一种卷到卷超薄柔性IC基板外观检测方法与流程

本发明涉及柔性ic基板的检测技术领域，具体涉及一种卷到卷超薄柔性ic基板外观检测方法。

背景技术

柔性ic基板在许多行业有着广泛的应用，其中包括汽车业、军用/宇航、计算机、电信、医疗以及消费产品等。世界各地的柔性ic基板使用需求在逐年增长，最重要的应用在于手机和其他的手持通信和计算机设备(如pda等)上。由于柔性ic基板属于高密度超薄基板，所以对各方面技术要求较高。卷到卷超薄柔性ic基板是大批量制作挠性印制电路（fpw）的工艺，在设备、设计、工具等方面高投入，以达到严格的过程控制和低劳动力成本，具有尽量少操作而大产出的优点，所以对其外观参数的检测尤为重要。而我国对柔性ic基板的研究较少，现有阶段并未查阅到有关柔性ic基板外观检测的相关文献。所以我国对高密度柔性ic基板的研究还处于一个初级阶段。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种卷到卷超薄柔性ic基板外观检测方法，解决了柔性ic基板卷到卷生产过程中的外观参数检测难题。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种卷到卷超薄柔性ic基板外观检测方法，其包括：

(1)通过光学成像采集系统对图像进行光学成像采集；

(2)通过图像融合将拍摄完成后的所有图像拼接形成完整的柔性ic基板图像；

(3)对柔性ic基板图像进行基板外观参数检测。

进一步的，步骤（1）所述光学成像采集系统包括光学成像系统和金相显微成像采集系统，其中光学成像系统通过高光谱成像技术在拍摄采集过程的同时采集柔性ic基板的谱带；显微成像采集系统通过移动载物台的同时相机拍摄而完成。

进一步的，步骤(3)具体包括：

(3.1)采用高光谱成像技术，用于检测凹凸痕、划伤/划痕和碰伤缺陷；

(3.2)图像平滑预处理，采用高斯平滑滤波器，去除噪声；

(3.3)彩色图像灰度化，去除冗余彩色空间信息；

(3.4)自动聚类，用于检测氧化和外观颜色缺陷；

(3.5)边缘特征提取，用于检测沾污及异物缺陷。

进一步的，步骤(3.4)具体包括：

(3.4.1)计算图像的二维直方图：将黄色和黑色设置为背景，其他颜色设置为目标，在对应目标和背景的像限内构造像素点对目标和背景的隶属度函数，即可建立二维灰度直方图；

(3.4.2)求取聚类数目k值：由于正常的柔性ic基板颜色只有黑色背景和黄色线路，所以自动聚类数目的k值一定大于等于2；

(3.4.3)氧化和外观颜色的判定：若k=2，判定该柔性ic基板无氧化和外观颜色缺陷；若k>2，判定该柔性ic基板存在氧化或外观颜色缺陷。

进一步的，步骤(3.5)具体包括：

(3.5.1)边缘特征检测：使用基于小波变换模极大值与改进灰值数学形态学融合的边缘检测方法进行边缘特征检测；

(3.5.2)区域形状判定：根据边缘检测出的形状可判断是否存在沾污或异物缺陷，所述沾污包括油迹、胶迹、手指印记。

进一步的，所述改进灰值数学形态学的检测算子是先对图像进行开运算再膨胀运算；其次将图像进行先闭运算再腐蚀；最后将第一步与第二步运算之后的图像作差。

进一步的，所述步骤(2)是将采集后的图像进行融合处理。由于图像是通过高分辨率金相显微成像系统采集，所以柔性ic基板的整张图像采集是通过拍摄多张图像之后融合而成。故其目的是为检测该柔性ic基板有何种缺陷做铺垫。

进一步的，所述步骤(3)的目的是系统解决柔性ic基板卷到卷的生产过程中的外观参数检测。其中包括高光谱成像技术、图像平滑预处理、彩色图像灰度化、自动聚类和边缘特征提取。

进一步的，步骤(3.1)所述高光谱成像技术中，由于卷到卷超薄柔性ic基板的外观检测包括凹凸痕、划伤/划痕、沾污、异物、氧化、皱折/皱纹、碰伤、外观颜色，其中凹凸痕、划伤/划痕和碰伤适合使用高光谱成像技术的光栅分光原理进行光学检测。光栅分光原理为：在经典物理学中，光波穿过狭缝、小孔或者圆盘之类的障碍物时，不同波长的光会发生不同程度的弯散传播，再通过光栅进行衍射分光，形成一条谱带。即空间中的一维信息通过镜头和狭缝后，不同波长的光按照不同程度的弯散传播，然后一维图像上的每个点，通过光栅进行衍射分光，形成一个谱带，照射到探测器上，探测器上的每个像素位置和强度表征光谱和强度。一个点对应一个谱段，一条线则对应一个谱面，因此探测器每次成像是空间一条线上的光谱信息，为了获得空间二维图像再通过机械推扫，完成整个平面的图像和光谱数据采集。即可通过谱带区分凹凸痕、划伤\划痕、皱折\皱纹、碰伤等外观有裂痕的缺陷。

进一步的，所述图像平滑预处理中，主要是图像去噪处理，一般采用高斯平滑低通滤波器将图像噪声去除。使图像更平滑，且在自动聚类和边缘特征提取中更为精确，从而精准判断有无外观缺陷。

进一步的，所述彩色图像灰度化中。由于柔性ic基板只有黑色背景和黄色铜线，所以彩色图像灰度化可将原本三通道的rgb彩色图像简化为单通道的灰度图像，即可使原来需要3个字节存放图像，现只需1个字节，减少图像的占用空间。即达到去除冗余彩色空间信息的目的，为后续操作节约时间。

进一步的，所述步骤(3.5)采用边缘特征提取方法检测沾污和异物缺陷。沾污的产品特性是指覆铜板表面有油迹、胶迹、手指印记等。异物的产品特性是指覆铜板表面有外来物。这些对柔性ic基板的主要影响是基板颜色的深浅。其详细步骤如下：

ⅰ边缘特征检测；使用基于小波变换模极大值与改进灰值数学形态学融合的边缘检测方法。其中，灰值数学形态学有腐蚀运算、膨胀运算、开运算与闭运算。改进灰值数学形态学的检测算子是先对图像进行开运算再膨胀运算；其次将图像进行先闭运算再腐蚀；最后将第一步与第二步形态学运算之后的图像作差。

ⅱ区域形状判定；根据边缘检测出的形状可判断是否存在沾污（包括油迹、胶迹、手指印记）或异物缺陷。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：

(1)本发明借助光学成像系统快速并无损的检测了柔性ic基板的物理缺陷。

(2)本发明使用自动聚类方法加快了氧化和外观颜色缺陷检测的检测速度。

(3)本发明使用边缘特征提取方法迅速地判断有无沾污和异物缺陷。

(4)本发明对柔性ic基板在生产制造工艺过程中有一个重要突破，提高了柔性ic基板的生产效率。

附图说明

图1是实施例中光学成像采集系统的流程图。

图2是实施例中的图像融合系统的流程图。

图3是实施例中基板外观参数检测系统流程图。

图4是实施例中自动聚类方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案，对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。

本实施例的一种超薄柔性ic基板外观检测系统，主要包括三个部分：(1)光学成像采集系统；(2)图像融合系统；(3)基板外观参数检测系统。其中光学成像采集系统包括光学成像系统和金相显微成像采集系统。可将高光谱成像技术的软件开发包嵌入相机中，即相机在拍摄过程的同时采集谱带并检测柔性ic基板的物理缺陷，是柔性ic基板外观检测系统的第一步，也是后续图像处理能否成功的关键。若待载物台移动稳定后再采集则可避免运动模糊或图像抖动现象，此图像的效果较佳，且物理缺陷的检测更准确。光学成像采集系统的流程图如附图1所示。该系统的基本操作是先设置好相机的相关参数和当前位置；其次规划好载物平台的采集路径，即载物平台需要从什么位置移动到什么位置才能把图像采集完整；然后相机拍摄再移动载物台待稳定后再拍摄，拍摄的同时高光谱成像技术采集谱带；最后判断载物台是否移动到所设置的目的地，若达到则完成图像的采集，否则继续图像采集操作。

图2为图像融合系统流程图。图像融合系统的目的是将采集过程中出现模糊运动、畸变或折叠等情况的图像先进行校正处理；再将处理后的图像进行拼接，得到完整的柔性ic基板；最后使图像能被正常识别后才能检测柔性ic基板图像的外观参数。

图3为柔性ic基板外观参数检测系统流程图。具体为首先对谱带进行分析，检测凹凸痕、划伤/划痕和碰伤缺陷；其次对图像进行平滑预处理，一般采用高斯平滑滤波器对图像进行平滑处理，具有降噪功能；再次对图像进行采集并融合处理后转换为灰度图像，可使原来需要3个字节用于存放图像，而现只需1个字节，减少了图像的占用空间；然后通过自动聚类方法检测氧化和外观颜色缺陷；最后通过边缘特征提取方法检测沾污和异物缺陷。

图4为自动聚类方法流程图。首先计算图像的二维直方图。将黄色和黑色设置为背景，其他颜色设置为目标，在对应目标和背景的像限内构造像素点对目标和背景的隶属度函数，即可建立二维灰度直方图。

本实施例采用自动聚类方法检测氧化区域和外观颜色缺陷。氧化的产品特性是指覆铜板表面有可见性锈斑。柔性ic基板图像由黑色背景和黄色铜线组成，铜氧化过程中颜色从黄色逐渐变红色再变黑色，所以柔性ic基板被氧化可用颜色的变化来判定。外观颜色的产品特性是指覆铜板铜面与pi面在同卷中有色差。其详细步骤为：

ⅰ计算图像的二维直方图。将黄色和黑色设置为背景，其他颜色设置为目标，在对应目标和背景的像限内构造像素点对目标和背景的隶属度函数，即可建立二维灰度直方图。

ⅱ求取聚类数目k值。用抛物线进行拟合，由波峰个数粗略确定聚类数目k。但由于图像中可能存在噪声等情况，所以需先计算落在包络抛物线下点的概率，若概率小于设定值t，则可判定该波峰下的值为噪声。其中t可通过对图像的训练事先确定。由于正常的柔性ic基板颜色比较简单，只有黑色背景和黄色线路，所以自动聚类数目的k值一定大于等于2。

ⅲ氧化和外观颜色的判定。若k=2，判定该柔性ic基板无氧化和外观颜色缺陷。若k>2，判定该柔性ic基板存在氧化或外观颜色缺陷。