本发明专利技术涉及一种基于超分辨率图像重建的电路板元件安装／焊接质量检测方法，该方法利用摄像头阵列和传送带的运动对电路板上的待检测区域进行超分辨率图像重建，并根据重建的电路板待检测区域高分辨率图像来判断元件是否合格地安装和焊接。实现该方法的检测系统由中心服务器和若干超分辨率检测端构成，中心服务器与每个超分辨率检测端连接，超分辨率检测端采集检测点处电路板待检测区域的图像并对其进行超分辨率重建后传送到中心服务器，中心服务器将每个检测点采集的电路板待检测区域的高分辨率图像与相应的标准模板进行匹配，检测出不合格元件或焊点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电路板生产质量的检测方法和系统，特别是一种基于超分辨率图像重 建的电路板元件安装/焊接质量检测方法及系统。
技术介绍
随着电子技术的发展和广泛应用，电子产品的需求量越来越大，对其制作工艺的要求 也越来越高。对于众多电子产品的生产企业来说，如何对电子产品生产过程中出现的质量 问题进行准确、高效的检测和及时的修正，降低次品率，保证出厂产品的质量，不但可以 节约生产成本，而且直接影响到企业的品牌和声誉，关系到企业的生存，是企业的核心竞 争力所在。其中，电路板生产质量的检测，特别是电路板元件安装/焊接质量的检测，是电 子产品生产质量控制中的关键步骤之一。电路板元件安装/焊接质量的检测目前常用的方法包括人工目测、在线测试(ICT， In Circuit Testing, ICT)、自动光学检测(AOI, Automatic Optic Inspection, AOI)、自动X光检 测、激光检测等几种。其中人工目测利用操作人员的视觉检査来确定生产的电路板上的元 件是否正确安装及焊接，是最传统、最简易的检测方法，其优点是先期投入少、无需测试 夹具等，但由于人的检测受到视觉精度、视觉疲劳、判断速度、主观感觉等因素的影响， 存在着差错检出率低、速度慢、长期成本高等众多缺点，特别随着IC芯片、贴片元件的大 量使用，人工的检测方法已日益难以适应现代化生产的要求。在线测试包括针床式测试、 飞针测试等几种测试方法，通过探针接触来对电路板电性能进行在线检测，发现制造过程 中的差错，具有每个板的测试成本低、测试能力强、诊断准确等优点，在实际生产中得到 了广泛的应用，但这种方法需要探针物理接触电路板，容易造成电路板的损伤，并且随着 电路精密度的提高，对检测仪的机械精度要求也越来越高，增加了夹具制造、编程与调试 等方面的成本和难度，实际应用中具有一定的局限性。自动X光检测、激光检测等由于需 要特殊的光源，因此均存在成本高、制作困难等缺点， 一般只用在一些要求较高的场合。自动光学检测(也称自动视觉检测)是一种较新的检测方法，它通过对生产过程中电 路板的光学影像与标准电路板的图像模板进行图像分析和模式匹配，来对电路板上元件的 安装和焊接质量进行检测和处理，通常在回流前后、电气测试之前使用，用于提高电气处 理或功能测试阶段的合格率。与传统的人工目测、针床或飞针检测等方法相比，自动光学 检测法具有成本低、编程简单、操作容易、缺陷覆盖率高等优点，逐渐成为电路板缺陷检 测的主流方法之一。但随着电路精密度和元件微型化程度的提高，特别是IC芯片、贴片元件的大量使用， 使得自动光学检测过程中对电路板光学影像分辨率的要求越来越高。目前在自动光学检测 过程中获得高分辨率电路板光学影像的方法主要有两种， 一是提高成像设备的分辨率。但 高分辨率的成像设备价格昂贵，显著增加了检测系统的成本，使得检测系统难以大量应用 到生产的各个环节；二是减少成像设备的拍摄面积，从而增加单位面积的像素采样点。由 于这种方法减少了一次拍摄的面积，因此对较大的电路板常常需要分区拍摄，不但降低了 检测的速度，而且需要增加机械装置对成像设备或电路板进行移位，不太适用于自动化生 产线上的快速在线检测， 一般于产品的抽检。此外，受成像设备光学部件的物理限制，拍 摄面积能减少的幅度有限，也限制了成像分辨率的进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前自动光学检测中使用高分辨率成像设备时成本高、减少拍 摄区域面积时速度慢等缺点，提供一种基于超分辨率图像重建的电路板元件安装/焊接质量 检测方法，该方法利用摄像头阵列和传送带的运动对电路板上的待检测区域进行超分辨率 图像重建，并根据重建的电路板待检测区域高分辨率图像来判断元件是否合格地安装和焊 接。与现有技术相比，本专利技术提供的电路板元件安装/焊接质量检测方法使用分辨率较低的 成像设备即能恢复出高分辨率的电路板待检测区域图像，并且无需增加机械装置对成像设 备或电路板进行移位，而是利用摄像头阵列和生产线上传送带的正常移动来实现图像分辨 率的提升，成本低廉，检测速度快，特别适合大量应用于电路板各个生产环节的在线检测。 本专利技术还提供了一种基于超分辨率图像重建的分布/集中式电路板元件安装/焊接质量检测 系统，通过多个设置在生产线传送带上的、包含摄像头阵列的超分辨率检测端及与所有超 分辨率检测端连接的中心服务器来对电路板元件安装/焊接的各道工序进行检测和监控，能 有效地发现每道工序中的不合格元件和焊点，便于工作人员及早处理，显著降低因元件安 装和焊接不合格而造成的材料损耗。本专利技术的目的还在于提供实现所述方法的一种基于超分辨率图像重建的电路板元件安 装/焊接质量检测系统。本专利技术提供的基于超分辨率图像重建的电路板元件安装/焊接质量检测方法，具体包含 以下步骤(1) 指定生产线上的检测点和电路板上的检测区域指定需要检测的一道或多道电路 生产工序，在上述工序完成后、下一道工序开始之前的生产线传送带上设置检测点，选取 覆盖该检测点与上一检测点之间的工序所增加的所有新安装元件和新焊接焊点的区域作为 电路板在该监测点处的待检测区域。(2) 设置摄像头阵列在检测点上设置摄像头阵列，摄像头阵列由若干摄像头构成， 至少有两个摄像头的连线与传送带移动方向成大于0度的夹角，摄像头的排列方式保证摄 像头阵列的拍摄范围能覆盖电路板当前需要检测的区域。(3) 建立模板库拍摄合格电路板上的元件和焊点，建立合格元件和焊点的标准图像 模板，并记录其正确位置。(4) 采集传送带上电路板的图像通过摄像头阵列对生产线传送带上移动的电路板进 行连续拍摄，得到多幅电路板图像。(5) 超分辨率重建电路板待检测区域图像利用各摄像头对移动中的电路板拍摄的多 幅图像，对电路板上待检测区域进行超分辨率图像重建。(6) 元件和焊点检测检查电路板待检测区域高分辨率图像中的新增元件和焊点的位 置，并与相应的标准元件/焊点图像模板相比较，如果元件或焊点与标准位置偏差和与标准 图像模板的差异在给定范围内，则安装或焊接合格；如果元件或焊点与标准位置偏差或与 标准图像模板的差异超出给定的范围，则安装或焊接不合格。步骤(2)中，摄像头阵列采用线性阵列，阵列方向与传送带移动方向垂直。步骤(3)中，除建立合格元件和焊点的标准图像模板外，还对不同类型的不合格元件和焊点建立缺陷图像模板。步骤(5)中，电路板上待检测区域图像的超分辨率重建采用以下步骤(5.1) 在摄像头阵列的不同摄像头在不同时间拍摄的多幅图像中检测出步骤(1)指定 的待检测区域；(5.2) 裁剪出包含待检测区域的子图像；(5.3) 用超分辨率图像重建算法，从不同摄像头在不同时间得到包含待检测区域的子图像中恢复出高分辨率的待检测区域重建图像。步骤(6)中的元件和焊点检测，如果在步骤(3)中建立了缺陷图像模板，则当元件 或焊点与标准图像模板的差异超出给定的范围时，将元件或焊点与缺陷图像模板比较，如果元件或焊点与某缺陷图像模板的差异在给定范围内时，则判断为相应的不合格类型；如 果元件或焊点与所有缺陷图像模板的差异均超出给定范围，则判断为未知不合格类型。本专利技术提供的基于超分辨率图像重建的分布/集中式电路板元件安装/焊接质量检测系 统，由中心服务器和若本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于超分辨率图像重建的电路板元件安装／焊接质量检测方法，其特征在于包括以下步骤： （１）指定生产线上的检测点和电路板上的检测区域：指定需要检测的一道或多道电路生产工序，在上述工序完成后、下一道工序开始之前的生产线传送带上设置检测点 ，选取覆盖该检测点与上一检测点之间的工序所增加的所有新安装元件和新焊接焊点的区域作为电路板在该监测点处的待检测区域； （２）设置摄像头阵列：在检测点上设置摄像头阵列，摄像头阵列由若干摄像头构成，至少有两个摄像头的连线与传送带移动方向成 大于０度的夹角，摄像头的排列方式保证摄像头阵列的拍摄范围能覆盖电路板当前需要检测的区域； （３）建立模板库：拍摄合格电路板上的元件和焊点，建立合格元件和焊点的标准图像模板，并记录其正确位置； （４）采集传送带上电路板的图像：通过 摄像头阵列对生产线传送带上移动的电路板进行连续拍摄，得到多幅电路板图像； （５）超分辨率重建电路板待检测区域图像：利用各摄像头对移动中的电路板拍摄的多幅图像，对电路板上待检测区域进行超分辨率图像重建； （６）元件和焊点检测：检查 电路板待检测区域高分辨率图像中的新增元件和焊点的位置，并与相应的标准元件／焊点图像模板相比较，如果元件或焊点与标准位置偏差和与标准图像模板的差异在给定范围内，则安装或焊接合格；如果元件或焊点与标准位置偏差或与标准图像模板的差异超出给定的范围，则安装或焊接不合格。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马丽红，聂文斐，韦岗，张军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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