CN113866171B - 电路板点胶检测方法、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电路板点胶检测方法、设备及计算机可读存储介质，该方法包括：预先在电路板点胶所用的胶水中调配加入夜光粉；点胶结束后，在暗光环境下，利用2D相机获取电路板的图像，将电路板图像阈值化；移去2D相机，设置由若干个可上下移动的顶针组成的顶针机构；设置光源和3D相机，通过3D相机获取3D点云图像；对顶针上端面的3D点云图像进行三维建模；创建2D灰度网格图；将2D灰度网格图与参考面的2D灰度网格图进行对比分析。该方法、设备及计算机可读存储介质解决了现有技术中的点胶检测方法不能准确识别出电路板点胶中存在的多胶、少胶、漏胶或残胶等缺陷的问题。

Description

电路板点胶检测方法、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及电路板生产用检测方法的技术领域，更具体地说是涉及电路板点胶检测方法、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

电路板使用点胶机进行电路板点胶加工，主要用于防水、防尘、防腐蚀。如今许多企业对电子产品使用性与稳定性提出了更高层次的要求，电路板点胶加工已成为必不可少的一道工序。对一些电子设备敏感的电路板以及一些电子元器件做好长期有效的保护，是保证电子设备正常稳定工作的重要手段，电路板点胶加工所用防水胶具有稳定的介电绝缘性，是防止环境污染的一个有效措施，同时在一定的温度范围与湿度范围内能抵消因冲击和震动所产生的应力。

公开日为2018-07-10，公开号为CN108267431A，申请号为CN201611263598.9的中国发明申请公布了一种电路板点胶检测装置及检测方法，该检测方法通过照射模块控制预设光源照射电路板，通过摄像单元拍摄电路板的图像，通过对比模块将摄像单元拍摄的电路板的图像与一对应的标准电路板图像进行对比分析；通过确定模块根据对比模块的对比分析结果确定电路板是否通过检测。然而采用上述检测方法对电路板进行点胶检测存在以下不足之处：由于电路板点胶区域的表面多为凹凸不平的曲面，通过摄像单元进行拍摄时，由于漫反射等原因难免会使拍摄得到电路板图像存在大量噪声，从而影响检测精度；并且由于电路板点胶所用的胶水具有高透明的特性，因此在对拍摄得到的图像进行对比分析时，无法准确识别透明胶膜表面的缺陷，且透明胶膜覆盖下的电子元器件也常常会对图像的对比分析产生干扰，从而无法准确识别出电路板点胶中存在的多胶、少胶、漏胶或残胶等缺陷。

发明内容

本发明提出一种电路板点胶检测方法，解决了现有技术中的点胶检测方法检测精度较差，不能准确识别出电路板点胶中存在的多胶、少胶、漏胶或残胶等缺陷的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种电路板点胶检测方法，包括以下步骤：

步骤1：在进行电路板点胶之前，预先在电路板点胶所用的胶水中调配加入夜光粉；

步骤2：点胶结束后，在暗光环境下，利用2D相机获取电路板的图像，将电路板图像阈值化，识别阈值化后的图像中的高亮区域，提取高亮区域的轮廓点，所有轮廓点组成点胶区域的边缘，将该边缘与标准点胶电路板图像进行对比分析，若出现标准点胶电路板图像上不存在的点胶区域边缘，则得出残胶缺陷的结论，否则得出未出现残胶缺陷的结论；

步骤3：移去2D相机，设置由若干个可上下移动的顶针组成的顶针机构，由上至下移动顶针机构，使顶针的下端部与电路板点胶区域的上表面接触，当顶针的下端部与电路板点胶区域的上表面接触后，继续向下移动顶针机构，使顶针根据电路板点胶区域上表面的凹凸起伏情况形成不同的高度分布，进而通过顶针的上端部模拟出电路板点胶区域上表面的凹凸起伏情况；

步骤4：设置光源和3D相机，使3D相机镜头取景方向朝向顶针的上端部，通过3D相机获取3D点云图像，对获取的3D点云图像进行检测区域定位并进行裁剪，得到顶针上端面的3D点云图像；

步骤5：对顶针上端面的3D点云图像进行三维建模，得到由若干个顶针上端面组成的三维图像模型，在三维图像模型中建立一参考面，该参考面的法向高度为顶针与电路板标准点胶区域下压接触时顶针上表面的高度，分别计算每个建模得到的顶针上端面与参考面的法向高度差；

步骤6：创建2D灰度网格图，该2D灰度网格图每个网格分别对应三维图像模型中的每个顶针上端面，根据三维图像模型中每个顶针上端面与参考面的法向高度差确定每个网格的灰度值，生成顶针上端面的2D灰度网格图；

步骤7：将步骤6生成的顶针上端面的2D灰度网格图与参考面的2D灰度网格图进行对比分析，得到电路板点胶区域的点胶质量结论，若某个网格的灰度值低于参考面网格的灰度值，则说明该顶针上端面所对应的电路板点胶区域存在少胶或漏胶的情况，若某个网格的灰度值高于参考面网格的灰度值，则说明该顶针上端面所对应的电路板点胶区域存在多胶的情况。

进一步地，在所述步骤5中，对顶针上端面的3D点云图像进行三维建模包括以下步骤：在裁剪后的顶针上端面的3D点云图像中进行基准平面拟合，计算基准平面的法向量并以法向量方向为Z轴方向，以在基准平面上且互相垂直的两个方向为X、Y轴，建立3D点云坐标系，计算裁剪后的顶针上端面的3D点云图像中所有的点云在3D坐标系中的坐标，生成若干个顶针上端面的三维图像。

进一步地，在所述步骤2中，将阈值化后的电路板图像在x/y平面上垂直投影，对垂直投影后的图像提取2D特征，所述2D特征包括平均灰度值和高亮百分比，根据平均灰度值和高亮百分比识别阈值化后的图像中的高亮区域。

进一步地，在所述步骤4中，对获取的3D点云图像进行裁剪包括以下步骤：对获取的3D点云图像提取3D特征，根据提取的3D特征来分类顶针上端面的3D点云图像区域和背景的3D点云图像区域，根据分类结果裁剪掉背景的3D点云图像区域，得到顶针上端面的3D点云图像。

进一步地，所述顶针机构还包括基座和弹簧，在所述基座上设有导向孔，在顶针上设有导柱，导柱活动穿设在基座的导向孔内，所述弹簧套装在导柱外侧，弹簧的一端部与导柱下端部和顶针结合处的台阶面抵接，弹簧的另一端部与基座的下表面抵接。

进一步地，在所述步骤7中，遍历顶针上端面的2D灰度网格图的每个网格，将每个网格的图像与参考面的2D灰度网格图相应位置的网格图像进行比对，若该网格的灰度值低于参考面网格的灰度值，则在顶针上端面的2D灰度网格图的该网格上标记少胶或漏胶，若该网格的灰度值高于参考面网格的灰度值，则在顶针上端面的2D灰度网格图的该网格上标记多胶。

进一步地，统计顶针上端面的2D灰度网格图中标记为少胶或漏胶的网格的数量，将该数量乘以单个网格的面积，得到电路板点胶区域上少胶或漏胶区域的面积，将少胶或漏胶区域的面积乘以三维图像模型中标记为少胶或漏胶的网格所对应的顶针上端面与参考面的法向高度差，得到电路板点胶区域上少胶或漏胶部分的体积。

进一步地，统计顶针上端面的2D灰度网格图中标记为多胶的网格的数量，将该数量乘以单个网格的面积，得到电路板点胶区域上多胶区域的面积，将多胶区域的面积乘以三维图像模型中标记为多胶的网格所对应的顶针上端面与参考面的法向高度差，得到电路板点胶区域上多胶部分的体积。

一种用于电路板点胶检测方法的电路板点胶检测设备，包括取相模块、3D点云图像处理软件算法模块、对比模块和显示模块，所述取相模块用于在3D相机镜头取景方向对准顶针的上端部时，控制3D相机对顶针的上端部进行取相，并生成3D点云图像；所述3D点云图像处理软件算法模块用于对所述取相模块生成的3D点云图像进行定位裁剪、基准平面拟合、建立3D点云坐标系以及建立顶针上端面的三维图像模型，并计算每个建模得到的顶针上端面与参考面的法向高度差；所述对比模块用于创建并生成顶针上端面的2D灰度网格图，并将生成的顶针上端面的2D灰度网格图与参考面的2D灰度网格图进行对比分析，生成电路板点胶区域的点胶质量结论；所述显示模块用于对对比模块生成的顶针上端面的2D灰度网格图以及电路板点胶区域的点胶质量结论进行显示。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时，使得所述处理器执行电路板点胶检测方法的步骤。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：采用顶针机构的顶针与电路板点胶区域的上表面进行压触，使顶针根据电路板点胶区域上表面的凹凸起伏情况形成不同的高度分布，进而通过顶针的上端部模拟出电路板点胶区域上表面的凹凸起伏情况，再通过3D相机获取顶针上端面的3D点云图像并建模，根据与参考面的法向高度差创建2D灰度网格图，从而将电路板点胶区域的凹凸情况通过2D灰度网格图的方式具象化展示出来，排除了直接对点胶区域进行拍照所产生的各种干扰因素，使点胶检测精度得到大幅提升，可准确识别出电路板点胶中存在的多胶、少胶、漏胶或残胶等缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中的附图进行说明，显而易见地，以下附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明步骤1的示意图；

图2为本发明步骤3的示意图；

图3为图2中A处的局部放大示意图；

图4为图2中顶针机构的俯视图；

图5为本发明步骤3和步骤4的示意图；

图6为三维图像模型中顶针上端面和参考面的示意图。

附图中，各标号所对应的部件如下：1-电路板，2-2D相机，3-点胶区域，4-残胶，5-顶针机构，6-顶针，8-3D相机，9-顶针上端面，10-参考面，11-少胶，12-基座，13-弹簧，14-导向孔，15-导柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种电路板点胶检测方法，包括以下步骤：

步骤1：在进行电路板1点胶之前，预先在电路板1点胶所用的胶水中调配加入夜光粉；

步骤2：参照图1，点胶结束后，在暗光环境下，利用2D相机2获取电路板1的图像，将电路板1图像阈值化，识别阈值化后的图像中的高亮区域，提取高亮区域的轮廓点，所有轮廓点组成点胶区域3的边缘，将该边缘与标准点胶电路板图像进行对比分析，若出现标准点胶电路板图像上不存在的点胶区域边缘，则得出残胶4缺陷的结论，否则得出未出现残胶缺陷的结论；在所述步骤2中，将阈值化后的电路板1图像在x/y平面上垂直投影，对垂直投影后的图像提取2D特征，所述2D特征包括平均灰度值和高亮百分比，根据平均灰度值和高亮百分比识别阈值化后的图像中的高亮区域；

步骤3：参照图2和图5，移去2D相机2，设置由若干个可上下移动的顶针组成的顶针机构5，由上至下移动顶针机构5，使顶针6的下端部与电路板1点胶区域3的上表面接触，所述若干个顶针6的整体外轮廓形状在竖直方向上与电路板1点胶区域3的外轮廓形状重合，当顶针6的下端部与电路板1点胶区域3的上表面接触后，继续向下移动顶针机构5，使顶针6根据电路板1点胶区域3上表面的凹凸起伏情况形成不同的高度分布，进而通过顶针6的上端部模拟出电路板1点胶区域3上表面的凹凸起伏情况；参照图2至图4，所述顶针机构5还包括基座12和弹簧13，在所述基座12上设有导向孔14，在顶针6上设有导柱15，导柱15活动穿设在基座12的导向孔14内，所述弹簧13套装在导柱15外侧，弹簧13的一端部与导柱15下端部和顶针6结合处的台阶面抵接，弹簧13的另一端部与基座12的下表面抵接；在所述步骤3中，通过气动夹具对电路板1进行夹持定位，通过伺服直线模组对顶针机构5进行升降；

步骤4：设置光源和3D相机8，使3D相机8镜头取景方向朝向顶针6的上端部，通过3D相机8获取3D点云图像，对获取的3D点云图像进行检测区域定位并进行裁剪，得到顶针上端面9的3D点云图像；在所述步骤4中，对获取的3D点云图像进行裁剪包括以下步骤：对获取的3D点云图像提取3D特征，根据提取的3D特征来分类顶针上端面9的3D点云图像区域和背景的3D点云图像区域，根据分类结果裁剪掉背景的3D点云图像区域，得到顶针上端面9的3D点云图像；

步骤5：对顶针上端面9的3D点云图像进行三维建模，得到由若干个顶针上端面9组成的三维图像模型，参照图6，在三维图像模型中建立一参考面10，该参考面10的法向高度为顶针6与电路板标准点胶区域下压接触时顶针6上表面的高度，分别计算每个建模得到的顶针上端面9与参考面10的法向高度差；在所述步骤5中，对顶针上端面9的3D点云图像进行三维建模包括以下步骤：在裁剪后的顶针上端面9的3D点云图像中进行基准平面拟合，计算基准平面的法向量并以法向量方向为Z轴方向，以在基准平面上且互相垂直的两个方向为X、Y轴，建立3D点云坐标系，计算裁剪后的顶针上端面9的3D点云图像中所有的点云在3D坐标系中的坐标，生成若干个顶针上端面9的三维图像；

步骤6：创建2D灰度网格图，该2D灰度网格图每个网格分别对应三维图像模型中的每个顶针上端面9，根据三维图像模型中每个顶针上端面9与参考面10的法向高度差确定每个网格的灰度值，生成顶针上端面9的2D灰度网格图；

步骤7：将步骤6生成的顶针上端面9的2D灰度网格图与参考面的2D灰度网格图进行对比分析，得到电路板1点胶区域3的点胶质量结论，若某个网格的灰度值低于参考面网格的灰度值，则说明该顶针上端面9所对应的电路板1点胶区域3存在少胶11或漏胶的情况，若某个网格的灰度值高于参考面网格的灰度值，则说明该顶针上端面9所对应的电路板1点胶区域3存在多胶的情况；

在所述步骤7中，遍历顶针上端面9的2D灰度网格图的每个网格，将每个网格的图像与参考面的2D灰度网格图相应位置的网格图像进行比对，若该网格的灰度值低于参考面网格的灰度值，则在顶针上端面9的2D灰度网格图的该网格上标记少胶11或漏胶，若该网格的灰度值高于参考面网格的灰度值，则在顶针上端面9的2D灰度网格图的该网格上标记多胶。统计顶针上端面9的2D灰度网格图中标记为少胶11或漏胶的网格的数量，将该数量乘以单个网格的面积，得到电路板1点胶区域3上少胶11或漏胶区域的面积，将少胶11或漏胶区域的面积乘以三维图像模型中标记为少胶11或漏胶的网格所对应的顶针上端面9与参考面10的法向高度差，得到电路板1点胶区域3上少胶11或漏胶部分的体积。统计顶针上端面9的2D灰度网格图中标记为多胶的网格的数量，将该数量乘以单个网格的面积，得到电路板1点胶区域3上多胶区域的面积，将多胶区域的面积乘以三维图像模型中标记为多胶的网格所对应的顶针上端面9与参考面10的法向高度差，得到电路板1点胶区域3上多胶部分的体积。

本实施例还提供一种用于电路板点胶检测方法的电路板点胶检测设备，包括取相模块、3D点云图像处理软件算法模块、对比模块和显示模块，所述取相模块用于在3D相机8镜头取景方向对准顶针6的上端部时，控制3D相机8对顶针6的上端部进行取相，并生成3D点云图像；所述3D点云图像处理软件算法模块用于对所述取相模块生成的3D点云图像进行定位裁剪、基准平面拟合、建立3D点云坐标系以及建立顶针上端面9的三维图像模型，并计算每个建模得到的顶针上端面9与参考面10的法向高度差；所述对比模块用于创建并生成顶针上端面9的2D灰度网格图，并将生成的顶针上端面9的2D灰度网格图与参考面的2D灰度网格图进行对比分析，生成电路板1点胶区域3的点胶质量结论；所述显示模块用于对对比模块生成的顶针上端面9的2D灰度网格图以及电路板1点胶区域3的点胶质量结论进行显示。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时，使得所述处理器执行电路板点胶检测方法的步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路板点胶检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在进行电路板（1）点胶之前，预先在电路板（1）点胶所用的胶水中调配加入夜光粉；

步骤2：点胶结束后，在暗光环境下，利用2D相机（2）获取电路板（1）的图像，将电路板（1）图像阈值化，识别阈值化后的图像中的高亮区域，提取高亮区域的轮廓点，所有轮廓点组成点胶区域（3）的边缘，将该边缘与标准点胶电路板图像进行对比分析，若出现标准点胶电路板图像上不存在的点胶区域边缘，则得出残胶（4）缺陷的结论，否则得出未出现残胶缺陷的结论；

步骤3：移去2D相机（2），设置由若干个可上下移动的顶针组成的顶针机构（5），由上至下移动顶针机构（5），使顶针（6）的下端部与电路板（1）点胶区域（3）的上表面接触，当顶针（6）的下端部与电路板（1）点胶区域（3）的上表面接触后，继续向下移动顶针机构（5），使顶针（6）根据电路板（1）点胶区域（3）上表面的凹凸起伏情况形成不同的高度分布，进而通过顶针（6）的上端部模拟出电路板（1）点胶区域（3）上表面的凹凸起伏情况；

步骤4：设置光源和3D相机（8），使3D相机（8）镜头取景方向朝向顶针（6）的上端部，通过3D相机（8）获取3D点云图像，对获取的3D点云图像进行检测区域定位并进行裁剪，得到顶针上端面（9）的3D点云图像；

步骤5：对顶针上端面（9）的3D点云图像进行三维建模，得到由若干个顶针上端面（9）组成的三维图像模型，在三维图像模型中建立一参考面（10），该参考面（10）的法向高度为顶针（6）与电路板标准点胶区域下压接触时顶针（6）上表面的高度，分别计算每个建模得到的顶针上端面（9）与参考面（10）的法向高度差；

步骤6：创建2D灰度网格图，该2D灰度网格图每个网格分别对应三维图像模型中的每个顶针上端面（9），根据三维图像模型中每个顶针上端面（9）与参考面（10）的法向高度差确定每个网格的灰度值，生成顶针上端面（9）的2D灰度网格图；

步骤7：将步骤6生成的顶针上端面（9）的2D灰度网格图与参考面的2D灰度网格图进行对比分析，得到电路板（1）点胶区域（3）的点胶质量结论，若某个网格的灰度值低于参考面网格的灰度值，则说明该顶针上端面（9）所对应的电路板（1）点胶区域（3）存在少胶（11）或漏胶的情况，若某个网格的灰度值高于参考面网格的灰度值，则说明该顶针上端面（9）所对应的电路板（1）点胶区域（3）存在多胶的情况。

2.如权利要求1所述的电路板点胶检测方法，其特征在于，在所述步骤5中，对顶针上端面（9）的3D点云图像进行三维建模包括以下步骤：在裁剪后的顶针上端面（9）的3D点云图像中进行基准平面拟合，计算基准平面的法向量并以法向量方向为Z轴方向，以在基准平面上且互相垂直的两个方向为X、Y轴，建立3D点云坐标系，计算裁剪后的顶针上端面（9）的3D点云图像中所有的点云在3D坐标系中的坐标，生成若干个顶针上端面（9）的三维图像。

3.如权利要求1所述的电路板点胶检测方法，其特征在于，在所述步骤2中，将阈值化后的电路板（1）图像在x/y平面上垂直投影，对垂直投影后的图像提取2D特征，所述2D特征包括平均灰度值和高亮百分比，根据平均灰度值和高亮百分比识别阈值化后的图像中的高亮区域。

4.如权利要求1所述的电路板点胶检测方法，其特征在于，在所述步骤4中，对获取的3D点云图像进行裁剪包括以下步骤：对获取的3D点云图像提取3D特征，根据提取的3D特征来分类顶针上端面（9）的3D点云图像区域和背景的3D点云图像区域，根据分类结果裁剪掉背景的3D点云图像区域，得到顶针上端面（9）的3D点云图像。

5.如权利要求1所述的电路板点胶检测方法，其特征在于，所述顶针机构（5）还包括基座（12）和弹簧（13），在所述基座（12）上设有导向孔（14），在顶针（6）上设有导柱（15），导柱（15）活动穿设在基座（12）的导向孔（14）内，所述弹簧（13）套装在导柱（15）外侧，弹簧（13）的一端部与导柱（15）下端部和顶针（6）结合处的台阶面抵接，弹簧（13）的另一端部与基座（12）的下表面抵接。

6.如权利要求1所述的电路板点胶检测方法，其特征在于，在所述步骤7中，遍历顶针上端面（9）的2D灰度网格图的每个网格，将每个网格的图像与参考面的2D灰度网格图相应位置的网格图像进行比对，若该网格的灰度值低于参考面网格的灰度值，则在顶针上端面（9）的2D灰度网格图的该网格上标记少胶（11）或漏胶，若该网格的灰度值高于参考面网格的灰度值，则在顶针上端面（9）的2D灰度网格图的该网格上标记多胶。

7.如权利要求6所述的电路板点胶检测方法，其特征在于，统计顶针上端面（9）的2D灰度网格图中标记为少胶（11）或漏胶的网格的数量，将该数量乘以单个网格的面积，得到电路板（1）点胶区域（3）上少胶（11）或漏胶区域的面积，将少胶（11）或漏胶区域的面积乘以三维图像模型中标记为少胶（11）或漏胶的网格所对应的顶针上端面（9）与参考面（10）的法向高度差，得到电路板（1）点胶区域（3）上少胶（11）或漏胶部分的体积。

8.如权利要求6所述的电路板点胶检测方法，其特征在于，统计顶针上端面（9）的2D灰度网格图中标记为多胶的网格的数量，将该数量乘以单个网格的面积，得到电路板（1）点胶区域（3）上多胶区域的面积，将多胶区域的面积乘以三维图像模型中标记为多胶的网格所对应的顶针上端面（9）与参考面（10）的法向高度差，得到电路板（1）点胶区域（3）上多胶部分的体积。

9.一种用于如权利要求1所述的电路板点胶检测方法的电路板点胶检测设备，其特征在于，包括取相模块、3D点云图像处理软件算法模块、对比模块和显示模块，所述取相模块用于在3D相机（8）镜头取景方向对准顶针（6）的上端部时，控制3D相机（8）对顶针（6）的上端部进行取相，并生成3D点云图像；所述3D点云图像处理软件算法模块用于对所述取相模块生成的3D点云图像进行定位裁剪、基准平面拟合、建立3D点云坐标系以及建立顶针上端面（9）的三维图像模型，并计算每个建模得到的顶针上端面（9）与参考面（10）的法向高度差；所述对比模块用于创建并生成顶针上端面（9）的2D灰度网格图，并将生成的顶针上端面（9）的2D灰度网格图与参考面的2D灰度网格图进行对比分析，生成电路板（1）点胶区域（3）的点胶质量结论；所述显示模块用于对对比模块生成的顶针上端面（9）的2D灰度网格图以及电路板（1）点胶区域（3）的点胶质量结论进行显示。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至8任一项所述的电路板点胶检测方法的步骤。

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