樹脂塞孔PCB線路板打樣解電子設(shè)備小型化、集成電路(IC)微型化,給印刷電路板(Printed Circuit Board ,簡稱PCB)的制作提出了布線密集化、層數(shù)多層化的更高要求。多層PCB是將每一層PCB蝕刻且檢測無誤后,疊放在一起,中間加上環(huán)氧樹脂壓制而成。任何一層PCB有問題,都會導(dǎo)致整個多層PCB板報廢。因此,對PCB板的線寬、夾角和焊盤直徑等參數(shù)的高精度測量是保證高質(zhì)量制作的重要環(huán)節(jié)。以往通常采用百倍鏡和通用的二次元進(jìn)行測量,百倍鏡測量精度依賴于工人的經(jīng)驗(yàn),典型值為0.1mm,且測量速度慢,通用的二次元,典型測量精度為0.01mm,且是手動測量,操作不方便樹脂塞孔PCB線路板打樣。

本課題組利用基于圖像測量技術(shù),研制了高精度的多層PCB測量系統(tǒng),典型精度優(yōu)于3um,已應(yīng)用于多家線路板生產(chǎn)廠,取得良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。本文在現(xiàn)有系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上,為提高系統(tǒng)測量精度,主要開展了以下研究工作: (1)研究了圖像非線性校正方法。通過CCD圖像傳感器采集線路板圖像,成像光學(xué)系統(tǒng)的固有特性使得數(shù)字圖像存在非線性畸變,影響測量精度,從位置校正、灰度校正兩個方面來對畸變圖像進(jìn)行校正。先建立畸變校正模型,選擇典型的畸變圖像提取特征點(diǎn)的理想坐標(biāo)和實(shí)際畸變點(diǎn)的坐標(biāo),利用誤差平方和最小準(zhǔn)則下最優(yōu)近似解思想求解畸變系數(shù);再把畸變系數(shù)代入畸變模型中實(shí)現(xiàn)整幅畸變圖像的位置校正;由于位置校正的結(jié)果不一定為整數(shù),最后采用雙線性插值法進(jìn)行灰度校正。實(shí)驗(yàn)表明,畸變的校正取得了良好的效果。 (2)研究了亞像素邊緣點(diǎn)集提取方法。先通過圖像校正、中值濾波、SUSAN(Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus)像素級邊緣檢測和圖像分割對圖像進(jìn)行預(yù)處理,得到二值圖像;再選定目標(biāo)區(qū)域,通過OFMM(orthogonal Fourier–Mellin moments)矩對目標(biāo)區(qū)域中的邊緣點(diǎn)進(jìn)行亞像素定位,得到亞像素邊緣點(diǎn)集;最后采用最小二乘直線擬合法去除邊緣點(diǎn)集中的奇異點(diǎn),獲取真實(shí)邊緣點(diǎn)集,為后續(xù)高精度測量作準(zhǔn)備。 (3)研究了直線線寬和夾角測量的高精度方法。通過最小二乘法分別擬合有效的亞像素邊緣點(diǎn)集得到邊緣所在的直線,利用點(diǎn)到直線的平均距離計(jì)算線寬;利用直線間夾角平均值計(jì)算夾角。