一种混合场景下的柔性印制电路缺陷检测系统及方法与流程

本发明涉及自动检测领域，具体涉及一种混合场景下的柔性印制电路缺陷检测系统及方法。

背景技术：

随着电子产品不断向轻薄、便携的方向发展，高密度柔性印制电路因其超薄、体积小、重量轻等特点得到更加广泛的应用，其用途也从排线、连接线发展到更为精密的ic封装载板，其工艺复杂度和精密程度不断提高，对制造过程中各工序的自动检测提出了更为严苛的要求。

目前，高密度柔性印制电路制造关键工序包括钻孔、电镀、贴感光膜、曝光、显影、蚀刻、脱膜、表面处理、贴覆盖膜、剪切冲裁、终检等。针对钻孔、蚀刻以及出厂品质验证等工序场景，需要对产品生产质量进行检测，控制产品良率。通过对高密度柔性印制电路的线宽线距、孔径大小等标准参数的实时监测，可及时了解和调整生产线生产情况，对线路短路、线路开路、划痕、压痕、氧化、气泡等缺陷的实时检测和监控，可及时发现生产过程中的异常情况。

目前，针对高密度柔性印制电路生产的缺陷检测系统主要应用在蚀刻工序场景，检测对象为铜箔基板，主要使用线阵ccd对铜箔基板进行采图，运用模板匹配技术来粗略定位缺陷位置和预估缺陷类型，其准确度不高，需要后续人工复检，且因盖膜成品具有易反光、不平整、线路复杂等特点，使用线阵ccd的检测系统无法对盖膜成品进行缺陷检测。因此，发明一种适合于多种工序场景和具有多种检测功能的高密度柔性印制电路缺陷检测系统及方法，提高检测速度和精度，具有重要的实际应用意义。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种混合场景下的柔性印制电路缺陷检测系统及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种混合场景下的柔性印制电路缺陷检测系统，包括双视觉检测单元、上位机、真空吸附平台及载物平台，所述真空吸附平台设置在载物平台上，所述双视觉检测单元设置在载物平台的上方；

所述双视觉检测单元包括精密显微镜成像视觉系统及工业摄像机成像视觉系统；

所述工业摄像机成像视觉系统包括工业摄像机及穹顶光源；

所述精密显微镜成像视觉系统包括精密显微镜及卤素光源；

真空吸附平台在工业摄像机及精密显微镜的视场范围内；

所述上位机控制载物平台上的待检测柔性印制电路移动到双视觉检测单元的下方，并控制双视觉检测单元进行图像采集，并按照对应工序场景，对采集的图像进行处理，并实现相关检测功能，上位机设有数据库，用于存储柔性印制电路的产品批次，及批次所对应的标准参数。

优选地,工业摄像机的镜头为定焦镜头。

优选地,还包括固定支架及衔接支架，所述精密显微镜成像视觉系统安装在固定支架上，所述工业摄像机成像视觉系统通过衔接支架固定在载物平台上方。

优选地,所述工序场景包括蚀刻工序、钻孔工序和出厂品质验证工序；

所述检测功能包括标准参数检测、线路缺陷检测和表面缺陷检测。

优选地,所述精密显微镜为自动变倍显微镜，且全自动调焦。

一种混合场景下的柔性印制电路缺陷检测系统的检测方法，包括如下步骤：

s1用户将待检测的柔性印制电路板放置在高精密载物平台的真空吸附平台的原点位置，上位机选择柔性印制电路的产品批次号；

s2上位机根据产品批次号查询对应的标准参数，通过分析标准参数，判断待检测柔性印制电路的精细度，确定驱动精密显微镜成像视觉系统还是工业摄像机成像视觉系统；

s3用户在上位机选择待检测柔性印制电路的工序场景；

s4上位机控制吸附平台，在待检测柔性印制电路板下方形成负压，使其牢固贴合在载物平台上，使得待检测柔性印制电路对准视觉成像系统的识别基准点；

s5步骤s5确定的成像视觉系统进行采集图像，传输至上位机，上位机根据待检测工序场景，进行具体检测；

s6上位机将检测结果与产品批次标准数据进行比较，若不满足标准或存在缺陷，上位机报警。

优选地,若s3中设定的检测场景为出厂品质验证工序，则在检测过程中使用模板匹配算法识别统计待检测柔性印制电路的金手指和焊盘，上位机控制精密显微镜成像视觉系统，调节至合适放大倍率，移动至金手指和焊盘的位置,进行采图检测。

优选地,载物平台以弓字形方式运行。

优选地,所述上位机获得缺陷种类，具体如下：视觉系统采集的图像，经过处理得到边缘图像，使用霍夫变换直线检测算法识别高密度柔性印制电路线路，计算线路宽度、线路间距，并判断是否存在线路短路、线路开路、欠蚀刻、过蚀刻缺陷；使用霍夫变换圆检测算法识别圆孔位置，并计算圆孔面积和直径信息；剔除直线与圆孔后，查找余下边缘的连通域信息，计算各连通域的面积、矩形度、圆形度作为特征，并进行分类识别，判断缺陷种类。

本发明的有益效果：

(1)本发明设计的双视觉检测单元，其中，工业摄像机成像视觉系统配备定焦镜头及穹顶光源，可对覆膜产品进行采图并排除产品表面薄膜对光照的镜面反射影响；精密显微镜成像视觉系统配备自动变倍显微镜，全自动调焦，还可通过双视觉系统控制处理模块调节放大倍率，这一设计可以实现高密度柔性印制电路板的粗检以及细检自由切换，适应不同企业对产品检测精度的不同要求，大大提高企业的生产效率；

(2)本发明可应用在蚀刻工序、钻孔工序和出厂品质验证工序等混合工序场景下，全自动实现高密度柔性印制电路板的物理参数检测，如线路宽度、线路间距和孔径大小，同时可检测并识别多种高密度柔性印制电路板的缺陷，如短路、开路、欠蚀刻、过蚀刻等线路缺陷，划痕、压痕、氧化、气泡等表面缺陷。在出厂品质验证工序场景下，检测过程中若遇到金手指、焊盘等高精密部位，还可自动切换成精密显微镜成像视觉系统对其进行高精密检测。本发明涵盖高密度柔性印制电路外观缺陷检测的各种功能，检测精度高，实时性好，一机多用，提高了设备的利用率和生产效率，节省企业资源；

(3)本发明将真空吸附平台安装在高精密载物平台上，配合双视觉检测单元，解决了光照不均匀对图像采集的影响，提高图像的成像质量。

附图说明

图1是本发明的立体结构图；

图2是本发明的双视觉检测单元的立体结构示意图；

图3是本发明的检测功能关系图；

图4是本发明的缺陷检测方法流程图；

图5是本发明弓字形方式运行示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1-图4所示，一种混合场景下的柔性印制电路缺陷检测系统，包括双视觉检测单元2、上位机1、真空吸附平台及载物平台，所述真空吸附平台设置在载物平台上，所述双视觉检测单元设置在载物平台的上方。

所述双视觉检测单元包括精密显微镜成像视觉系统22及工业摄像机成像视觉系统21；所述精密显微镜成像视觉系统安装在固定支架23上，工业摄像机成像视觉系统通过衔接支架27固定在精密显微镜成像视觉系统上，并在水平方向上并排放置。

所述工业摄像机成像视觉系统包括工业摄像机及穹顶光源26，可对覆膜产品进行采图并排除产品表面薄膜对光照的镜面反射影响，视野范围为13.71mm×18.29mm，基准点在视野的左上角。

所述精密显微镜成像视觉系统包括精密显微镜及卤素光源28，显微镜为自动变倍显微镜，可全自动调焦，还可通过上位机调节放大倍率，视野范围为1.7mm×1.42mm-0.425mm×0.305mm，基准点在视野的左上角。

所述真空吸附平台25设置在载物平台24上，真空吸附平台的原点在其左上角位置。

上位机，用于存储产品批次，及其相对应的该批次的标准参数，控制载物平台上的待检测柔性印制电路移动到双视觉检测单元的下方，并控制双视觉检测单元进行图像采集，并选择对应工序场景，对采集的图像进行处理，并实现相关检测功能，所述检测功能包括标准参数检测、线路缺陷检测和表面缺陷检测。其中，标准参数包括线路宽度、线路间距和孔径大小；所述线路缺陷包括线路短路、线路开路、欠蚀刻、过蚀刻等；所述表面缺陷包括露铜、划伤、折痕、氧化、气泡等。所述工序场景包括蚀刻工序、钻孔工序和出厂品质验证工序。

其检测方法，具体为：

s1用户将待检测的柔性印制电路板放置在高精密载物平台上的真空吸附平台的原点位置，上位机选择柔性印制电路的产品批次号；

s2根据所选择的柔性印制电路产品批次号，上位机从数据库中查询对应高密度柔性印制电路产品批次的标准参数，通过分析标准参数，判断待检测高密度柔性印制电路产片的精细度，从而选择激活双视觉检测平台中的精密显微镜成像视觉系统或是工业摄像机成像视觉系统进行缺陷检测，若系统选择的是精密显微镜成像视觉系统，还将通过上位机调节精密显微镜成像视觉系统的放大倍率；

s3操作人员在上位机选择待检测柔性印制电路的工序场景，开始检测；

s4上位机控制吸附平台开始工作，在高密度柔性印制电路下方形成负压，使其牢固贴合在高精密载物平台上。

s5上位机驱动电机控制载物平台，使载物平台的柔性印制电路，移动到视觉成像系统的下方，使得真空吸附平台的原点对准成像系统的识别基准点。

s6上位机以特定步长的弓字形方式运行，双视觉检测单元控制激活的成像视觉系统对柔性印制电路进行采图并处理，应用自适应区域生长的方法找出边缘，再根据s3选择的待检测工序场景，执行相关的检测功能，若检测工序场景选择出厂品质验证工序，将在检测过程中同时使用模板匹配算法识别统计待检测高密度柔性印制电路中金手指、焊盘等精密部位的数量和位置，直到把高密度柔性印制电路扫描处理完毕。

若工序场景选择了出厂品质验证工序，且检测出金手指和焊盘，上位机将控制精密显微镜成像视觉系统，调节至合适放大倍率，并移动至精密部位所在位置进行采图检测。

s7上位机比较检测结果数据与柔性印制电路产品批次标准数据，若不满足标准或存在缺陷，则上位机报警，提醒操作人员出现异常；

s8上位机将检测结果存储在数据库中。

步长由视觉系统及放大倍率设定，工业摄像机成像视觉系统放大倍率小、步长大，精密显微镜成像视觉系统放大倍率大、步长小。

如图5所示，弓字形方式运行由基准点开始，先从左往右，然后从上往下，再从右往左，最后从上往下运动，持续循环直至将柔性印制电路扫描完毕。

自适应区域生长的方法为，先把图像转换成灰度图，然后对灰度图进行灰度直方图统计，选取直方图曲线的第一个波谷的横坐标作为分割阈值，再把灰度图中小于该阈值的像素点作为种子点，依据种子点对灰度图像进行区域生长，最后对区域生长的二值化结果图进行边缘检测，找出待检测高密度柔性印制电路的边缘。

相关检测算法对边缘图像使用霍夫变换直线检测算法识别高密度柔性印制电路线路，计算线路宽度、线路间距，并判断是否存在线路短路、线路开路、欠蚀刻、过蚀刻缺陷；使用霍夫变换圆检测算法识别圆孔位置，并计算圆孔面积和直径信息；剔除直线与圆孔后，查找余下边缘的连通域信息，计算各连通域的面积、矩形度、圆形度等信息作为特征，并进行分类识别，判断缺陷种类。

本发明可实现对各生产工序的产品进行混合场景下的物理参数、线路缺陷以及表面缺陷的快速检测，尤其是针对出厂品质验证工序场景下的覆膜产品，本发明可避免因产品表面薄膜对光照的镜面反射导致的采图不良，实现在混合场景下对铜箔基板产品和覆膜产品的自动缺陷检测。本发明解决了高密度柔性印制电路外观缺陷检测速度和精度的实时性问题，适用于多种生产工序场景，检测功能丰富，可大大提升高密度柔性印制电路制造的可靠性及自动化水平。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。