基于三维特征的线路板检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种基于三维特征的线路板检测方法。
【背景技术】
[0002]印制线路板(PCB，Printed Circuit Board)是组装电子零件的基板，是电子产品的关键电气互连件，被称为“电子系统产品之母”，因此对其进行质量检测，有重要的意义，传统的对印制线路板的检测时通过自动光学检测仪(Α0Ι)来实现。
[0003]在自动光学检测仪对印制线路板进行检测的过程中，现有的检测方式是先获取产品的平面图像，再将该平面图像与标准图像相比较，进而根据比较结果对检测产品进行缺陷判断。具体地，从检测所用特征的角度来说，现有方法依据的是“平面图像的灰度特征”。由于线路板基材和导体的反射特性不同，当出现多铜性缺陷，例如短路、铜渣、毛刺等缺陷时，本应亮度较低的位置会出现高亮度区域；当出现缺铜性缺陷，例如断路、针孔、缺口等缺陷时，本应亮度较高的位置会出现低亮度区域。
[0004]但是现有的基于产品图像灰度特征进行检测的方法，存在的缺点包括:
[0005]—方面由于检测的产品易受氧化、脏污等干扰而导致误检。现场统计数据表明，现有Α0Ι设备所报告缺陷数超过40%是由于氧化和脏污导致的误报，另外，这些误报占用大量的复检确认时间和人力；另一方面是对于一些凹陷缺陷无法完全检测出来。例如，印制线路板上有一类缺陷是仍然存在导体连接，但导体厚度远低于设计值。这种缺陷会导致强度降低甚至阻抗改变，需要检出，而现有的通过Α0Ι仪器基于图像灰度特征的检测方法无法检测出这种缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明实施例中提供基于三维特征的线路板检测方法，以解决上述问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案:
[0008]—种基于三维特征的线路板检测方法，所述方法包括:
[0009]获取被检测线路板上各个位置的三维坐标数据，所述三维坐标数据包括X轴坐标数据、Y轴坐标数据和Z轴坐标数据；
[0010]根据所述各个位置的三维坐标数据提取各个位置的三维特征值；
[0011]判断每个所述三维特征值是否符合标准值；
[0012]当三维特征值不符合所述标准值时，确定该三维特征值所对应的位置为缺陷位置。
[0013]优选的，所述获取被检测线路板上各个位置的三维坐标数据包括:
[0014]获取被检测线路板上各个位置的实测数据；
[0015]对所述实测数据进行处理，得到所述各个位置的三维坐标数据。
[0016]优选的，所述对所述实测数据进行处理，得到所述各个位置的三维坐标数据包括:
[0017]对所述实测数据进行剔除干扰处理，得到所述各个位置的三维坐标数据。
[0018]优选的，所述根据所述各个位置的三维坐标数据提取各个三维特征值还包括:
[0019]根据各个位置的三维坐标数据提取每个所述三维坐标数据的Z轴坐标数据，并将所述Z轴坐标数据作为三维特征值。
[0020]优选的，所述三维特征值还包括高程、梯度幅值与方向、等高线或高度阶跃。
[0021]优选的，所述判断每个所述三维特征值是否符合标准值包括:
[0022]判断每个所述三维特征值是否符合标准值，或者，判断每个所述三维特征值是否在预设值范围之内。
[0023]优选的，当判断每个所述三维特征值是否符合标准值时，所述方法还包括:
[0024]根据所述线路板的工艺质量要求以及生产规则，确定所述标准值。
[0025]优选的，当判断每个所述三维特征值是否在预设阈值范围之内时，所述方法还包括:
[0026]获取与所述被检测线路板相对应的参考线路板的设计参数；
[0027]根据所述参考线路板的设计参数，获取所述参考线路板上各个位置的参考三维坐标数据；
[0028]根据每个所述参考三维坐标数据，提取每个所述参考三维坐标数据中的参考三维特征值；
[0029]根据每个所述参考三维特征值确定每个所述三维特征值的预设值范围。
[0030]优选的，所述参考三维特征值包括高程、梯度幅值与方向、等高线或高度阶跃。
[0031]优选的，其特征在于，所述方法还包括:
[0032]统计所有不符合所述标准值的缺陷位置，并绘制与所述被检测线路板对应的模拟图。
[0033]本方案提供的一种基于三维特征的线路板检测方法，通过采集线路板表面各个位置的三维坐标数据，提取各个三维坐标数据的三维特征值，再通过对这些三维特征值进行比较，当获取的三维特征值不符合标准值时，表明该三维特征值对应的位置为缺陷位置。由于本方案是针对线路板上的各个点的三维坐标数据进行采集、处理、比较和分析，得到检测结果。由于当被检测线路板出现缺陷时，无论是多铜还是缺铜缺陷，线路板相应位置的导体厚度相对于标准值都会有改变或超出允许范围，因此本方案提供的检测方法能检测出所有类型的线路板缺陷。并且，即使线路板被氧化或者脏污，也不会影响该线路板的厚度，所以，本检测方法不受氧化、脏污等环境的影响，能有效地降低因环境影响而造成的误检率或误报率。
[0034]此外，相比于现有的基于产品灰度图像检测方法，本方案还可以判断出线路板缺陷的具体位置、形态、尺寸、类型，可以检测出传统的自动光学检测仪无法检测的凹陷和缺陷；由于三维坐标数据能够直接体现孔深度，因此可以实现准确的盲孔质量检测。
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本发明实施例提供的一种基于三维特征的线路板检测方法的流程图；
[0037]图2为本发明实施例提供的一种被检测线路板的三维结构示意图；
[0038]图3为本发明实施例提供的另一种基于三维特征的线路板检测方法的流程图；
[0039]图4为本发明实施例提供的另一种基于三维特征的线路板检测方法的流程图；
[0040]图5为本发明实施例提供的一种基于三维特征的线路板检测方法与现有的Α0Ι检测的比较示意图。
【具体实施方式】
[0041]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0042]本发明提供一种基于三维特征的线路板检测方法，如图1所示，该方法包括:
[0043]步骤S110:获取被检测线路板上各个位置的三维坐标数据，所述三维坐标数据包括X轴坐标数据、Y轴坐标数据和z轴坐标数据。
[0044]首先需要建立一个三维空间坐标系，包括X轴、Y轴和Z轴；其次，将被检测线路板置于该三维空间坐标系中，使得被检测线路板上的每一个位置都能够通过三维空间坐标表示出来；其中任一点都包括X轴坐标数据、Y轴坐标数据和z轴坐标数据。
[0045]步骤S120:根据所述各个位置的三维坐标数据提取各个位置的，并且与所述三维坐标数据对应的三维特征值。
[0046]所述三维特征值包括Z轴坐标数据，或者其它值，例如高程、梯度幅值与方向、等高线或高度阶跃等能代表被检测线路板特征的值。
[0047]步骤S130:判断每个所述三维特征值是否符合标准值。
[0048]由于X轴与Y轴组成水平平面，Y轴坐标表示被检测线路板的高度或厚度，所以检测线路板是否有缺陷时，可通常判断Z轴坐标数据是否符合标准值。
[0049]步骤S140:当三维特征值不符合所述标准值时，确定该三维特征值所在的三维坐标数据对应的位置为缺陷位置。其中不符合标准值包括高于或者低于比较的标准值。
[0050]步骤S141:当判断该三维特征值符合标准值时，即与标准值相同时，确定该坐标位置无缺陷。
[0051]本实施例提供的一种基于三维特征的线路板检测方法，通过采集线路板表面各个位置的三维坐标数据，提取这些三维坐标数据中的三维特征值，并且将这些三维特征值与标准值相比较，当不符合标准值时，表明该三维数据坐标对应的位置为缺陷位置。由于本方案不同于现有的根据反射特性，即平面图像灰度特征采集被检测线路板的信息，再进行比较，而是根据线路板深度不同的特征，由于线路板的基材为一平整平板，导体在基材上凸起，突起厚度一般在30微米至500微米，如图2所示，当出现缺陷时，无论是多铜还是缺铜缺陷，线路板相应位置的导体厚度相对于标准值(或设计值)会有改变，或者超出允许范围，基于这种三维特征值，本技术方案提取被检测线路板上的各个位置的三维特征值，并对这些三维特征值进行比较和分析，进而得到检测结果。
[0052]本方案提供的检测方法即使被检测线路板被氧化或者脏污，也不会影响该线路板的厚度，因此，本方法不受氧化、脏污等环境的影响，能有效地降低因环境影响而造成的误检率或误报率，并能检测出线路板所有的缺陷问题。
[0053]如图3所示，在步骤S110中，所述获取被检测线路板上各个位置的三维坐标数据包括:
[0054]步骤S111:获取被检测线路板上各个位置的实测数据；其中所述三维坐标数据包括X轴坐标数据、Y轴坐标数据和z轴坐标数据。
[0055]其中，在步骤S111中，可通过对被检测线路板进行图形扫描，再将扫描的结果转换成数据，即得到所述实测数据；或者通过对被检测线路板进行拍照得到所述实测数据；本实施例包括但不限于所述图形扫描或拍照两种方式获取被检测线路板的实测数据。
[0056]步骤S112:对所述实测数据进行处理，得到所述各个位置的三维坐标数据。
[0057]为了减少或者消除实测数据中的噪声等干扰，影响检测结果，对在步骤S111中获取的实测数据进行处理，所述处理包括滤波、去噪、放大等处理。
[0058]优选的，在步骤S112中，