電路板缺陷檢測(cè)

柔性電路板簡(jiǎn)稱“軟板“，行業(yè)內(nèi)俗稱FPC，F(xiàn)PC作為一種常見線路板類型，其市場(chǎng)占有率隨著電子產(chǎn)品向微型化、輕便化發(fā)展不斷上升。但FPC在加工、上料、貼裝等生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)斷路、短路、線寬不符等瑕疵。本文主要分析柔性印刷線路板缺陷檢測(cè)方法。

不同的制作工藝使其具備許多得天獨(dú)厚特點(diǎn)：

（1）組裝密度高，減少了零部件之間的連線；

（2）質(zhì)量輕，厚度薄，可以有效降低產(chǎn)品重量，方便攜帶；

（3）可折疊，能夠任意折疊彎曲。方向發(fā)展的需要。本文主要分析柔性印刷電路板缺陷檢測(cè)方法。

現(xiàn)有的FPC缺陷檢測(cè)算法多衍生于PCB檢測(cè)算法，但受本身獨(dú)特性限制，F(xiàn)PC板缺陷精度要求更高，檢測(cè)樣板尺寸更大，樣板成像易變形，使得針對(duì)PCB板的缺陷檢測(cè)算法不能直接套用FPC板的檢測(cè)算法，需要根據(jù)FPC板實(shí)際線路特征制定與之適宜的檢測(cè)算法。

中國計(jì)量學(xué)院針對(duì)傳統(tǒng)模板匹配算法的速度慢、準(zhǔn)確率低等問題，提出將FPC板線路缺陷分為全局缺陷和局部缺陷兩類，采用八連通域面積法結(jié)合直方圖匹配方式捕獲圖像全局缺陷，在此基礎(chǔ)上利用投影匹配及相關(guān)系數(shù)法識(shí)別圖像中的局部缺陷。該方法較傳統(tǒng)檢測(cè)算法更快，更為準(zhǔn)確，但相關(guān)的缺陷類別的分類還不夠細(xì)致。

針對(duì)全局范圍內(nèi)的模板匹配問題，考慮局部范圍模板匹配方法實(shí)施FPC缺陷檢測(cè)?？紤]基于輪廓的模板匹配方法中，模板應(yīng)具備顯著的輪廓特性，F(xiàn)PC上的常規(guī)線路雖走向規(guī)則，但無顯著形狀特征，而且，常規(guī)線路在整幅圖像均有分布，大幅面的模板匹配時(shí)間過慢，不利于線路檢測(cè)。

異形線路屬于FPC上的不規(guī)則形狀，一般包括LED燈、S型圓等；由于與外設(shè)形狀相關(guān)，其布線一般與待檢FPC的樣式結(jié)構(gòu)有關(guān)。針對(duì)這類線路，考慮模板匹配方式實(shí)施檢測(cè)：首先通過模板匹配法粗步定位出各個(gè)異形線路在整塊FPC上的位姿，獲取異形線路輪廓；再基于形態(tài)學(xué)理論進(jìn)行缺陷檢測(cè)。有關(guān)異形線路的檢測(cè)流程見下圖。

柔性印刷線路板缺陷檢測(cè)方法指南

（1）加載注冊(cè)模板相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包括注冊(cè)模板區(qū)域范圍、注冊(cè)模板輪廓信息等。

（2）利用注冊(cè)模板攜帶的區(qū)域信息，定位模板搜索空間，基于歸一化互相關(guān)系數(shù)（NCC）度量原則，在搜索圖像中搜索模板實(shí)例。

（3）裁剪異形區(qū)域。異形區(qū)域的尺寸通過求取形狀模板實(shí)例的最小外接矩形獲得，因?yàn)樾螤钅０鍨榫匦螀^(qū)域，故通過最小外接矩形獲取的區(qū)域即為匹配上的異形區(qū)域。任意的模板匹配無法使兩幅圖像在空間上完全對(duì)齊，存在一個(gè)容許范圍內(nèi)的匹配。FPC板局部范圍內(nèi)的形變可以忽略，在限定空間上進(jìn)行形狀模板匹配由于空間范圍縮小，形狀模板匹配精度提高，整體匹配誤差約為1/5線寬（3個(gè)像素）范圍，其在缺陷判定可容許范圍。

（4）考慮形狀匹配的精度誤差，在標(biāo)準(zhǔn)模板圖像與異形區(qū)域圖像直接求差之前，先通過小尺寸結(jié)構(gòu)元素對(duì)異形區(qū)域進(jìn)行腐蝕操作，去除邊界差影影響。當(dāng)圖像存在缺陷時(shí)，此尺寸下的腐蝕操作無法完全腐蝕掉缺陷線路，故不影響最終判定結(jié)果。

（5）模板圖像與異形區(qū)域進(jìn)行區(qū)域差集運(yùn)算，獲取二者的差值區(qū)域。當(dāng)無缺陷時(shí)，差值為0；有缺陷時(shí)，區(qū)域差集返回不為0 的二值圖像；

（6）對(duì)差值圖像進(jìn)行連通域標(biāo)注，分割不同的缺陷塊；

（7）計(jì)算各個(gè)連通域區(qū)域面積，以最大缺陷塊的幾何尺寸中心作為異形區(qū)域中心，輸出缺陷信息。

從全局和局部范圍研究FPC缺陷檢測(cè)方法，得出實(shí)驗(yàn)性結(jié)論：

（1）由于FPC成像變形，基于全局范圍的模板匹配線路出現(xiàn)錯(cuò)位，無法正確定位圖像上的瑕疵信息。

（2）基于局部范圍的模板匹配，首先裁剪出FPC板上相對(duì)常規(guī)線路而言具有顯著形狀特征的線路區(qū)域，以其作為模板；在搜索圖像上對(duì)應(yīng)模板區(qū)域附近進(jìn)行實(shí)例檢測(cè)，壓縮搜索空間；再基于形態(tài)學(xué)理論檢測(cè)線路缺陷信息。