(shù)據(jù)的高效提取

AOI系統(tǒng)在新時(shí)代背景之下可以非常有效的滿足當(dāng)下各種PCB板的故障檢測(cè)，非常重要的一個(gè)原因就是系統(tǒng)可以非常高效的提取電路板上的圖像信息，但是在提取信息的時(shí)候，圖像會(huì)出現(xiàn)噪點(diǎn)，類似于在拍攝相片的時(shí)候，由于相機(jī)內(nèi)部電路以及環(huán)境噪音或是感光元件本身不穩(wěn)定等因素，在照片的顏色比較深的地方，我們可以看到一些閃亮的小白點(diǎn)，而這會(huì)比較影響一些具有高精度識(shí)別要求的圖像，這就要求系統(tǒng)在進(jìn)行識(shí)別的時(shí)候需要盡量減少圖像噪點(diǎn)，這些要求可以通過系統(tǒng)算法來實(shí)現(xiàn)[1]。但是值得注意的是，單單進(jìn)行算法的改造是不行的，因?yàn)橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)算法的同時(shí)，并不能很好的控制噪點(diǎn)，其依舊會(huì)比較明顯的存在，但這個(gè)時(shí)候如果再進(jìn)行控制，圖像就會(huì)出現(xiàn)失真，也就是圖像本身會(huì)出現(xiàn)問題。例如有的圖像的色彩會(huì)很不均勻，并且在一些位置出現(xiàn)類似馬賽克一樣的模糊現(xiàn)象，這會(huì)非常影響后面的故障檢測(cè)過程。并且也會(huì)給工程人員造成輔導(dǎo)，延誤檢測(cè)過程。

因此，為了避免圖像品質(zhì)下降等問題的出現(xiàn)，我們可以在系統(tǒng)提取圖像的時(shí)候預(yù)先進(jìn)行色彩處理，可以降低圖像的色值，使得圖片看起來會(huì)干凈一些，并且在這個(gè)時(shí)候，我們需要對(duì)重點(diǎn)檢測(cè)位置進(jìn)行標(biāo)注，對(duì)于一些非關(guān)鍵位置或者說憑借經(jīng)驗(yàn)判斷一定不會(huì)出現(xiàn)問題的位置，可以進(jìn)行切割廢除，當(dāng)然，切割廢除的位置不能太大，太大了也會(huì)影響整體變得成像質(zhì)量，但是也不能太小，太小了就是去了去除圖像的意義，并且有主意不能去除關(guān)鍵位置，雖然一些地方缺失沒有線路，但是這些位置是預(yù)留位置，并且后期要求較高，不可忽略。綜合考慮位置的不同之后，確定去除位置，可以有效的降低噪點(diǎn)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)比較優(yōu)質(zhì)的圖像提取，然后把這些圖像傳遞給系統(tǒng)[2]，系統(tǒng)就可以進(jìn)行比較好的對(duì)比，進(jìn)而進(jìn)行故障檢測(cè)了。

1.2 圖像信息的多種比較方法

PCB系統(tǒng)在進(jìn)行缺陷檢測(cè)的時(shí)候有多種比較方法，比較傳統(tǒng)的方法就是預(yù)先準(zhǔn)備一張和檢測(cè)線路板型號(hào)相同的標(biāo)準(zhǔn)參考圖片，而這張標(biāo)準(zhǔn)參考圖片上有著這種型號(hào)線路板的標(biāo)準(zhǔn)信息，然后系統(tǒng)會(huì)把已經(jīng)提取到的圖像和預(yù)設(shè)圖像進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而找到其中存在的問題。這個(gè)過程中工作人員可以非常清晰明確的看到受檢線路板存在的缺陷，但是值得注意的是，在進(jìn)行這種對(duì)比之前，一定要有較好的預(yù)設(shè)圖像，以及通過上面的方法提取到的受檢線路板的圖像質(zhì)量也一定要好，不能有太多的噪點(diǎn)。但是即使這樣，最大的困難其實(shí)是如何把圖像進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，因?yàn)樾枰獙?duì)比，所以對(duì)于圖像位置的準(zhǔn)確度就要求較高，如果沒有很好的定位，系統(tǒng)依舊會(huì)檢測(cè)出受檢線路板的各種缺陷，生成一份含有錯(cuò)誤的總結(jié)報(bào)告，但是在這份報(bào)告當(dāng)中，很多檢測(cè)出來的缺陷并不是真實(shí)線路板上存在的，這就給后續(xù)的復(fù)檢帶來了很大的麻煩，工程人員也很難判斷究竟是真的線路板問題還是因?yàn)槎ㄎ徊粶?zhǔn)確而出現(xiàn)的錯(cuò)誤報(bào)告。但是由于這種方法操作起來簡(jiǎn)單，所以適配的電路板型號(hào)眾多，很多工廠的技術(shù)人員把這種方法是作為首要方法在應(yīng)用的，從而使得這種方法在PCB板檢測(cè)中有比較廣泛的使用，并且在一些工廠當(dāng)中，利用這種方法也是最節(jié)約成本的。

2 AOl系統(tǒng)檢測(cè)的新嘗試

前面我們已經(jīng)對(duì)檢測(cè)的方式方法進(jìn)行了比較詳細(xì)的討論，這些方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也不可避免的存在缺陷。但其在實(shí)際中，我們知道，一塊PCB如果存在問題，不管是什么問題，都是需要進(jìn)行處理的，所以在運(yùn)用AOI系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，不一定非要非常全面細(xì)致的檢測(cè)出這塊線路板的所有問題，可以利用系統(tǒng)優(yōu)先確定有問題的線路板，把這些線路板確定下來的時(shí)候，其實(shí)已經(jīng)可以確定一部分問題了，并且在這個(gè)過程中可以對(duì)線路板進(jìn)行分類，為后面的檢測(cè)打好基礎(chǔ)。也就是說，可以利用AOI系統(tǒng)首先關(guān)注線路板的一些關(guān)鍵元素，比如形態(tài)、大小尺寸、物理屬性以及材料等元素，在系統(tǒng)檢測(cè)的時(shí)候首先對(duì)這些信息進(jìn)行檢測(cè)，如果這些信息存在問題，那這塊線路板就一定是有問題的，于是可以轉(zhuǎn)入下面的檢測(cè)，一般就是預(yù)設(shè)圖像的檢測(cè)方法，這種方法操作簡(jiǎn)單。這樣經(jīng)過兩次檢測(cè)，可以更好的分離出一定存在問題的線路板，從而提升效率。

在這個(gè)過程中需要注意的是，一定要準(zhǔn)備好預(yù)設(shè)的圖像，根據(jù)受檢線路板的型號(hào)選擇準(zhǔn)確的形態(tài)和大小，并且在AOI系統(tǒng)提取了線路板的圖像之后，需要首先對(duì)圖像進(jìn)行一些優(yōu)化，避免前面提到過的問題，當(dāng)然，一定要注意預(yù)設(shè)圖片的定位[3]。然后就可以進(jìn)行對(duì)比了，一些應(yīng)該是直線的位置是不是足夠直，一些本應(yīng)是矩形的位置是不是真的是矩形，這種差別系統(tǒng)可以很好的檢測(cè)出來，從而確定有問題的線路板。在確定了這些線路板有問題之后，可以進(jìn)行故障維修，然后相關(guān)工程人員一定要作好記錄，一些線路板不需要重復(fù)檢測(cè)，表面比較簡(jiǎn)單，問題比較常規(guī)的線路板，是可以比較高效的進(jìn)行處理的。

3 系統(tǒng)檢測(cè)的缺陷種類

利用以上的檢測(cè)缺陷的方法，我們會(huì)得到很多系統(tǒng)信息，在這些系統(tǒng)信息中，會(huì)確定線路板具體的問題。在進(jìn)行與預(yù)設(shè)圖像對(duì)比的時(shí)候，如果我們實(shí)際得到的信息比預(yù)設(shè)信息少，那我們就認(rèn)為這塊線路板可能存在短路、破損、斷線以及腐蝕的缺陷[4]。例如，如果接受對(duì)比的位置和預(yù)設(shè)參考位置不一致，偏左或者偏右，這種缺陷叫做空洞；如果接受對(duì)比的位置偏上或者偏下，這種缺陷叫做破損；如果分不清哪個(gè)是受檢位置哪個(gè)是預(yù)設(shè)位置，此時(shí)我們就認(rèn)為線路板存在腐蝕的問題了，而這種問題一般并不多，更多的時(shí)候是線路板的線路本身有問題，有的地方斷開了，有的地方過度連接了，而且由于線路板本身材料的問題，一些位置會(huì)出現(xiàn)塌陷，這些問題都會(huì)出現(xiàn)在一般的PCB板當(dāng)中。

圖1 待檢PCB缺陷的標(biāo)定

如果我們實(shí)際得到的信息比預(yù)設(shè)的多，那我們就認(rèn)為這塊線路板可能存在大小不合適、材料體積不合適的問題，就會(huì)出現(xiàn)線路板沒有充分連接、焊接材料外溢、焊接材料堆積以及線路插孔缺失的缺陷。例如，如果接受對(duì)比的位置和預(yù)設(shè)對(duì)比的位置的線路雖然有很多重合，但是外圍線路確是有很多靠左或者靠右的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候我們認(rèn)為線路板存在過度連接的現(xiàn)象，有可能在實(shí)際使用中出現(xiàn)短路的問題；如果線路板外圍線路出現(xiàn)冗余，就有可能是焊接材料使用過多；如果外圍線路出現(xiàn)溢出，就可能是焊接材料堆積；如果外圍線路模糊缺失，這有可能是線路板的線路斷開了或者缺失了一些焊接位置。

在利用以上提到的新方法檢測(cè)線路板問題的時(shí)候，可以簡(jiǎn)單高效地處理問題線路板，并且在這種方法的檢測(cè)之下，可以很好的檢測(cè)出線路板的一些非常微小的問題，而且可以對(duì)這種微小的問題進(jìn)行精確的定位，處理速度也很快。并且對(duì)于工程人員來說，整個(gè)過程沒有比較復(fù)雜的操作，不需要復(fù)檢；對(duì)于系統(tǒng)來說，也沒有增加數(shù)據(jù)的處理時(shí)間，在系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)高效，并且精準(zhǔn)度變好了之后，一定程度上會(huì)直接減輕工廠的成本，可以給客戶更好的服務(wù)，提升行業(yè)的整體效能，使得行業(yè)朝著比較良好的趨勢(shì)發(fā)展。