一种使用机器视觉的电路板焊接检测装置的制作方法

本发明涉及机器视觉领域和电路板焊接检测技术领域，具体为一种使用机器视觉的电路板焊接检测装置。

背景技术：

电路板是现代工业产品的重要组成部分，电路板的制作工艺中，产品检测是重要的工序之一，贴片是现代电路板实现功能的基本单元之一，当前贴片的发展趋势是精密化和小型化，需要准确、高效率的印刷电路板(pcb)的检测方法；

普通相机拍摄的图片为二维图像，但是贴片两端焊锡的表层性质是三维的检测目标，现代pcb检测行业广泛采用rgb三色光源照射贴片，对不同倾斜度的焊锡反射不同的色彩，从而反应了焊锡表面性质，印刷电路板贴片在贴片位置、角度、焊点形状等特征上存在着细微的差别，但是相对于贴片的尺寸，这种细微差别的影响是不可忽略的，而传统的图像识别方法，如图像对比法，对细微差别过于敏感，容易造成误判，但另一些形态学的图像识别算法，如小波变换、哈夫变换，则存在计算量大，受背景干扰影响大等缺点，检测结果不能完全满足要求。

技术实现要素：

本发明提供一种使用机器视觉的电路板焊接检测装置，可以有效解决上述背景技术中提出检测结果不能完全满足要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种使用机器视觉的电路板焊接检测装置，包括一个安装待测电路板的二维度电动旋转平台，一组包含了光源的视觉相机，以及处理视觉相机采集图像的计算机平台；

所述二维度电动旋转平台控制待测电路板位姿，以实现焊点正方位多入射角度的图像采集；

所述包含了光源的视觉相机，其光源出射方向与相机的镜头方向平行，用于电路板图像采集；

所述处理视觉相机采集图像的计算机平台，用于机器视觉识别焊点，并判断焊点是否正常。

一种使用机器视觉的电路板焊接检测装置的检测方法，包括如下步骤：通过在焊脚正方位，与电路板平面多离散夹角(小于45度)拍摄图像，通过图像识别出的焊点的区域面积大小等几何特征，对比正常母板中元件的相同角度的识别参数，判断是否正常焊接。

优选的，所述视觉识别时使用阀值二值化法进行图像分割，焊点区域为亮点区域。

优选的，所述判断焊点是否异常时，使用各角度面积比例结合面积大小进行比较。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，简化了机器视觉识别的算法，大大提高了检测可靠性，如缺件、错件、元件偏移、立碑、焊点缺陷，使用者使用模板贴片，根据算法程序计算阈值，可实现贴片缺陷的检测。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明表面贴装元件焊点的测量角度示意图；

图2是本发明的检测结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图2所示，本发明提供技术方案，一种使用机器视觉的电路板焊接检测装置，包括一个安装待测电路板的二维度电动旋转平台，一组包含了光源的视觉相机，以及处理视觉相机采集图像的计算机平台；

二维度电动旋转平台控制待测电路板位姿，以实现焊点正方位多入射角度的图像采集；

包含了光源的视觉相机，其光源出射方向与相机的镜头方向平行，用于电路板图像采集；

处理视觉相机采集图像的计算机平台，用于机器视觉识别焊点，并判断焊点是否正常。

实施例2：如图1所示，本发明提供技术方案，一种使用机器视觉的电路板焊接检测装置的检测方法，包括如下步骤：通过在焊脚正方位，与电路板平面多离散夹角(小于45度)拍摄图像，通过图像识别出的焊点的区域面积大小等几何特征，对比正常母板中元件的各角度的识别参数，判断是否正常焊接。

在本发明中，之所以选定小于45度的夹角，是因为焊点在小角度时反射相当明显，产生很好的对比效果；相反，大角度时，效果就很差。进一步的，所述视觉识别时使用阀值二值化法进行图像分割，焊点区域为亮点区域。

进一步的，所述判断焊点是否异常时，使用各角度面积比例结合面积大小进行比较。

进一步的，定义箭头所指方向为贴片元件的正方位，贴片元件的焊脚一般有0,90,180,270四个方向，当然还包括其它角度，因此测量电路板时要从这些贴片元件的所有正方向进行图像采集和识别；

对于插脚焊点，由于这种焊点具有旋转对称性，任意方位都是正方位，一般取0,90,180,270，4个方位就能测定。

进一步的，视觉摄像机的镜头轴心方向与光源入射方向平行，视觉摄像机接收的图像是光源反射光，而这种反射效果在光源入射方向与电路板小角度夹角时最佳(一般为30度，可选45-15度)。

进一步的，选15,25,35,45四个离散角度为测量角度，每一个角度机器视觉识别出来的焊点区域有所差异，若焊点异常，则机器视觉识别出来的焊点会与样板差别过大，从而判断出异常。选取多个夹角对比，误判的几率就非常地小了。

进一步的，要实现电路板的多个方位，多个夹角的测试，使用二维度数控电动旋转平台来实现位姿控制；

与视觉相机配套的，还需要一个处理视觉相机采集图像的计算机平台，摄像机拍照和视觉识别不是以一个焊点为单位进行的，而是以整块板，或者板子一个区域为单位，包含了多个焊点。

进一步的，由于焊点具有较强的反光性，因此在图像处理时优选地使用阀值二值化法进行图像分割，焊点区域为亮点区域。同时优选的，支持在视觉软件上手工剔除干扰的非焊点。

由于焊接元件本身可能存在位置偏移，造成焊点区域面积大小有偏移，造成识别过程中单凭面积大小难以判断是否焊接成功，但是可以使用各角度面积比例结合面积大小以及其它几何参数进行比较，实践证明，使用各角度面积比例结合各角度面积大小对比已经足以胜任99％的检测场合。

进一步的，作为上述各角度面积比例结合各角度面积大小对比识别的方案的补充说明，假设某一正常焊点区域在{15,25,35,45}四个角度的面积为{35,30,25,18},规律为递减，而测量另外板子上的同一焊点得到的面积为{25,27,35,24}，理论上可以允许各角度下面积有较大偏差，但是个角度下的面积要与正常焊点下的面积成比例，比如{25,21,17,12}就是正常的，而通过面积比例发现{25,27,35,24}，四组数据不成正比例，则可以判断为异常，一般设定比例误差的范围在0.9～1.1。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。