一种PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法与流程

本发明涉及PCB板检测技术领域，特别是涉及一种PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法。

背景技术：

由于工艺原因，实际生产的PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)上某些位置处可能会存在报告PCB板上是否存在开路、短路、毛刺、缺口、针孔、铜渣等宏观缺陷，只有将这些缺陷确定出来，才能为修复缺陷提供依据。缺陷确定的过程为(1)确立一个检测基准模型，该检测基准模型是记录有设计图中PCB板上电路的轮廓和角点信息的模型，角点是指电路轮廓段之间的分界点；(2)利用图像采集器采集到根据上述设计资料生产出的PCB板上的实际电路轮廓和角点的图像信息，从实际电路轮廓和角点的图像信息可以看到上述缺陷的位置；(3)用上述检测基准模型来检测PCB板是否存在缺陷。由上述缺陷的确定过程可知，获取到的设计资料中PCB板上电路的轮廓和角点信息的准确性会直接影响缺陷检测的结果，因此如何提取该轮廓和角点信息是关键。

目前的提取方法为：在一定的分辨率下，将CAM资料解析后绘制成矢量图像，然后利用图像处理技术提取绘制图像的轮廓和角点。CAM资料是描述如何按照PCB板设计图形成PCB板的矢量数据资料，CAM资料属于PCB板的设计资料。使用目前的提取方法存在以下问题：(1)为了利用图像处理技术，需要先将按照CAM资料的矢量数据绘制的矢量图像转换为光栅图像，但是光栅图像都是用整数坐标来描述的，矢量图像转换成光栅图像，必然在轮廓附近带来精度损失，从而会导致上述检测基准模型的轮廓信息的精度损失；(2)利用图像处理技术，容易出现找不准甚至丢失弱角点的问题，弱角点是指类似圆弧与圆弧的切点、圆弧与直线的切点等较为接近的角点，这会导致上述检测基准模型的角点信息提取错误。而上述两个问题，均会导致检测基准模型的错误，最终导致在对PCB板缺陷检测时的误报。

综上所述，需要寻求一种新的PCB板设计资料中的轮廓和角点的提取方法，以提高PCB板缺陷检测的准确性。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法，以解决现有技术中的提取精确度较差的问题。

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：

一种PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法，包括以下步骤：

获取PCB板设计图的CAM资料；

解析所述CAM资料，确定所有的绘制项及绘制顺序，所述绘制项的种类与绘制顺序与所述PCB板设计图相对应；

按照所述绘制顺序，依次提取各个绘制项在所述PCB板设计图中的坐标信息；

按照所述绘制顺序，利用矢量光圈依据所述坐标信息的移动而成的轨迹，将各个绘制项转化为封闭矢量图形，所述封闭矢量图形携带图形极性信息；

按照所述转化顺序，依次判断所述封闭矢量图形的图形极性信息，将转化顺序相连并且图形极性相同的封闭矢量图形划为一组，利用加速图形布尔运算算法，得到所述PCB板设计图的轮廓和角点信息，其中，所述加速图形布尔运算算法是指，先对各个组内图形进行运算得到组内运算结果，再将所有的组内运算结果进行组间运算。

优选的，在上述PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法中，所述绘制项的种类包括直线、圆弧、复合多边形和焊盘。

优选的，在上述PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法中，在所述按照所述绘制顺序，依次提取各个绘制项在所述PCB板设计图中的坐标信息后还包括，确定所述矢量光圈的半径，所述矢量光圈的直径与绘制项的宽度相同。

优选的，在上述PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法中，所述按照所述绘制顺序，利用矢量光圈依据所述坐标信息移动而成的轨迹，将各个绘制项转化为封闭矢量图形，所述封闭矢量图形携带图形极性信息包括：

将各个绘制项依次分解为绘制单位，分别利用矢量光圈依据所述坐标信息的移动而形成的轨迹，将所述绘制单元转化为封闭矢量图形单元，所述封闭矢量图形单元组成所述封闭矢量图形，其中绘制单元包括为圆、矩形、多边形和/或圆矩形。

优选的，在上述PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法中，在所述利用矢量光圈依据所述坐标信息移动而成的轨迹，按照所述绘制顺序，将各个绘制项转化为封闭矢量图形，所述封闭矢量图形携带图形极性信息后，还包括：

将所述封闭矢量图形分区，在各个区之间并行所述加速图形布尔运算，得到所述PCB板设计图的轮廓和角点信息。

优选的，在上述PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法中，所述加速图形布尔运算包括组内布尔并运算，还包括组间布尔并运算或组间布尔差运算。

由以上技术方案可见，本发明提供的PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法中，改变了按照CAM资料描绘得到PCB设计电路图的方式，根据CAM资料中的各个绘制项携带的矢量数据信息，将各个绘制项逐一转化为封闭的矢量图形，因为是从矢量数据到矢量图形的等价转化过程，所以这个等价转化过程不会导致绘制项矢量数据的精确度损失，而且，正是因为以上述等价转化结果为基础又改进了图形布尔运算的算法，改进后的运算在保持图形运算的顺序的前提下，利用图形自身极性的进行分组，优先并行组内运算，其次进行组间运算，将逐个运算转化为批量计算，而且提高了运算的效率。由此可见，按照本发明提供的提取方法得到的PCB设计电路的轮廓和角点信息，相比利用目前的提取方法而言是更加准确的。

附图说明

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例对应的PCB板的设计图；

图2A为与图1中直线1转化封闭矢量图形的过程示意图；

图2B为与图1中直线1转化封闭矢量图形的结果示意图；

图3A为图1中圆弧2转化封闭矢量图形的过程示意图；

图3B为图1中圆弧2转化封闭矢量图形的结果示意图；

图4为图1中直线1、圆弧2和直线3经过加速图形布尔运算的运算后结果示意图；

图5为图1中圆型焊盘4转化为封闭矢量图形的过程示意图；

图6为与图1中的PCB板的设计图相对应的封闭矢量图形连通区域的轮廓与角点示意图。

具体实施方式

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。

PCB设计图的CAM资料中，一般包括以下类型的绘制项，有直线、圆弧、复合多边形、标准圆形焊盘、标准矩形焊盘(标准圆形焊盘就是一个封闭的圆形，内部可能含有一个小的圆形或者方形的孔洞)、标准圆矩形焊盘(标准矩形焊盘就是一个封闭的矩形，内部可能含有一个小的圆形或者方形的孔洞、正多边形焊盘(正多边形焊盘就是一个带旋转角度的封闭正多边形，内部可能含有一个小的圆形或者方形的孔洞)、自定义圆形焊盘就是一个圆形，内部不含孔洞、中心直线型焊盘(中心直线型焊盘以中心位置－宽度－高度－旋转角度形式定义的直线型焊盘)、向量型焊盘(向量型焊盘以起止位置－宽度－旋转角度形式定义的直线型焊盘)、左下角型直线焊盘(以左下角坐标－宽度－高度－旋转角度参数定义的直线形式定义的直线型焊盘)、外轮廓型焊盘(以一个开始点、轮廓点总数(最多50个点)以及各点的X/Y坐标定义的一个封闭的形状)、特殊多边形焊盘(以顶点数量(3～10个)、中心位置、外接圆直径、旋转角度定义的中心对称的正多边形)、波纹型焊盘(由一组中心对称的圆环及十字线组成的形状,通过圆环数量、外接圆直径、十字线线宽、十字线长度、旋转角度、圆环的间距等参数定义)、散热焊盘(由圆环与同心的十字线相切构成的图形，已知外径、内径、十字线线宽、相对X轴旋转角度、中心点坐标)等。

下面以一个PCB板设计图为例，对本发明提供的PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法做说明。上述各种组成PCB板设计图绘制项，根据自身的坐标特点，均可以通过与下例相似的方式提取各自的角点和轮廓信息。

参见图1，为本发明实施例提供的一种PCB板设计图，对于该PCB板的CAM资料做解析，如图1所示，得到该PCB板的绘制项包括直线1、圆弧2、直线3、标准圆形焊盘4和圆矩形焊盘5，为了更清晰的显示直线、圆弧的宽度及焊盘的尺寸，图1中采用填充的形式表示，绘制顺序依次为直线1—圆弧2—直线3—圆形焊盘4—圆矩形焊盘5，按照绘制顺序，依次提取各个绘制项在该PCB板上的坐标信息，坐标系X轴向右为正，Y轴向下为正：

对于直线1而言，获取起点坐标(-20,20)，终点坐标(-20,0)；

对于圆弧2而言，获取圆心坐标(0，0)，起始角度180、终止角度270；

对于直线3而言，获取起点坐标(0,-20)，终点坐标(20,-20)；

根据坐标系的正负定义，对于直线1、圆弧2和直线3的极性均为正极性。

按照绘制顺序直线1-圆弧2-直线3，利用矢量光圈依据所述坐标信息的移动而成的轨迹，将各个绘制项转化为封闭矢量图形具体是指：

对于同一PCB板而言，光圈的移动方向相同的形成的封闭矢量图形的极性一致、光圈的移动方向不同的形成的矢量图形的极性相反。从直线1、圆弧2和直线3的坐标可以看出，三者转化的封闭矢量图形的极性是一致的，我们规定为正极性。对于直线1而言，是一条具有一定宽度的直线，可以利用圆形光圈11依据直线1的起到终点的移动轨迹，将直线1转化为封闭的矢量图形，转化过程和结果如图2所示。图2A为转化过程示意图，图中虚线圆圈代表光圈的移动轨迹，图2B为转化结果，直线1的转化结果是一个环形跑道样式的封闭矢量图形。直线3的转化过程类似，此不详述。图3A和图3B分别为圆弧2的转化过程与结果。由图1-图4可知，在将绘制项转化为封闭矢量图形时，要确定所述矢量光圈的半径，所述矢量光圈的半径与绘制项的宽度相同，这样就可以保证，得到的封闭矢量图形的轮廓和绘制项的轮廓一致。可见直线1、圆弧2和直线3的矢量光圈均为圆形光圈11，且所用圆形光圈的直径相等。圆形光圈11的直径为5。

请参考图5，图5示出了圆型焊盘4转化为封闭矢量图形的过程。对于圆型焊盘4而言，是一个内部含有一个小的圆形孔洞的焊盘。可以将其分解为两个不同直径的同心圆自定义焊盘401和402为绘制单位，圆型焊盘4是这两个自定义焊盘组合后的一个绘制项。为了显示绘制项和绘制单元的尺寸，图5显示为填充形式，填充的部分就代表圆形焊盘4的在PCB设计电路中的蚀刻宽度。两个绘制单元的坐标信息分别为：中心均为(40，-20)，自定义焊盘401利用圆形光圈22、自定义焊盘402利用圆形光圈33依据所述坐标信息移动而成的轨迹，均转化为封闭矢量圆形轨迹、其中圆形光圈33的直径与圆形光圈11的直径相等，均为5，圆形光圈22的直径为10。

然后将得到的这两个封闭矢量圆形根据极性进行布尔运算，得到绘制项圆盘5的布尔运算结果，两个封闭矢量圆形的极性相反，应该做布尔差运算。

类似上述圆形焊盘4的转化过程，圆矩形焊盘5是一个内部含有一个小的方形孔洞的焊盘。圆矩形焊盘5绘制项的转化过程为，将其分解为两个焊盘为绘制单元，一个绘制单元是内部不带孔洞的标准圆矩形焊盘501，一个绘制单元是正多边形焊盘502。利用圆矩形光圈44将内部不带孔洞的标准圆矩形焊盘501转化为封闭矢量圆矩形，依据的坐标信息为中心(30,20)，圆矩形光圈44宽为20，高为10；利用矩形光圈55将正多边形焊盘502转化为封闭矢量正方形，矩形光,55的宽和高均为5。

然后根据绘制顺序直线1-圆弧2-直线3-自定义焊盘401-自定义焊盘402-内部不带孔洞的标准圆矩形焊盘501—正多边形焊盘502，等价转化后图形极性依次分别为正-正-正-正-负-正-负，按照转化顺序，将极性相同的直线1、圆弧2和直线3和自定义焊盘401的封闭矢量图形划为第一组，将极性改变为负的自定义焊盘402划为第二组，将极性再次改变为正的内部不带孔洞的标准圆矩形焊盘501划为第三组，将极性再次改变的正多边形焊盘502划为第四组，先利用加速图形布尔做组内并运算，图4为中直线1、圆弧2和直线3经过加速图形布尔运算的运算后结果示意图，然后将得到的四个组内运算结果做组间布尔差运算，得到与图1中提供的PCB板的设计图对应的各个封闭矢量图形的连通区域，该连通区域显示在图6中。如图6所示，箭头的位置即为绘制项之间的分界点位置，即角点位置，将计算所得轮廓经过填充绘制，所得绘制结果与直接利用CAM资料进行绘制得到的结果是一致的。

由以上技术方案可见，本发明提供的PCB板设计图中轮廓和角点信息的提取方法中，根据CAM资料中的各个绘制项携带的矢量数据信息，将各个绘制项逐一转化为封闭的矢量图形，因为是从矢量数据到矢量图形的等价转化过程，所以这个等价转化过程不会导致绘制项矢量数据的精确度损失，而且，正是因为以上述等价转化结果为基础又改进了图形布尔运算的算法，改进后的运算在保持图形运算的顺序的前提下，利用图形自身极性的进行分组，优先并行组内运算，其次进行组件运算，将逐个运算转化为批量计算，而且提高了运算的准确性。由此可见，按照本发明提供的提取方法得到的PCB设计电路的轮廓和角点信息，相比利用目前的提取方法而言是更加准确的。

在上述技术方案的基础上，进行优化，尤其是当PCB板设计图相对复杂时，提取其轮廓和角点的过程可以在所述利用矢量光圈依据所述坐标信息移动而成的轨迹，按照所述绘制顺序，将各个绘制项转化为封闭矢量图形，所述封闭矢量图形携带图形极性信息后，还包括：将所述封闭矢量图形分区，在各个区之间并行所述加速图形布尔运算，得到所述PCB板设计图的轮廓和角点信息，以此来提高布尔运算的速度。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。