一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电子制造领域，更具体地说，它涉及一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法与装置，其技术方案要点是：S1、在生产管理系统中预设空洞率上限，以用于评价实测空洞率是否合格；S2、通过自监督模型，训练面向焊接区空洞的分割网络；S3、启动X

【技术实现步骤摘要】
一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法与装置


[0001]本专利技术涉及电子制造领域，更具体地说，它涉及一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法与装置。

技术介绍

[0002]近年来，全世界众多国家都出台了自己的制造业产业升级计划，典型代表是德国的工业4.0。制造业在我国既是国民社会经济中的支柱产业，也是我国推动创新以及产业升级的主战场。电子制造领域目前是全球化、市场化最彻底的领域，追随高新技术和低廉成本是电子产业发展的必然趋势，随着电子信息技术的发展，电子产品已经成为人民生活中不可分割的产物，印刷电路板作为电子产品中的重要部件，正在向着高效，尺寸小的方向发展，在贴片过程易出现各类缺陷，而对这类缺陷检测算法的研究目前吸引了大量的科研人员。回流焊工艺由于焊接效率高、焊接温度易控制等特性，被广泛应用于表面贴装
贴片组件在回流焊接过程中，当熔融的焊料冷却凝固时，焊料中产生的气体没有逃逸出去将会被“冻结”形成空洞，空洞对焊点造成的影响会降低焊点的机械强度，影响焊点的可靠性与寿命。在焊锡连接的质量标准中，空洞对质量起决定性的作用，尤其是在大尺度焊点中的空洞。从传热方面讲，空洞可能会导致模块功能失常，甚至在正常运行时会造成损坏。因此，对贴片组件焊点内部空洞缺陷进行检测和评估是实际生产中必不可少的环节。随着PCB上集成电路器件越来越趋向于高密度和小型化，使用人工检测不仅成本高，而且检测效率低、精度低。
[0003]针对上述问题，目前，公告号为CN114022464A的中国专利公开了一种贴片电阻焊点内部空洞自适应检测算法，其技术方案要点是：使用2D
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X
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Ray成像方式采集内部图像，提出一种自适应分区策略对贴片电阻图像进行分区域操作，然后对较暗区域采用基于形状先验的灰度自适应水平集方法进行空洞检测，对较亮区域提出一种自适应圆形卷积核检测空洞，最后采用形状因子和平均灰度策略，实现贴片电阻焊点内部空洞检测。
[0004]上述方案中解决了实现贴片电阻焊点内部空洞检测问题，但是其成像精度低，需要大量训练样本，对于目前广泛使用的双面回流焊板子效果很差，会使两面焊点的视像重叠且极难分辨。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法与装置，具有清晰、直观地展示被检测对象内部结构、识别内部缺陷能力强、减少训练样本的优点。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的，一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法：
[0007]S1、在生产管理系统中预设空洞率上限，以用于评价实测空洞率是否合格；
[0008]S2、通过自监督模型，训练面向焊接区空洞的分割网络；
[0009]S3、启动X
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Ray射线源，使样品在X射线束下旋转扫描，通过投影匹配法将多张2D图像重建成贴片电阻焊点的三维模型；
[0010]S4、根据所述三维模型，使用面向焊接区空洞分割的网络对焊点区域进行分割，获取焊点空洞的位置和形状；
[0011]S5、进行体积计算，以获得焊点空洞总体积及焊点空洞总体积，随后将所述焊点空洞总体积除以所述焊点总体积，计算得出所述实测空洞率；
[0012]S6、判断所述实测空洞率是否超出所述空洞率上限。在其中一个实施例中，所述自监督模型为采用自编码器作为自监督学习的模型，通过训练数据建立一个数据的压缩表示，以重新生成输入数据。
[0013]在其中一个实施例中，所述分割网络为U
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Net网络，通过将X
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ray图像和所述焊接区空洞的位置一一对应，输出与输入图像尺寸相同的标签图像。
[0014]在其中一个实施例中，所述投影匹配法的实施步骤如下：
[0015]S301、从多个2D投影图像中选择射线方向与基准图像的法向量相差最小的图像作为基准图像，并将其他图像依次与其匹配；
[0016]S302、选用交叉投影匹配算法搜索匹配度最佳的像素点位置，以此确定图像之间的匹配关系；
[0017]S303、通过依次对所有图像进行匹配，得到贴片电阻焊点的三维模型。在其中一个实施例中，所述焊点空洞的位置和形状的获取步骤还包括：
[0018]S401、将待预测的三维模型图像块输入至训练好的U
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net网络中，以获得一个灰度值为0或1的二值图像；
[0019]S402、利用形态学处理对所述二值图像进行处理，得到所述焊点空洞的位置和形状信息。
[0020]在其中一个实施例中，所述体积计算的步骤还包括：
[0021]S501、将焊点三维模型导入有限元分析软件，利用软件的体积测量工具计算得出焊点总体积；
[0022]S502、将焊点三维模型导入Unigraphics三维建模软件进行网格化处理，生成三维网络模型；
[0023]S503、利用软件的测量工具，测量焊点空洞高度及直径尺寸；
[0024]S504、根据所述焊点空洞高度及直径尺寸，计算得出焊点空洞体积，将计算出的所述焊点空洞体积累加，得出所述焊点空洞总体积。
[0025]在其中一个实施例中，所述空洞率为所述焊点空洞体积与焊点总体积的比值。
[0026]在其中一个实施例中，所述判断为使用目测或显微镜方法进行判断。
[0027]根据本专利技术另提供一种基于贴片电阻焊点空洞的检测装置，所述检测装置包括：X
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Ray射线源、图像接收器、载物台及移动导轨机构，所述载物台设置在所述移动导轨机构的活动端，所述X
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Ray射线源设置在所述载物台的一侧，所述图像接收器设置在所述载物台的另一侧，所述载物台和所述图像接收器设置在所述X
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Ray射线源发射端的延线上。
[0028]在其中一个实施例中，所述移动导轨机构包括变速箱、伺服电机、螺杆、编码器及控制器。
[0029]本专利技术通过采用3D
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X
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Ray，以此来解决需要大量训练样本和双面回流焊板子效果
差的问题，由于3D
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X
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Ray可提供高密度和快速的测量点与图像，并且测量内部的几何尺寸与缺陷比例，其实使用分层技术，即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到旋转的接受面上，使得位于交点处的图像非常清晰，而其他层上的图像则被消除，因此可对板子两面的焊点独立成像，由于其可清晰、直观地展示被测对象内部结构，识别内部缺陷的能力强，所以可大大减少训练样本。
附图说明
[0030]图1是本专利技术中基于贴片电阻焊点空洞的检测装置结构图；
[0031]图2是本专利技术中的检测方法流程图。
[0032]图中：1、X
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Ray射线源；2、图像接收器；3、载物台；4、移送导轨机构。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0034]在本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在生产管理系统中预设空洞率上限，以用于评价实测空洞率是否合格；S2、通过自监督模型，训练面向焊接区空洞的分割网络；S3、启动X
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Ray射线源，使样品在X射线束下旋转扫描，通过投影匹配法将多张2D图像重建成贴片电阻焊点的三维模型；S4、根据所述三维模型，使用面向焊接区空洞分割的网络对焊点区域进行分割，获取焊点空洞的位置和形状；S5、进行体积计算，以获得焊点空洞总体积及焊点总体积，随后将所述焊点空洞总体积除以所述焊点总体积，计算得出所述实测空洞率；S6、判断所述实测空洞率是否超出所述空洞率上限。2.根据权利要求1所述的一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法，其特征在于：所述自监督模型为采用自编码器作为自监督学习的模型，通过训练数据建立一个数据的压缩表示，以重新生成输入数据。3.根据权利要求1所述的一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法，其特征在于：所述分割网络为U
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Net网络，通过将X
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ray图像和所述焊接区空洞的位置一一对应，输出与输入图像尺寸相同的标签图像。4.根据权利要求1所述的一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法，其特征在于，所述投影匹配法的实施步骤如下：S301、从多个2D投影图像中选择射线方向与基准图像的法向量相差最小的图像作为基准图像，并将其他图像依次与其匹配；S302、选用交叉投影匹配算法搜索匹配度最佳的像素点位置，以此确定图像之间的匹配关系；S303、通过依次对所有图像进行匹配，得到贴片电阻焊点的三维模型。5.根据权利要求1所述的一种基于贴片电阻焊点空洞的检测方法，其特征在于，所述焊点空洞的位置和形状的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林锐楠，王晗，詹道桦，林健，欧伟程，黄仁彬，易焜然，杨修定，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：