一种自动检测、快速修补印刷电路板的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电路板修复的技术领域，更具体地，涉及一种自动检测、快速修补印刷电路板的方法及装置，包括：CCD相机成像得到3D图像，并将3D图像与设定模型进行比较，识别并判断电路缺陷种类；若为短路缺陷，则基于短路缺陷图案设计空间光调制器设计短路目标形状激光束，用于去除短路缺陷；若为断路缺陷，则将缺陷位置所对应的断路缺陷图案导入空间光调制器设计断路目标形状激光束，断路目标形状激光束将靶材转移并沉积在断路缺陷位置；判断是否需要额外修补：若是，则再次修补；若否，进入下一个电路缺陷识别和判断。本发明专利技术通过空间光调制器并结合多聚焦图像融合，可实现对任意形貌的断路缺陷或短路缺陷进行准确检测和高效且精确的修补。修补。修补。

【技术实现步骤摘要】
一种自动检测、快速修补印刷电路板的方法及装置


[0001]本专利技术涉及电路板修复的
，更具体地，涉及一种自动检测、快速修补印刷电路板的方法及装置。

技术介绍

[0002]印刷电路板(Printed Circuit Board、PCB)是组装电子产品、各电子元器件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印刷板。PCB广泛应用于通讯电子、消费电子、计算机、汽车电子、工业控制、医疗器械、国防及航空航天等领域，是现代电子信息产品中不可或缺的电子元器件。PCB在制备过程中会存在一些缺陷，针对有缺陷的低端PCB直接丢弃，高端的PCB成本较高需要对其进行修补，PCB主要存在短路和断路两种缺陷。
[0003]目前，PCB电路板缺陷修补主要存在激光3D成型方法和3D检测技术两方面的不足。采用激光3D加工时，通常是预设一个3D模型引导激光走三维轨迹，如激光3D打印和激光3D雕刻，由预设模型引导激光走三维轨迹，实现三维加工，而这种方法只能对形貌相同或接近的产品进行3D加工，无法对任意形貌的形貌进行3D加工。
[0004]中国专利CN200610140265.7公开了一种自动检测及修补印刷电路板的装置及方法，该装置包含检测装置、自动修补装置以及自动修补再成型装置：检测装置，用以自动检测电路，并提供一个或多个待修补区域的机器可读指示；自动修补装置，位于上述一个或多个待修补区域上，利用该机器可读指示以修补上述这些电路；以及自动修补再形成装置，在上述自动修补操作后，基于上述机器可读指示，自动再检测上述一个或多个待修补区域，以确认上述一个或多个待修补区域为可被适当地修补或不可被修补，并提供该自动修补装置上述一个或多个待修补区域的再形成机器可读指示。上述方案将激光加工技术和检测技术相结合，对于某些形貌的产品难成像的效率和分辨率较低，且无法准确地对短路或断路的电路板进行高效地修补。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自动检测、快速修补印刷电路板的方法及装置，可对任意形貌的产品进行3D检测，且既可准确作用于短路缺陷去除多余电路，又可准确且高效地修补电路断路。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]提供一种自动检测、快速修补印刷电路板的方法，包括以下步骤：
[0008]S10.CCD相机对待修补印刷电路板连续拍照采集融合3D成像得到3D图像，并将3D图像与设定模型进行比较，识别电路缺陷并判断电路缺陷种类；
[0009]S20.若为短路缺陷，则判断是否为真实可修缺陷：若是，则将缺陷位置所对应的短路缺陷图案导入空间光调制器设计短路目标形状激光束，短路目标形状激光束经收拢、准直、再次聚焦后经由物镜去除短路缺陷，并转入步骤S40；若否，则进入下一个电路缺陷识别
和判断；
[0010]S30.若为断路缺陷，则判断是否为真实可修缺陷：若是，则将缺陷位置所对应的断路缺陷图案导入空间光调制器设计断路目标形状激光束，基于激光诱导转移技术，断路目标形状激光束将靶材转移并沉积在断路缺陷位置，并转入步骤S40；若否，则进入下一个电路缺陷识别和判断；
[0011]S40.对步骤S20或步骤S30修补后的印刷电路板连续拍照采集融合3D成像得到3D图像，并将3D图像与设定模型进行比较，判断是否需要额外修补：若是，针对短路缺陷，则转步骤S20再次修复，针对断路缺陷，则转步骤S30再次修复；若否，进入下一个电路缺陷识别和判断。
[0012]本专利技术的自动检测、快速修补印刷电路板的方法，CCD相机对待修补印刷电路板连续拍照得到两幅或多幅图像，将两幅或多幅图像进行合成融合，滤除单个图像中的模糊部分，保留清晰部分，合成得到清晰的图像，可对任意形貌的产品进行3D检测；基于短路缺陷图案，空间光调制器调制得到短路目标形状激光束，基于断路缺陷图案，空间光调制器调制得到断路目标形状激光束，实现连续高效准确地修补任意形状的电路短路和电路断路问题。
[0013]优选地，步骤S10中、步骤S40中按以下步骤获得3D图像：在CCD相机前设置一组可往返运动的高倍镜头，高倍镜头推出至CCD相机前方时可实现高倍成像，高倍镜头收回时CCD相机可实现低倍成像，CCD相机所拍摄图像传输至计算机控制系统进行多聚焦图像融合。
[0014]优选地，步骤S10中、步骤S40中按以下步骤获得3D图像：物镜连接有可带动物镜升降的Z轴移动平台，拍摄时，Z轴移动平台自下而上以恒定速度运动，同时CCD相机连续采集图像。
[0015]优选地，步骤S20、步骤S30中，短路目标形状激光束或断路目标形状激光束获取步骤为：基于短路缺陷图案或断路缺陷图案设计几何掩膜，并将几何掩膜加载到空间光调制器，当经准直的光束入射到空间光调制器时，衍射零级光被滤除得到短路目标形状激光束，或得到断路目标形状激光束。
[0016]优选地，步骤S30中，激光诱导转移技术包括以下步骤：
[0017]S31.提供一个透明约束层结构，在透明约束层结构下表面敷设靶材层结构，待修补印刷电路板位于靶材层结构的下方；
[0018]S32.根据靶材层结构的种类和厚度设置激光参数；
[0019]S33.断路目标形状激光束经收拢、准直、再次聚焦后经由物镜聚焦于靶材层结构，将靶材转移并沉积在断路缺陷位置。
[0020]优选地，步骤S10中，修补短路缺陷和修补断路缺陷时，CCD相机成像实时监测修补过程。
[0021]本专利技术还提供了一种自动检测、快速修补印刷电路板的装置，包括计算机控制系统、激光加工系统、CCD视觉系统和用于修补断路时将修补材料转移至物镜下方的转移模块：
[0022]所述激光加工系统包括顺序设置的激光器、衰减器、1/2波片、扩束镜、第一反射镜、空间光调制器、光路调节模块及物镜：所述激光器产生激光束，所述激光束经衰减器、1/
2波片将激光束调整为水平偏振状态，后激光束入射至扩束镜中进行扩束准直；经准直的激光束经第一反射镜反射后进入空间光调制器调制得到目标光光束形状，目标光光束经光路调节模块聚焦、准直、再聚焦后经物镜用于加工，所述激光器连接于计算机控制系统；
[0023]所述CCD视觉系统包括照明光源以及顺序设置的CCD相机、高倍镜头、第一极化分光棱镜、第二极化分光棱镜，所述高倍镜头连接于一维移动平台且一维移动平台可带动高倍镜头靠近或远离CCD相机前方：所述照明光源发射特定波长的照明激光投射至第二极化分光棱镜到达工件表面，从工件表面反射的反射光线经物镜和第二极化分光棱镜到达并经第一极化分光棱镜反射至高倍镜头或CCD相机中进行成像，所述CCD相机连接于计算机控制系统。
[0024]本专利技术的自动检测、快速修补印刷电路板的装置，激光器产生激光束，激光束经衰减器、1/2波片将激光束调整为水平偏振状态，后激光束入射至扩束镜中进行扩束准直；经准直的激光束经第一反射镜反射后进入空间光调制器调制得到目标光光束形状，目标光光束经光路调节模块聚焦、准直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动检测、快速修补印刷电路板的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10.CCD相机(31)对待修补印刷电路板连续拍照采集融合3D成像得到3D图像，并将3D图像与设定模型进行比较，识别电路缺陷并判断电路缺陷种类；S20.若为短路缺陷，则判断是否为真实可修缺陷：若是，则将缺陷位置所对应的短路缺陷图案导入空间光调制器(26)设计短路目标形状激光束，短路目标形状激光束经收拢、准直、再次聚焦后经由物镜(28)去除短路缺陷，并转入步骤S40；若否，则进入下一个电路缺陷识别和判断；S30.若为断路缺陷，则判断是否为真实可修缺陷：若是，则将缺陷位置所对应的断路缺陷图案导入空间光调制器(26)设计断路目标形状激光束，基于激光诱导转移技术，断路目标形状激光束将靶材转移并沉积在断路缺陷位置，并转入步骤S40；若否，则进入下一个电路缺陷识别和判断；S40.对步骤S20或步骤S30修补后的印刷电路板连续拍照采集融合3D成像得到3D图像，并将3D图像与设定模型进行比较，判断是否需要额外修补：若是，针对短路缺陷，则转步骤S20再次修复，针对断路缺陷，则转步骤S30再次修复；若否，进入下一个电路缺陷识别和判断。2.根据权利要求1所述的自动检测、快速修补印刷电路板的方法，其特征在于，步骤S10中、步骤S40中按以下步骤获得3D图像：在CCD相机(31)前设置一组可往返运动的高倍镜头(32)，高倍镜头(32)推出至CCD相机(31)前方时可实现高倍成像，高倍镜头(32)收回时CCD相机(31)可实现低倍成像，CCD相机(31)所拍摄图像传输至计算机控制系统(1)进行多聚焦图像融合。3.根据权利要求1或2所述的自动检测、快速修补印刷电路板的方法，其特征在于，步骤S10中、步骤S40中按以下步骤获得3D图像：物镜(28)连接有可带动物镜(28)升降的Z轴移动平台(29)，拍摄时，Z轴移动平台(29)自下而上以恒定速度运动，同时CCD相机(31)连续采集图像。4.根据权利要求1所述的自动检测、快速修补印刷电路板的方法，其特征在于，步骤S20、步骤S30中，短路目标形状激光束或断路目标形状激光束获取步骤为：基于短路缺陷图案或断路缺陷图案设计几何掩膜，并将几何掩膜加载到空间光调制器(26)，当经准直的光束入射到空间光调制器(26)时，衍射零级光被滤除得到短路目标形状激光束，或得到断路目标形状激光束。5.根据权利要求1所述的自动检测、快速修补印刷电路板的方法，其特征在于，步骤S30中，激光诱导转移技术包括以下步骤：S31.提供一个透明约束层结构(42)，在透明约束层结构(42)下表面敷设靶材层结构(43)，待修补印刷电路板位于靶材层结构(43)的下方；S32.根据靶材层结构(43)的种类和厚度设置激光参数；S33.断路目标形状激光束经收拢、准直、再次聚焦后经由物镜(28)聚焦于靶材层结构(43)，将靶材转移并沉积在断路缺陷位置。6.根据权利要求1所述的自动检测、快速修补印刷电路板的方法，其特征在于，步骤S10中，修补短路缺陷和修补断路缺陷时，CCD相机(31)成像实时监测修补过...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小柱，黄亚军，龙江游，胡伟，任庆磊，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：