专利名称:鉴别在不同反射区的光扫描期间所产生的陡沿转变的方法及其设备的制作方法
本发明涉及用于鉴别在不同反射区的光扫描例如象在电荷耦合器件(CCD)或类似的摄象器或传感器中，对印刷电路板上导体的扫描以及涉及一个表面的不同反射区的其他类似应用期间所产生的陡沿转变的技术。
为说明起见，就上面提到的印刷电路板的CCD扫描应用而论，为了能检查线路的完善性，来自CCD的扫描信号处理过程必须明确地查明(例如)铜线条和防腐的背景材料之间的转变。然而往往因铜上的污斑之类引起的假反射偏差造成虚假指示。本发明的主要目标就在于改进这一问题，实际上，就是要能鉴别(电路)板不同反射区之间陡沿的转变-(在本例中即是由铜和背景材料之间转变所呈现的陡沿的转变)，不管在这些区域内存在诸如由污点等引起后续的虚假反射误差，或对这种误差不敏感。
因此，本发明的一个目的为提供一种用于鉴别这种陡沿转变的新的和改进型方法及其设备-即使存在虚假反射误差也无妨。
本发明的另一个目的是为提供一种新颖的信号处理技术，尽管这一新技术特别适合应用于CCD和类似的扫描图象检查，但在边界转变检测中也得到了很广泛地应用。
本发明的其他和进一步的目的，将在此后说明，并更为具体地在所附权利要求
中指示。
总之，从本发明的一个较主要的方面来说，是提供一种鉴别在一个表面的不同反射区扫描期间所产生的陡沿转变的方法，同时对所述区域内后续的虚假反射误差不敏感，该方法包括扫掠该表面，以产生具有一对或多对有间距的陡沿转变输出-其每个确定的大幅度脉冲代表沿表面有间距的强反射区;将该输出变换成数字采样信号;连续地延迟N个顺序采样信号，其中N代表为限定陡沿转变区所需的采样信号数，同时N被选为为划定强反射区和不同斜率及幅度特性的后续虚假反射误差之间的鉴别界限所要求的采样数;从在先的第N个采样信号减去每个采样信号，由此使陡沿转变仅由差值大的信号指示;将这个差值和输出信号相加，以使只有陡沿转变部分被醒目地放大了;将这个相加后的信号同高、低阈值进行比较，(所述阈值是以确保剔除虚假反射信号而选定的)，从而在每对陡沿转变的持续时间内产生二进制的“1”，而在对与对之间产生“0”。本文提出了实施本发明的一个最佳实施例和一种最佳方式的细节。
现参照附图描述本发明，图1A表示说明性的电路板的连续扫描区，该扫描区对电路板的铜导体和叠层或防腐背景材料之间提供了由光源(图1B)所产生的反射转变。
图1C-E是下述各波形图，它们对应地说明带有采样点的CCD摄象机输出(图1C)，摄象机的高倍放大输出(图1D)，增压输出的高和低阈值(图1E)，和准确地鉴别铜-叠层转变检测(图1F);和图2是为实施本发明方法的最佳电路设备的一个电路原理和方块图。
参见图1，它是表示在印刷电路板的光反射扫描中所遇到的导体-防腐体转变的说明性顺序，或更一般地说，它是在由图1B所示的接近均匀强度变化的光照下的一个能提供不同反射区域的表面。生成的CCD摄象器输出被作为在扫描期间的模拟辐度对时间的变化而示于图1C中。产生一对或多对有间距的陡沿转变，其每对限定的大幅度脉冲I代表沿板面有一定间距的强反射(导体)区。这里脉冲由图2的A/D转换器2转换为数字信号。根据作为本发明的基础的分类法不象标准的高放大阈值那样，刚找到陡沿便确定了若干采样N(如图1C的第一个脉冲I的左边转变区上的三点D1，D2，D3所示)这个N采样数是确定或表征要在背景材料和导体之间检测的陡沿转变的斜率所必须或足够的采样数，以便在已扫描过的导体或其他材料和后续的虚假反射误差等等之间作出符合要求的鉴别，反之亦然。理想的陡沿转变区是依据斜度和足以鉴别虚假反射信号的幅度来确定的，虚假反射信号具有不同的(往往是稍小的斜度和稍小的幅度，同时也鉴别不同材料之间的反射性能。这里约为3或几个(如2-4个左右)的N个连续采样信号在延迟电路4内，以连续为基础而被延迟，以致其输出为Sn-N个采样，其中Sn是来自A/D转换器2的原始输入的摄象器采样Sn。
在减法电路6中可得到Sn和Sn-N之间的差值，减法电路是从在前的第N个采样信号减去每个采样信号，从而使陡沿转变仅仅由一个大的差值信号明确地指出来。然后该差值信号在加法器或求和器8内被加到摄象器输出信号采样Sn上，以产生一个输出0n＝2Sn-Sn-N因此，只有所需材料的陡沿转变区才明显地被放大，如图1D中的I′所示。而且现与任何后续虚假反射信号误差V(图1C)无关和对其不敏感，(而这误差可由铜污、镜面反射或其他影响引起)，因为只有转变沿接收这个放大。然后被放大的或相加后的输出信号(图1D)被加到图2的比较器10，用以同在12处通过把加到该比较器并为确保虚假反射信号V(图1E)的反射而选择的高、低阈值基准信号进行多路复用而提供的滞后相比较，从而在那里产生一个规则的二进制输出，最好在每对陡沿转变的持续时间内产生二进制的“1”，在各对之间产生“0”，(图1F)。
这样，将N的选择和高、低阈值基准信号的选择结合起来即有效地起到一个空间滤光片的作用-抽取理想的表面材料所反射的转变信号，而与干扰或虚假或不希望的反射信号(污斑，镜面等)无关。
就这一技术的实际电路仪器而言，量值约为原始摄象器输出信号的10%和90%的高、低阈值电压会是采用放大信号的，其中转变脉冲被放大大约为铜扫描区的原始摄象器输出信号的50%。适宜的部件可以是一台模拟器件公司的AD9000型A/D变换器，一个由若干74 F374(Fairchild)门闩电路组成的延迟电路，一个74 S85型(德克萨斯仪器公司)的比较器芯片和一块74 F251型(Fairhild)的多路复用芯片。
此外，对于本领域内的专业技术人员，将可作出属于所附权利要求
中所限定的本发明精神和范围内的各种改变。
权利要求
1.鉴别陡沿转变的方法，所述陡沿在不同的反射区扫描期间产生于一个表面上，并具有对所述区域内的后续虚假反射误差的不敏感性，其特征在于，该方法包括以下步骤--对该表面扫描，以产生具有一对或多对有间距的陡沿转变的输出，每对确定的大幅度脉冲代表沿该表面相间的强反射区。--将所述输出转变为数字采样信号；--连续地延迟N个顺序采样信号，其中N代表为确定陡沿转变区所必需的采样信号数同时N被选为为划定强反射区和不同斜率及幅度特性的后续虚假反射误差之间鉴别界限所需的采样数；--从在先的第N个采样信号减去每个采样信号，由此使陡沿转变仅由一个大差值信号指示；--将这个差值和输出信号相加，以使只有陡沿转变部分才被醒目地放大了；--将这个相加后的信号同高、低阈值进行比较，(所述阈值是以确保剔除虚假反射信号而选定的)，从而在每对陡沿转变的持续时间内产生二进制的“1”，而在对与对之间产生“0”。
2.如权利要求
1所要求的方法，其中所述表面包括一个具有包括所述强反射区的铜导体的印刷电路板，而所述虚假反射误差可能由铜污，镜面反射和不同的材料等造成。
3.如权利要求
1所要求的方法，其中N约为3。
4.用于鉴别陡沿转变的设备，所述陡沿在不同反射区扫描期间产生在一个表面上，并且有对所述区域内的后续的不需要的反射偏差的不敏感性，其特征在于，该设备具有下列组合-一个光扫描摄象器，用于扫描所述表面，以产生具有一对或多对有间距的陡沿转变的输出，每对确定的大幅度脉冲代表沿该表面相间的强反射区;-模一数转换装置，用以将所述输出转换为数字采样信号;-延迟装置，用以连续地延迟N个顺序采样信号，其中N代表为确定陡沿转变和为鉴别陡沿转变区的斜率和幅度特性以及由不需要的各种反射所产生的斜率和幅度特性所需的信号数;-减法装置，用以从在先的第N个采样信号减去每个采样信号，从而使陡沿转变仅由一个大差值信号指示;-求和装置，用以将这个差值和输出信号相加，以使只有陡沿转变部分被醒目地放大了;-比较器装置，用以将这个相加后的信号同高、低阈值比较，以在每对陡沿转变的持续时间内产生二进制的“1”，而在对与对之间产生“0”、所述高，低阈值是为确保剔除不需要信号而被调整的阈值。
5.如权利要求
4所要求的设备，其中N被调整为3左右。
6.鉴别陡沿转变的方法，所述陡沿如由CCD摄象器对一个表面(诸如印刷电路板上的铜导体和抗蚀背景材料)的不同反射区进行光扫描期间所产生，本法包括-延迟N个连续的采样信号，以便划定所需反射转变区的陡沿转变斜率和幅度与来自其他区的不需要的反射之间的界限;-从在先的第N个采样信号减去每个摄象器扫描采样信号，以产生一个仅作为陡沿转变的大差值信号;-将这种差值加到摄象器输出信号，从而给陡沿转变信号提供了明显的增值;以及-以确保剔除来自不需要的或虚假反射区信号的方式，将上述放大后的信号与阈值进行比较，以产生能清楚地识别陡沿转变的二进制输出信号。
专利摘要
鉴别由CCD之类对一个(诸如印刷电路板上的铜导体和背材及类似应用)表面的不同反射区进行光扫描产生的陡沿转变的方法及设备。通过延迟N个连续采样信号划定所需陡沿转变区的陡沿转变和来自其它区的不需要反射的斜率和幅度界限，由在先第N个采样信号减去每个摄象器扫描采样信号，以产生仅作为陡沿转变的大差值信号，将这种差值加到摄象器输出信号，再将这放大后陡沿转变以确保剔除不需或假反射区信号的方式同阈值比较，产生醒目识别陡沿转变的二进制输出信号。
文档编号G01B11/02GK86103469SQ86103469
公开日1986年12月24日 申请日期1986年5月17日
发明者罗伯特·毕晓普 申请人:贝尔电子公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan