一种微波基片自动检测方法和系统与流程

本发明涉及自动检测领域，具体的涉及到一种微波基片自动检测方法和系统。
背景技术：
：随着电子设备工作频段的不断提高,高速电路的性能提高了对微波陶瓷介质基片参数的要求。特别是在大批量生产时,板材批次之间的参数差异会影响电路性能,甚至会导致设备的功能失效,因此确保各批次基材的材料参数一致,具有十分重要的工程意义。对于微波基片参数的测量，现有技术采用的是传输线法，将待测样本置入系统适当位置，作为双端口网络，再测试此网络的s参数，进而推导出待测样本的参数。对于传输线法，由于是将待测样品加载于传输线中，再进行测量，这样势必要先对样品进行破坏处理，且当样品厚度大于半个波导波长时，会导致测量不确定度增大，还会出现多值性问题，且该方法多应用于实验室研究，不能实现基片参数的大批量自动测量和对基片参数合格与否的自动分拣。技术实现要素：基于上述问题，本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。提出一种微波基片自动检测方法和系统，能够实现快速，高效，精确的测量微波基片参数及实现微波基片的分拣。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种微波基片自动检测方法，所述方法包括以下步骤，通过图像采集获取待检测基片的样本图像；对所述样本图像进行预处理，获取所述样本图像的中心点位置；将所述中心点位置转换成用于控制机械臂移动的机械臂坐标，控制机械臂将所述待检测基片置于谐振环上；通过谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化计算所述待检测基片的损耗角正切和相对介电常数；根据所述损耗角正切和相对介电常数判断所述待检测基片是否合格。优选的，所述通过图像采集获取待检测基片的样本图像的步骤包括：通过传送带将所述待检测基片运送至指定区域，对所述待检测基片进行拍照，获取待检测基片的样本图像。优选的，所述对所述样本图像进行预处理，获取所述样本图像的中心点位置的步骤包括：对所述样本图像通过高斯滤波器进行去噪；对去噪后的样本图像进行灰度处理；对处理后的所述样本图像进行二值化，得到二值图像；利用canny边缘检测方法对二值图像进行边缘检测处理后，定位出待检测基片的中心点位置。优选的，所述谐振环包括微带折叠谐振环。优选的，所述微带折叠谐振环的谐振频率为1575mhz。优选的，所述微带折叠谐振环包括两段微带传输线和一个h型环。优选的，所述通过谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化计算所述待检测基片的损耗角正切和相对介电常数的步骤包括：计算所述谐振环的谐振频率；根据所述谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化，计算特征相位，根据特征相位计算所述待检测基片的损耗角正切；根据其中s21相位的变化计算待检测基片的相对介电常数。优选的，所述根据所述损耗角正切和相对介电常数判断所述待检测基片是否合格的布步骤包括：判断所述损耗角正切和相对介电常数是否满足预设阈值，若满足，则所述待检测基片合格。本发明实施例还提供一种微波基片自动检测系统，所述系统包括：图像采集模块，获取待检测基片的样本图像；图像处理模块，对所述样本图像进行预处理，获取所述样本图像的中心点位置；控制模块，将所述中心点位置转换成用于控制机械臂移动的机械臂坐标，控制机械臂将所述待检测基片置于谐振环上；数据分析模块，通过谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化计算所述待检测基片的损耗角正切和相对介电常数；判断模块，根据所述损耗角正切和相对介电常数判断所述待检测基片是否合格。优选的，所述图像采集模块包括工业摄像头。相对于现有技术中的方案，本发明的优点：本发明实施例提出的一种微波基片自动检测方法和系统，通过图像采集获取待检测基片的样本图像，对样本图像进行预处理，获取样本图像的中心点位置，并将中心点位置转换成机械臂坐标，控制机械臂将待检测基片置于谐振环上，通过计算待检测基片的损耗角正切和相对介电常数判断待检测基片是否合格，根据判断结果控制机械臂对基片进行分拣。实现快速、高效、精确的测量微波基片参数及对微波基片的分拣，满足产线上对基片参数质量的保障，提高生产效率。附图说明下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1所示为本发明一种微波基片自动检测方法的流程示意图；图2所示为本发明步骤s20的具体流程示意图；图3所示为本发明机械臂抓取待检测基片的示意图；图4所示为本发明微带谐振环的结构示意图；图5所示为本发明步骤s40的具体流程示意图；图6所述为本发明一种微波基片自动检测系统的结构示意图。具体实施方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以如具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。本申请公开了一种微波基片自动检测方法，请参考图1所示为本发明一种微波基片自动检测方法的流程示意图，包括以下步骤：步骤s10,通过图像采集获取待检测基片的样本图像。在本发明的其中一实施例中，通过传送带将产品运送到指定区域，工业相机用来拍摄待检测基片。为了更好的获取待检测基片的样本图像，在工业相机拍摄待检测基片的同时，用过采用led来补光。具体的，传送带可以是微型传送带，微型传送带每次应将带检测基片运到大概位置，同时微型传送带与工业相机的相对位置也尽量固定，这样可以减少图片匹配时的旋转、缩放所带来的误差。步骤s20，对所述样本图像进行预处理，获取所述样本图像的中心点位置。在本发明的其中一个实施例中，首先对步骤s1采集到的样本图像进行滤波，然后进行灰度处理和二值化处理，最后进行边缘检测处理定位出待检测基片的中心点位置。具体的，请参考图2所示为步骤s20的具体流程示意图，步骤s20包括：步骤s21,对所述样本图像通过高斯滤波进行去噪。对采集的样本图像进行去噪，其目的是从噪声图像中恢复不含噪声的原始图像同时尽可能多的保持图像中的细节信息，以提高后续图像处理的有效性和可靠性。现有的图像去噪方法分为局部方法和非局部方法两种。局部方法是用某种核与图像做卷积运算，它利用的是像素之间的空间位置关系。非局部方法是像素之间在空间位置上不存在实质性关系，只与用来度量像素之间相似性的图像片有关。在本实施例中，可以采用高斯滤波对样本图像进行去噪，其中高斯滤波核的大小可以为3×3，或者其他值。高斯滤波是一种线性平滑滤波，适用于消除高斯噪声。利用高斯滤波来消除图像噪声的具体过程是，用一个模板扫描图像中的每一个像素，然后用模板确定的领域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值。高斯滤波去噪是一种局部方法。在一些实施例中也可以采用非局部的方法来对采集的样本图像进行去噪。例如，可以基于图像梯度域奇异值分解来使用一种非局部均值图像去噪方法，采用梯度域奇异分解方法提取图像的局部结构特征，根据提取的特征来生成相似像素点集合，然后基于该相似集合选取与当前像素具有相似特征值的像素。其中，由于相似集的大小影响去噪性能，因此要采用大小适中的相似集，比如，取相似集合中元素个数为当前搜索范围内相似个数的40％-60％。需要说明的是，进行图像去噪的方法并不仅限于上述方法，还可以采用其他方法来对采集的样本图像进行去噪处理。通过图像去噪处理后，能够有效地扩充图像的有效像素。步骤s22，对去噪后的样本图像进行灰度处理；本发明对去噪后的样本图像进行灰度化处理，若去噪后的图像已经为灰度图像，则执行步骤23。否则，将去噪后的样本图像转换为灰度图像。若去噪后的样本图像为rgb图像，则需要对r、g、b三个通道进行加权平均，得到的灰度图像gray为：gray＝(r+g+b)/3。步骤s23，对灰度处理后的样本图像进行二值化，得到二值图像。图像二值化是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，使整个图像呈现出明显的黑白效果。其中，可以通过设置阈值对图像进行二值化，例如，以一定的准则在原始灰度图像中找出一个灰度值作为阈值t，将图像分割成两部分，灰度值大于t的部分为白色，灰度值小于t的部分为灰色，从而生成二值图像。其中，该阈值的选取是阈值分割技术的关键，例如，通过传统的最大类间方差法(ostu)获取图像二值化初始阈值。需要说明的是，本发明实施例二值化的方法并不仅限于上述方法，还可以通过其他方法对图像进行二值化。通过统计灰度图中各个点的灰度值制成灰度值直方图，选择两个波峰之间的最小值作为阈值，提取图像中个点的灰度值并与获得的阈值进行对比，灰度值大于阈值的点在处理后的图像中显示黑色，灰度值小于阈值的点在处理后的图像中显示为白色，从而得到一个二值图像。步骤s24，利用canny边缘检测方法对二值图像进行边缘检测处理后，定位出待检测基片的中心点位置。对得到的二值图像进行边缘提取，先进行hough变化和canny算法进行边缘检测，找出待检测基片的边缘，根据待检测基片的边缘计算出待检测基片的中心点位置。步骤s30，将中心点位置转换成用于控制机械臂移动的机械臂坐标，控制机械臂将待检测基片置于谐振环上。本发明步骤s20中计算待检测基片的中心点位置后，以机械臂底座为参考点，将待检测基片的中心点位置转换成机械臂坐标，并通过计算机等控制装置将该机械臂坐标转换成控制指令传送给机械臂，控制机械臂移动，机械臂末端吸盘抓取待检测基片置于谐振环上，请参考图3所示。本发明的谐振环包括微带折叠谐振环，所述微带折叠谐振环的谐振频率为1575mhz，所述微带折叠谐振采用环介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02，厚度为1.6mm的fr4板材制成。其中，所述微带折叠谐振环包括两端微带传输线和一个h型环。在其中一个实施例中，所述微带折叠谐振环由两端微带传输线和一个h型环组成，且所述微带折叠谐振环为对称结构。在本发明的其中一实施例中，微带传输线的长度为λg/4(λg是微带线的波导波长)，h型环结构是由微带传输线和多个半圆环构成。采用两端微带线馈电结构。请参考图4所示为本发明微带谐振环的结构示意图。步骤s40,通过谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化计算所述待检测基片的损耗角正切和相对介电常数。本发明通过谐振环来计算待检测基片参数，具体通过谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化计算待检测基片的损耗角正切和相对介电常数。请参考图5所示为本发明步骤s40的具体流程示意图，步骤s40具体包括：步骤s41，计算谐振环的谐振频率；步骤s42，根据谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化，计算特征相位，根据特征相位计算所述待检测基片的损耗角正切。在本发明的其中一实施例中，分别检测谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位，提取与谐振频率相对应的s11相位φ11、s12相位φ12、s21相位φ21和s22相位φ22，并计算出谐振环在覆盖待检测基片前后特征相位的变化△φ；然后由特征相位的变化△φ来推导出样本的损耗角正切tanδ。步骤s43，根据s21相位的变化计算待检测基片的相对介电常数。上述实施例中，根据谐振环在覆盖待检测基片前后s21相位φ21的变化计算待检测基片的相对介电常数。步骤s50，根据损耗角正切和相对介电常数判断待检测基片是否合格。本发明判断待检测基片是否合格可通过判断所述损耗角正切和相对介电常数是否满足预设阈值，若满足，则所述待检测基片合格。在本发明的其中一实施例中，预先设置损耗角正切的精度和相对介电常数的精度，判断计算的损耗角正切是否符合损耗角正切的精度以及判断计算的相对介电常数是否符合预设的相对介电常数的精度，若满足，则产生第一控制指令控制机械臂将所述待检测基片放入合格区内，若不满足，则产生第二控制指令控制机械臂将所述待检测基片放入不合格区内。从而实现待检测基片的自动分拣。在本发明的其中一实施例中，本发明对部分微波陶瓷基片实物进行测量，其测量结果如下表所示：微波陶瓷基片编号相对介电常数损耗角正切基片120.56280.0018基片218.320.0027基片319.1550.0031在设置的待检测基片参数精度范围内(基片参数标称值：相对介电常数为20，±10％范围内合格；损耗角正切为0.002，±25％范围内合格)，基片1由机械臂分拣到合格区，基片2和3被分拣到次品区。整个装置能实现微波陶瓷基片的参数自动测量及基片自动分拣。本发明分别检测谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位，提取与谐振频率相对应的s11相位φ11、s12相位φ12、s21相位φ21和s22相位φ22，并计算出谐振环在覆盖待检测基片前后特征相位的变化△φ；然后由特征相位的变化△φ来推导出样本的损耗角正切tanδ。并根据谐振环在覆盖待检测基片前后s21相位φ21的变化计算待检测基片的相对介电常数，判断损耗角正切和相对介电常数是否在预设范围内，根据判断结果控制机械臂移动，实现待检测基片的自动分拣。该检测方法能够快速，高效，精确的实现待检测基片的自动分拣，同时能够满足产线上对基片参数质量的保障，提高生产效率。在本发明的另一实施例中，请参考图6所述为本发明一种微波基片自动检测系统的结构示意图，该检测系统采用了上述各实施例中的一种微波基片自动检测方法。本发明一种微波基片自动检测系统包括图像采集模块104，获取待检测基片的样本图像；图像处理模块106，对所述样本图像进行预处理，获取所述样本图像的中心点位置；控制模块103，将所述中心点位置转换成用于控制机械臂移动的机械臂坐标，控制机械臂103a将所述待检测基片101置于谐振环105b上；数据分析模块105，通过谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化计算所述待检测基片的损耗角正切和相对介电常数；判断模块，根据所述损耗角正切和相对介电常数判断所述待检测基片是否合格。谐振环105b通过同轴线105a连接数据分析模块105。在本发明的其中一实施例中，所述图像采集模块104包括工业摄像头和传动带(102)，其中，工业摄像头采用usb2.0(usb3.0，usb4.0)工业摄像头，传动带102采用微型传送带，工业摄像头用于拍摄待检测基片，获取待检测基片的样本图像，具体的，传送带将待检测基片运到制定位置，usb2.0工业摄像头拍摄待检测基片的图像，获取待检测基片的样本图像，其中，具体的，还可以通过led来补光，使每次采集到的图像的暗亮程度相仿；微型传送带在传输过程中，每次将基片运到大概位置，同时微型传送带与usb2.0工业摄像头的相对位置也尽量固定，这样可以减少图片匹配时的旋转、缩放所带来的误差。在本发明的其中一实施例中，图像处理模块可以通过程控计算机来实现，通过程控计算机实现对样本图像预处理，获取所述样本图像的中心点位置，具体通过程控计算机对样本图像先后进行高斯滤波去噪，灰度处理，二值化和边缘检测处理，定位出待检测基片的中心点位置，并以机械臂底座为参考点，将中心点位置通过程控计算机转换成机械臂坐标发送给机械臂，控制机械臂移动，机械臂末端吸盘抓取待检测基片置于谐振环上。在本发明的其中一实施例中，射频连接线缆连接谐振环与矢量网络分析仪，双绞线提供计算机与矢量网络分析仪间局域网的发送/接收数据，实现局域网内的通信和远程控制。其中，矢量网络分析仪通过谐振环在覆盖待检测基片前后s散射矩阵的s参数的四个相位的变化计算所述待检测基片的损耗角正切和相对介电常数。根据损耗角正切和相对介电常数判断待检测基片是否合格。若合格，则产生第一控制指令控制机械臂将所述待检测基片放入合格区内，若不合格，则产生第二控制指令控制机械臂将所述待检测基片放入不合格区内。从而实现待检测基片的自动分拣。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡如本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12