CN117152145B - 一种基于图像的板卡工艺检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于图像的板卡工艺检测方法及装置，涉及图像处理技术领域。该方法包括获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡元件信息提取，形成工艺元件对比标准信息；获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡电路信息提取，形成工艺电路对比标准信息；获取实时板卡工艺检测图像数据，并根据工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息，分别进行板卡元件和板卡电路的合格性分析，形成板卡工艺检测分析结果数据；根据板卡工艺检测分析结果数据，形成板卡工艺检测判断结果。该方法通过利用图像数据对板卡的工艺质量进行快速的提取分析，大大提高了工艺检测的效率和准确度。

Description

一种基于图像的板卡工艺检测方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及一种基于图像的板卡工艺检测方法及装置。

背景技术

板卡是印制电路板（简称PCB板）的一种，制作时带有插芯，可以***计算机的主电路板（主板）的插槽中，用来控制硬件的运行，比如显示器、采集卡等设备，安装驱动程序后，即可实现相应的硬件功能。

在板卡的生产中板卡会经过多道不同的工序来完成生产加工，而每一道工序的质量也会对下一道工序产生影响。因而需要对每道工序质量进行严格把控。对于板卡工艺来说，焊接工艺和线路的连接工艺是最重要的工艺工序之一，目前对于焊接和线路连接的工艺检测主要还是靠人工在制作工程中或者制作后进行检验，这种方式耗费大量的时间和人力，降低了生产的效率。同时，由于人工检测存在人因因素，存在一定的检测误差。目前，也有一些利用工装模块来进行检测的方式，但都没有实质性的提高检测的效率和质量。

因此，设计一种基于图像的板卡工艺检测方法及装置，通过利用图像数据对板卡的工艺质量进行快速的提取分析，大大提高了工艺检测的效率和准确度，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像的板卡工艺检测方法，通过利用标准板卡建立起工艺检测内容的标准参考数据，进而为后续进行实时板卡在线检测提供了准确的检测对比参考，同时工艺检测结合板卡的图像特点，从板卡上的元件和线路的位置特征方面进行工艺检测，快速高效的完成对板卡工艺是否合格的判断，一方面充分达到利用简单的特征数据实现对板卡工艺质量点的准确把控，另一方面简化了数据分析的复杂度，提高了工艺检测的效率，进而大大提高板卡的生产效率。

本发明的目的还在于提供一种基于图像的板卡工艺检测装置，通过标准工艺板卡提供用于进行实时板卡工艺图像数据对比的标准参考数据，并利用图像采集单元对标准板卡的标准对比特征数据进行提取，同时实时获取板卡工艺的实时图像数据，利用工艺检测分析单元来进行实时工艺质量的分析检测。三个装置单元线形成紧密的工艺检测***，为高效且准确的完成板卡工艺检测提供了重要的物质基础。

第一方面，本发明提供一种基于图像的板卡工艺检测方法，包括获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡元件信息提取，形成工艺元件对比标准信息；获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡电路信息提取，形成工艺电路对比标准信息；获取实时板卡工艺检测图像数据，并根据工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息，分别进行板卡元件和板卡电路的合格性分析，形成板卡工艺检测分析结果数据；根据板卡工艺检测分析结果数据，形成板卡工艺检测判断结果。

在本发明中，该方法通过利用标准板卡建立起工艺检测内容的标准参考数据，进而为后续进行实时板卡在线检测提供了准确的检测对比参考，同时工艺检测结合板卡的图像特点，从板卡上的元件和线路的位置特征方面进行工艺检测，快速高效的完成对板卡工艺是否合格的判断，一方面充分达到利用简单的特征数据实现对板卡工艺质量点的准确把控，另一方面简化了数据分析的复杂度，提高了工艺检测的效率，进而大大提高板卡的生产效率。

作为一种可能的实现方式，获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡元件信息提取，形成工艺元件对比标准信息，包括：获取标准工艺板卡图像，并进行灰度处理，形成标准工艺板卡灰度图像；在标准工艺板卡灰度图像上建立将板卡图像信息处于第一象限的参考坐标系；在参考坐标系下，获取元件位置信息，形成板卡元件标准位置信息；在参考坐标系下，获取焊点位置信息，形成板卡焊点标准位置信息；在参考坐标系下，获取元件焊点质量信息，形成板卡焊点标准质量信息；结合板卡元件标准位置信息、板卡焊点标准位置信息以及板卡焊点标准质量信息，形成工艺元件对比标准信息。

在本发明中，工艺元件对比标准信息的提取，主要是获取到板卡上进行焊接的元件的位置信息、每个元件对应的焊点位置信息以及焊点的焊接质量信息。元件位置信息决定了元件的位置知否处于板卡上预设的安装位置上，元件位置的正确性决定了后期进行引脚焊接的质量以及与电路连接的质量。焊点位置信息决定元件引脚的焊点位置是否处于板卡的预设焊接位置上，焊点的正确性能够充分的保证焊接的质量以及焊接的可靠性。焊接的质量信息决定了焊点是否满足预设的焊接要求，避免焊点出现虚焊、脱焊等焊接缺陷而造成后期板卡的功能和质量存在缺陷的情况。

作为一种可能的实现方式，在参考坐标系下，获取元件位置信息，形成板卡元件标准位置信息，包括：根据标准工艺板卡灰度图像上标记的元件点位，确定元件在参考坐标系下的元件标记点坐标；设定元件灰度阶跃阈值，以元件标记点坐标的灰度值为基准，向四周扩展，依次获取相邻的像素灰度值之差，并进行以下判断：若相邻的像素灰度值之差未超过元件灰度阶跃阈值，则继续向周围扩展获取相邻的像素灰度值之差；若相邻的像素灰度值之差超过元件灰度阶跃阈值，则将相邻的像素中离元件标记点最近的像素确定为元件边界像素；获取所有元件边界像素，根据所有元件边界像素的坐标信息，并根据坐标信息建立对应元件的元件边界函数，其中，n表示板卡上元件的编号。

在本发明中，对板卡元件位置信息的提取这里采用基于图像灰度数据表征的方式。利用灰度数据在预设的阶跃阈值下进行范围判断，这里首先利用了标准板卡上对元件位置的标记信息，能够快速的进行元件的初步位置锁定，大大降低了基于图像数据进行位置检索的工作量。对于元件灰度阶跃阈值来说，其根据不同的元件类型以及位置来进行调整设定，以保证通过孕检灰度阶跃阈值能够准确的确定每个对应的元件位置信息，获取到的元件边界函数即划定了元件的位置区域，也确定了元件的站位大小信息，充分获取到了用于元件工艺位置检验的对比标准数据。

作为一种可能的实现方式，在参考坐标系下，获取焊点位置信息，形成板卡焊点标准位置信息，包括：根据标准工艺板卡灰度图像上标记的焊点点位，确定元件焊点在参考坐标系下的焊点标记点坐标；设定焊点边界灰度变化阈值，确定每个元件点位到对应焊点点位的方向，并标定为初始边界获取方向；对元件对应的每个焊点进行以下焊点边界坐标的分析提取：在初始边界获取方向上，从元件边界函数所确定的坐标点开始，沿元件点位到对应焊点的焊点点位方向依次获取相邻像素的灰度值之差：若灰度值之差不超过焊点边界灰度变化阈值，则继续在初始边界获取方向上获取相邻像素的灰度值之差进行对比；若灰度值之差超过焊点边界灰度变化阈值，则将对应的相邻像素中靠近焊点点位的像素确定为初始焊点边界像素；以初始焊点边界像素为起始像素，以与垂直初始边界获取方向的方向为初始搜索方向，依次获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比：若灰度值之差不超过焊点边界灰度变化阈值，则调整搜索方向继续获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比；若灰度值之差超过焊点边界灰度变化阈值，则标定相邻的像素中在前获取的像素为焊点边界像素，并继续沿搜索方向继续获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比；获取初始焊点边界像素和所有焊点边界像素的坐标信息，并根据坐标信息建立元件对应的每个焊点的焊点边界函数/>，其中，i表示编号为n的元件对应的焊点的编号。

在本发明中，对焊点位置信息的获取，一方面考虑焊点是每个元件的引脚上的处理工艺，因而可以基于元件的位置信息来对对应的焊点位置信息进行获取，另一方面焊点由于一般为非平面类的体型结构，因而在焊点上所表现的灰度数据其区域内的灰度值具有较大的变化，但是在焊点的边缘与板卡环境的灰度差值由于都是位于板卡平面上，因而差值具有相对的稳定性和易区分性。因此，在对焊点边界信息进行提取时，首先要找到边界上的任意一点，然后根据这个初始的边界点进行基于差值的扩散搜寻，进而获得合理的焊点边界信息。这里，对于初始边界点的确定就参考了标准板卡上标定的焊点点位和元件点位，在两者的连线上按照方向进行搜寻，避免直接定位到焊点内部搜寻因为焊点内部相邻像素灰度差值变化巨大而产生对焊点边界的误判。

作为一种可能的实现方式，在参考坐标系下，获取元件焊点质量信息，形成板卡焊点标准质量信息，包括：设定质量评定角度步长α，以每个焊点的焊点标记点坐标为基础点，以参考坐标系的第一坐标轴为角度起始轴，根据质量评定角度步长α确定绕焊点标记点坐标的分角线；在焊点边界函数所划定的范围内，获取每条分角线上的平均灰度变化值/>其中，k表示编号为n的元件对应的编号为i的焊点上编号为k的分角线对应的平均灰度变化值；结合每个焊点的所有平均灰度变化值，形成板卡焊点标准质量信息。

在本发明中，考虑焊点位置进能够表现焊点工艺上焊接位置的正确与否，并不能完全反应焊点的焊接质量，因而需要对焊点的焊接质量进行基于图像信息的进一步提取。这里，利用标准的焊点其焊接质量能够表达在焊点内沿确定方向的灰度变化值上，所以通过以焊点的标记点坐标为参考建立多个方向上的灰度变化参考值，为后续实时板卡的焊点质量评估提供对比参考数据。对于质量评定角度步长，可以根据实际需要进行设定，比如考虑某些焊点的重要程度、焊点的位置情况等。

作为一种可能的实现方式，获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡电路信息提取，形成工艺电路对比标准信息，包括：设定电路灰度参考范围[，/>]，其中，/>为电路灰度参考范围的最小灰度值，/>为电路灰度参考范围的最大灰度值；在标准工艺板卡灰度图像中获取除所有元件边界函数/>和所有焊点边界函数所划定的区域内的灰度信息外属于电路灰度参考范围[/>，/>]的像素坐标，确定为电路像素坐标；对所有的电路像素坐标进行基于封闭区域的边界坐标提取，形成每条电路的电路边界函数/>，其中，v表示板卡上电路的编号。

在本发明中，电路也是板卡上重要的工艺对象。对于电路来说，由于处于板卡的同一平面上，因而具有稳定的灰度值范围，通过对基于参考范围在板卡灰度图像数据上进行区域的提取，能够准确的获得每条电路的位置信息。考虑每条电路在位置信息上表现为独立的封闭区域，因而基于封闭区域分别建立对应的边界信息，进而准确表征电路的工艺检测数据。

作为一种可能的实现方式，获取实时板卡工艺检测图像数据，并根据工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息，分别进行板卡元件和板卡电路的合格性分析，形成板卡工艺检测分析结果数据，包括：获取实时板卡工艺检测图像，并进行灰度处理，形成实时板卡工艺检测灰度图像，建立与参考坐标系位置原点和方向均相同的实时坐标系；根据板卡元件标准位置信息和板卡焊点标准位置信息，对实时板卡工艺检测灰度图像上的元件和焊点进行位置工艺检测分析，形成位置工艺检测分析结果；根据板卡焊点标准位置信息，对实时板卡工艺检测灰度图像上的焊点进行质量工艺检测分析，形成质量工艺检测分析结果。

在本发明中，对板卡工艺的检测主要是元件、焊点以及电路的位置检查，以及焊点的质量情况的检查。结合标准的板卡元件标准位置信息、板卡焊点标准位置信息、板卡焊点标准位置信息以及工艺电路对比标准信息，能够快速的对比分析出板卡的工艺情况，进而实现对板卡生产质量的有效把控。

作为一种可能的实现方式，根据板卡元件标准位置信息、板卡焊点标准位置信息以及板卡焊点标准位置信息，对实时板卡工艺检测灰度图像上的元件和焊点进行工艺检测分析，形成元件工艺检测分析结果，包括：设定元件位置检测方差阈值，根据每个元件边界函数/>，定位在实时板卡工艺检测灰度图像上对应的实时元件区域，并获取实时元件区域中所有的像素灰度值，确定实时元件区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：若/>，则判断对应的元件位置不合格；若/>，则判断对应的元件位置合格；设定焊点位置检测方差阈值/>，根据每个焊点边界函数/>，定位在实时板卡工艺检测灰度图像上对应的实时焊点区域，并获取实时焊点区域中所有的像素灰度值，确定实时焊点区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：若/>，则判断对应的焊点位置不合格；若/>，则判断对应的焊点位置合格；获取实时焊点区域，并以焊点标记点坐标为基础，确定实时焊点区域内与分角线对应的实时分角线的实时平均灰度变化值/>；设定相对灰度变化阈值/>和变化数量占比阈值β，并进行以下分析判断：若存在/>的实时分角线的数量占比不超过变化数量占比阈值β，则确定对应的焊点质量不合格；若存在/>的实时分角线的数量占比超过变化数量占比阈值β，则确定对应的焊点质量合格。

在本发明中，对板卡上元件的位置、焊点的位置以及焊点的质量，考虑将实时板卡工艺图像建立与标准板卡一样的参考坐标系，这样，就可以利用标准板卡上提取的元件位置信息、焊点位置信息以及焊点质量信息对应性的获取区域相同的实时像素的灰度数据，进而进行工艺检测的判断。可以理解的是，如果在利用标准板卡提取的实时位置区域上的灰度数据存在方差偏离度较大，那么可以认为元件的位置或者焊点的位置存在较大的偏离，造成实时区域位置上获取的灰度值有一部分并非元件或者焊点的灰度值。对于焊点质量则根据灰度变化值在各个方向上的偏差来确定，可以有效的保证判断的准确性。当然，对于判断的方差阈值，可以根据实际需要来进行设定，毕竟元件、焊点位置在工艺上也存在一定的允许制造误差。

作为一种可能的实现方式，根据工艺电路对比标准信息，对实时板卡工艺检测灰度图像上的电路进行电路工艺检测分析，形成电路工艺检测分析结果，包括：设定电路位置检测方差阈值，根据电路边界函数/>，在实时板卡工艺检测灰度图像上确定对应的实时电路区域，并获取实时电路区域中所有的像素灰度值，确定实时电路区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：若/>，则判断对应的电路位置不合格；若，则判断对应的焊点位置合格。

在本发明中，对电路的位置判断，在获取到对应的实时板卡上的电路区域的灰度值后，进行基于方差阈值的判断，可以有效的确定电路是否处于允许的生产位置上。

第二方面，本发明提供一种基于图像的板卡工艺检测装置，应用于第一方面所说的一种基于图像的板卡工艺检测方法，包括标准工艺板卡，用于进行信息提取，提供工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息；图像采集单元，用于获取标准工艺板卡的图像数据和实时板卡工艺检测图像数据；工艺检测分析单元，用于获取图像采集单元采集的标准工艺板卡的图像数据，进行工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息的提取，用于获取实时板卡工艺检测图像数据，并结合工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息进行板卡工艺检测，形成板卡工艺检测判断结果。

在本发明中，该装置通过标准工艺板卡提供用于进行实时板卡工艺图像数据对比的标准参考数据，并利用图像采集单元对标准板卡的标准对比特征数据进行提取，同时实时获取板卡工艺的实时图像数据，利用工艺检测分析单元来进行实时工艺质量的分析检测。三个装置单元线形成紧密的工艺检测***，为高效且准确的完成板卡工艺检测提供了重要的物质基础。

本发明提供的一种基于图像的板卡工艺检测方法及装置的有益效果有：

该方法通过利用标准板卡建立起工艺检测内容的标准参考数据，进而为后续进行实时板卡在线检测提供了准确的检测对比参考，同时工艺检测结合板卡的图像特点，从板卡上的元件和线路的位置特征方面进行工艺检测，快速高效的完成对板卡工艺是否合格的判断，一方面充分达到利用简单的特征数据实现对板卡工艺质量点的准确把控，另一方面简化了数据分析的复杂度，提高了工艺检测的效率，进而大大提高板卡的生产效率。

该装置通过标准工艺板卡提供用于进行实时板卡工艺图像数据对比的标准参考数据，并利用图像采集单元对标准板卡的标准对比特征数据进行提取，同时实时获取板卡工艺的实时图像数据，利用工艺检测分析单元来进行实时工艺质量的分析检测。三个装置单元线形成紧密的工艺检测***，为高效且准确的完成板卡工艺检测提供了重要的物质基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的基于图像的板卡工艺检测方法的步骤图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

板卡是印制电路板（简称PCB板）的一种，制作时带有插芯，可以***计算机的主电路板（主板）的插槽中，用来控制硬件的运行，比如显示器、采集卡等设备，安装驱动程序后，即可实现相应的硬件功能。

在板卡的生产中板卡会经过多道不同的工序来完成生产加工，而每一道工序的质量也会对下一道工序产生影响。因而需要对每道工序质量进行严格把控。对于板卡工艺来说，焊接工艺和线路的连接工艺是最重要的工艺工序之一，目前对于焊接和线路连接的工艺检测主要还是靠人工在制作工程中或者制作后进行检验，这种方式耗费大量的时间和人力，降低了生产的效率。同时，由于人工检测存在人因因素，存在一定的检测误差。目前，也有一些利用工装模块来进行检测的方式，但都没有实质性的提高检测的效率和质量。

参考图1，本发明实施例提供一种基于图像的板卡工艺检测方法，该方法通过利用标准板卡建立起工艺检测内容的标准参考数据，进而为后续进行实时板卡在线检测提供了准确的检测对比参考，同时工艺检测结合板卡的图像特点，从板卡上的元件和线路的位置特征方面进行工艺检测，快速高效的完成对板卡工艺是否合格的判断，一方面充分达到利用简单的特征数据实现对板卡工艺质量点的准确把控，另一方面简化了数据分析的复杂度，提高了工艺检测的效率，进而大大提高板卡的生产效率。

基于图像的板卡工艺检测方法具体包括以下步骤：

S1：获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡元件信息提取，形成工艺元件对比标准信息。

获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡元件信息提取，形成工艺元件对比标准信息，包括：获取标准工艺板卡图像，并进行灰度处理，形成标准工艺板卡灰度图像；在标准工艺板卡灰度图像上建立将板卡图像信息处于第一象限的参考坐标系；在参考坐标系下，获取元件位置信息，形成板卡元件标准位置信息；在参考坐标系下，获取焊点位置信息，形成板卡焊点标准位置信息；在参考坐标系下，获取元件焊点质量信息，形成板卡焊点标准质量信息；结合板卡元件标准位置信息、板卡焊点标准位置信息以及板卡焊点标准质量信息，形成工艺元件对比标准信息。

工艺元件对比标准信息的提取，主要是获取到板卡上进行焊接的元件的位置信息、每个元件对应的焊点位置信息以及焊点的焊接质量信息。元件位置信息决定了元件的位置知否处于板卡上预设的安装位置上，元件位置的正确性决定了后期进行引脚焊接的质量以及与电路连接的质量。焊点位置信息决定元件引脚的焊点位置是否处于板卡的预设焊接位置上，焊点的正确性能够充分的保证焊接的质量以及焊接的可靠性。焊接的质量信息决定了焊点是否满足预设的焊接要求，避免焊点出现虚焊、脱焊等焊接缺陷而造成后期板卡的功能和质量存在缺陷的情况。

在参考坐标系下，获取元件位置信息，形成板卡元件标准位置信息，包括：根据标准工艺板卡灰度图像上标记的元件点位，确定元件在参考坐标系下的元件标记点坐标；设定元件灰度阶跃阈值，以元件标记点坐标的灰度值为基准，向四周扩展，依次获取相邻的像素灰度值之差，并进行以下判断：若相邻的像素灰度值之差未超过元件灰度阶跃阈值，则继续向周围扩展获取相邻的像素灰度值之差；若相邻的像素灰度值之差超过元件灰度阶跃阈值，则将相邻的像素中离元件标记点最近的像素确定为元件边界像素；获取所有元件边界像素，根据所有元件边界像素的坐标信息，并根据坐标信息建立对应元件的元件边界函数，其中，n表示板卡上元件的编号。

对板卡元件位置信息的提取这里采用基于图像灰度数据表征的方式。利用灰度数据在预设的阶跃阈值下进行范围判断，这里首先利用了标准板卡上对元件位置的标记信息，能够快速的进行元件的初步位置锁定，大大降低了基于图像数据进行位置检索的工作量。对于元件灰度阶跃阈值来说，其根据不同的元件类型以及位置来进行调整设定，以保证通过孕检灰度阶跃阈值能够准确的确定每个对应的元件位置信息，获取到的元件边界函数即划定了元件的位置区域，也确定了元件的站位大小信息，充分获取到了用于元件工艺位置检验的对比标准数据。

在参考坐标系下，获取焊点位置信息，形成板卡焊点标准位置信息，包括：根据标准工艺板卡灰度图像上标记的焊点点位，确定元件焊点在参考坐标系下的焊点标记点坐标；设定焊点边界灰度变化阈值，确定每个元件点位到对应焊点点位的方向，并标定为初始边界获取方向；对元件对应的每个焊点进行以下焊点边界坐标的分析提取：在初始边界获取方向上，从元件边界函数所确定的坐标点开始，沿元件点位到对应焊点的焊点点位方向依次获取相邻像素的灰度值之差：若灰度值之差不超过焊点边界灰度变化阈值，则继续在初始边界获取方向上获取相邻像素的灰度值之差进行对比；若灰度值之差超过焊点边界灰度变化阈值，则将对应的相邻像素中靠近焊点点位的像素确定为初始焊点边界像素；以初始焊点边界像素为起始像素，以与垂直初始边界获取方向的方向为初始搜索方向，依次获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比：若灰度值之差不超过焊点边界灰度变化阈值，则调整搜索方向继续获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比；若灰度值之差超过焊点边界灰度变化阈值，则标定相邻的像素中在前获取的像素为焊点边界像素，并继续沿搜索方向继续获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比；获取初始焊点边界像素和所有焊点边界像素的坐标信息，并根据坐标信息建立元件对应的每个焊点的焊点边界函数/>，其中，i表示编号为n的元件对应的焊点的编号。

对焊点位置信息的获取，一方面考虑焊点是每个元件的引脚上的处理工艺，因而可以基于元件的位置信息来对对应的焊点位置信息进行获取，另一方面焊点由于一般为非平面类的体型结构，因而在焊点上所表现的灰度数据其区域内的灰度值具有较大的变化，但是在焊点的边缘与板卡环境的灰度差值由于都是位于板卡平面上，因而差值具有相对的稳定性和易区分性。因此，在对焊点边界信息进行提取时，首先要找到边界上的任意一点，然后根据这个初始的边界点进行基于差值的扩散搜寻，进而获得合理的焊点边界信息。这里，对于初始边界点的确定就参考了标准板卡上标定的焊点点位和元件点位，在两者的连线上按照方向进行搜寻，避免直接定位到焊点内部搜寻因为焊点内部相邻像素灰度差值变化巨大而产生对焊点边界的误判。

在参考坐标系下，获取元件焊点质量信息，形成板卡焊点标准质量信息，包括：设定质量评定角度步长α，以每个焊点的焊点标记点坐标为基础点，以参考坐标系的第一坐标轴为角度起始轴，根据质量评定角度步长α确定绕焊点标记点坐标的分角线；在焊点边界函数所划定的范围内，获取每条分角线上的平均灰度变化值/>，其中，k表示编号为n的元件对应的编号为i的焊点上编号为k的分角线对应的平均灰度变化值；结合每个焊点的所有平均灰度变化值，形成板卡焊点标准质量信息。

考虑焊点位置进能够表现焊点工艺上焊接位置的正确与否，并不能完全反应焊点的焊接质量，因而需要对焊点的焊接质量进行基于图像信息的进一步提取。这里，利用标准的焊点其焊接质量能够表达在焊点内沿确定方向的灰度变化值上，所以通过以焊点的标记点坐标为参考建立多个方向上的灰度变化参考值，为后续实时板卡的焊点质量评估提供对比参考数据。对于质量评定角度步长，可以根据实际需要进行设定，比如考虑某些焊点的重要程度、焊点的位置情况等。

S2：获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡电路信息提取，形成工艺电路对比标准信息。

获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡电路信息提取，形成工艺电路对比标准信息，包括：设定电路灰度参考范围[，/>]，其中，/>为电路灰度参考范围的最小灰度值，/>为电路灰度参考范围的最大灰度值；在标准工艺板卡灰度图像中获取除所有元件边界函数/>和所有焊点边界函数/>所划定的区域内的灰度信息外属于电路灰度参考范围[/>，/>]的像素坐标，确定为电路像素坐标；对所有的电路像素坐标进行基于封闭区域的边界坐标提取，形成每条电路的电路边界函数，其中，v表示板卡上电路的编号。

电路也是板卡上重要的工艺对象。对于电路来说，由于处于板卡的同一平面上，因而具有稳定的灰度值范围，通过对基于参考范围在板卡灰度图像数据上进行区域的提取，能够准确的获得每条电路的位置信息。考虑每条电路在位置信息上表现为独立的封闭区域，因而基于封闭区域分别建立对应的边界信息，进而准确表征电路的工艺检测数据。

S3：获取实时板卡工艺检测图像数据，并根据工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息，分别进行板卡元件和板卡电路的合格性分析，形成板卡工艺检测分析结果数据。

获取实时板卡工艺检测图像数据，并根据工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息，分别进行板卡元件和板卡电路的合格性分析，形成板卡工艺检测分析结果数据，包括：获取实时板卡工艺检测图像，并进行灰度处理，形成实时板卡工艺检测灰度图像，建立与参考坐标系位置原点和方向均相同的实时坐标系；根据板卡元件标准位置信息和板卡焊点标准位置信息，对实时板卡工艺检测灰度图像上的元件和焊点进行位置工艺检测分析，形成位置工艺检测分析结果；根据板卡焊点标准位置信息，对实时板卡工艺检测灰度图像上的焊点进行质量工艺检测分析，形成质量工艺检测分析结果。

对板卡工艺的检测主要是元件、焊点以及电路的位置检查，以及焊点的质量情况的检查。结合标准的板卡元件标准位置信息、板卡焊点标准位置信息、板卡焊点标准位置信息以及工艺电路对比标准信息，能够快速的对比分析出板卡的工艺情况，进而实现对板卡生产质量的有效把控。

根据板卡元件标准位置信息、板卡焊点标准位置信息以及板卡焊点标准位置信息，对实时板卡工艺检测灰度图像上的元件和焊点进行工艺检测分析，形成元件工艺检测分析结果，包括：设定元件位置检测方差阈值，根据每个元件边界函数/>，定位在实时板卡工艺检测灰度图像上对应的实时元件区域，并获取实时元件区域中所有的像素灰度值，确定实时元件区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：若/>，则判断对应的元件位置不合格；若/>，则判断对应的元件位置合格；设定焊点位置检测方差阈值/>，根据每个焊点边界函数/>，定位在实时板卡工艺检测灰度图像上对应的实时焊点区域，并获取实时焊点区域中所有的像素灰度值，确定实时焊点区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：若/>，则判断对应的焊点位置不合格；若/>，则判断对应的焊点位置合格；获取实时焊点区域，并以焊点标记点坐标为基础，确定实时焊点区域内与分角线对应的实时分角线的实时平均灰度变化值/>；设定相对灰度变化阈值和变化数量占比阈值β，并进行以下分析判断：若存在的实时分角线的数量占比不超过变化数量占比阈值β，则确定对应的焊点质量不合格；若存在/>的实时分角线的数量占比超过变化数量占比阈值β，则确定对应的焊点质量合格。

对板卡上元件的位置、焊点的位置以及焊点的质量，考虑将实时板卡工艺图像建立与标准板卡一样的参考坐标系，这样，就可以利用标准板卡上提取的元件位置信息、焊点位置信息以及焊点质量信息对应性的获取区域相同的实时像素的灰度数据，进而进行工艺检测的判断。可以理解的是，如果在利用标准板卡提取的实时位置区域上的灰度数据存在方差偏离度较大，那么可以认为元件的位置或者焊点的位置存在较大的偏离，造成实时区域位置上获取的灰度值有一部分并非元件或者焊点的灰度值。对于焊点质量则根据灰度变化值在各个方向上的偏差来确定，可以有效的保证判断的准确性。当然，对于判断的方差阈值，可以根据实际需要来进行设定，毕竟元件、焊点位置在工艺上也存在一定的允许制造误差。

根据工艺电路对比标准信息，对实时板卡工艺检测灰度图像上的电路进行电路工艺检测分析，形成电路工艺检测分析结果，包括：设定电路位置检测方差阈值，根据电路边界函数/>，在实时板卡工艺检测灰度图像上确定对应的实时电路区域，并获取实时电路区域中所有的像素灰度值，确定实时电路区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：若/>，则判断对应的电路位置不合格；若/>，则判断对应的焊点位置合格。

对电路的位置判断，在获取到对应的实时板卡上的电路区域的灰度值后，进行基于方差阈值的判断，可以有效的确定电路是否处于允许的生产位置上。

S4：根据板卡工艺检测分析结果数据，形成板卡工艺检测判断结果。

对于判断结果中不合格的情况，在输出不合格结果的同时，提供对应的元件编号、焊点编号或者电路编号，以方面进行后续的工艺生产调整。

本发明还提供过一种基于图像的板卡工艺检测装置，该装置采用本发明提供的基于图像的板卡工艺检测方法，包括标准工艺板卡，用于进行信息提取，提供工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息；图像采集单元，用于获取标准工艺板卡的图像数据和实时板卡工艺检测图像数据；工艺检测分析单元，用于获取图像采集单元采集的标准工艺板卡的图像数据，进行工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息的提取，用于获取实时板卡工艺检测图像数据，并结合工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息进行板卡工艺检测，形成板卡工艺检测判断结果。

该装置通过标准工艺板卡提供用于进行实时板卡工艺图像数据对比的标准参考数据，并利用图像采集单元对标准板卡的标准对比特征数据进行提取，同时实时获取板卡工艺的实时图像数据，利用工艺检测分析单元来进行实时工艺质量的分析检测。三个装置单元线形成紧密的工艺检测***，为高效且准确的完成板卡工艺检测提供了重要的物质基础。

综上所述，本发明实施例提供的基于图像的板卡工艺检测方法及装置的有益效果有：

该方法通过利用标准板卡建立起工艺检测内容的标准参考数据，进而为后续进行实时板卡在线检测提供了准确的检测对比参考，同时工艺检测结合板卡的图像特点，从板卡上的元件和线路的位置特征方面进行工艺检测，快速高效的完成对板卡工艺是否合格的判断，一方面充分达到利用简单的特征数据实现对板卡工艺质量点的准确把控，另一方面简化了数据分析的复杂度，提高了工艺检测的效率，进而大大提高板卡的生产效率。

该装置通过标准工艺板卡提供用于进行实时板卡工艺图像数据对比的标准参考数据，并利用图像采集单元对标准板卡的标准对比特征数据进行提取，同时实时获取板卡工艺的实时图像数据，利用工艺检测分析单元来进行实时工艺质量的分析检测。三个装置单元线形成紧密的工艺检测***，为高效且准确的完成板卡工艺检测提供了重要的物质基础。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a, b, c, a-b, a-c, b-c, 或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM）、随机存取存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种基于图像的板卡工艺检测方法，其特征在于，包括：

获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡元件信息提取，形成工艺元件对比标准信息；

获取所述标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡电路信息提取，形成工艺电路对比标准信息；

获取实时板卡工艺检测图像数据，并根据所述工艺元件对比标准信息和所述工艺电路对比标准信息，分别进行板卡元件和板卡电路的合格性分析，形成板卡工艺检测分析结果数据；

根据所述板卡工艺检测分析结果数据，形成板卡工艺检测判断结果；

其中，获取标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡元件信息提取，形成工艺元件对比标准信息，包括：获取所述标准工艺板卡图像，并进行灰度处理，形成标准工艺板卡灰度图像；在所述标准工艺板卡灰度图像上建立将板卡图像信息处于第一象限的参考坐标系；在所述参考坐标系下，获取元件位置信息，形成板卡元件标准位置信息：根据所述标准工艺板卡灰度图像上标记的元件点位，确定元件在所述参考坐标系下的元件标记点坐标；设定元件灰度阶跃阈值，以所述元件标记点坐标的灰度值为基准，向四周扩展，依次获取相邻的像素灰度值之差，并进行以下判断：若相邻的像素灰度值之差未超过所述元件灰度阶跃阈值，则继续向周围扩展获取相邻的像素灰度值之差；若相邻的像素灰度值之差超过所述元件灰度阶跃阈值，则将相邻的像素中离所述元件标记点最近的像素确定为元件边界像素；获取所有所述元件边界像素，根据所有所述元件边界像素的坐标信息，并根据坐标信息建立对应元件的元件边界函数，其中，n表示板卡上元件的编号；

在所述参考坐标系下，获取焊点位置信息，形成板卡焊点标准位置信息：根据所述标准工艺板卡灰度图像上标记的焊点点位，确定元件焊点在所述参考坐标系下的焊点标记点坐标；设定焊点边界灰度变化阈值，确定每个元件点位到对应焊点点位的方向，并标定为初始边界获取方向；对元件对应的每个焊点进行以下焊点边界坐标的分析提取：在所述初始边界获取方向上，从元件边界函数所确定的坐标点开始，沿所述元件点位到对应焊点的所述焊点点位方向依次获取相邻像素的灰度值之差：若灰度值之差不超过所述焊点边界灰度变化阈值，则继续在所述初始边界获取方向上获取相邻像素的灰度值之差进行对比；若灰度值之差超过所述焊点边界灰度变化阈值，则将对应的相邻像素中靠近所述焊点点位的像素确定为初始焊点边界像素；以所述初始焊点边界像素为起始像素，以与垂直所述初始边界获取方向的方向为初始搜索方向，依次获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比：若灰度值之差不超过所述焊点边界灰度变化阈值，则调整搜索方向继续获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比；若灰度值之差超过所述焊点边界灰度变化阈值，则标定相邻的像素中在前获取的像素为焊点边界像素，并继续沿搜索方向继续获取新的像素进行相邻像素的灰度值之差的对比；获取所述初始焊点边界像素和所有所述焊点边界像素的坐标信息，并根据坐标信息建立元件对应的每个焊点的焊点边界函数/>，其中，i表示编号为n的元件对应的焊点的编号；

在所述参考坐标系下，获取元件焊点质量信息，形成板卡焊点标准质量信息：设定质量评定角度步长α，以每个焊点的焊点标记点坐标为基础点，以所述参考坐标系的第一坐标轴为角度起始轴，根据所述质量评定角度步长α确定绕所述焊点标记点坐标的分角线；在所述焊点边界函数所划定的范围内，获取每条所述分角线上的平均灰度变化值/>，其中，k表示编号为n的元件对应的编号为i的焊点上编号为k的所述分角线对应的平均灰度变化值；结合每个焊点的所有所述平均灰度变化值，形成所述板卡焊点标准质量信息；

结合所述板卡元件标准位置信息、板卡焊点标准位置信息以及所述板卡焊点标准质量信息，形成所述工艺元件对比标准信息；

获取所述标准工艺板卡图像数据，并进行基于工艺的板卡电路信息提取，形成工艺电路对比标准信息，包括：设定电路灰度参考范围[，/>]，其中，/>为所述电路灰度参考范围的最小灰度值，/>为所述电路灰度参考范围的最大灰度值；在所述标准工艺板卡灰度图像中获取除所有所述元件边界函数/>和所有所述焊点边界函数所划定的区域内的灰度信息外属于所述电路灰度参考范围[/>，/>]的像素坐标，确定为电路像素坐标；对所有的所述电路像素坐标进行基于封闭区域的边界坐标提取，形成每条电路的电路边界函数/>，其中，v表示板卡上电路的编号；

获取实时板卡工艺检测图像数据，并根据所述工艺元件对比标准信息和所述工艺电路对比标准信息，分别进行板卡元件和板卡电路的合格性分析，形成板卡工艺检测分析结果数据，包括：

获取实时板卡工艺检测图像，并进行灰度处理，形成实时板卡工艺检测灰度图像，建立与所述参考坐标系位置原点和方向均相同的实时坐标系；

根据所述板卡元件标准位置信息、所述板卡焊点标准位置信息以及所述板卡焊点标准位置信息，对所述实时板卡工艺检测灰度图像上的元件和焊点进行工艺检测分析，形成元件工艺检测分析结果；

设定元件位置检测方差阈值，根据每个所述元件边界函数/>，定位在所述实时板卡工艺检测灰度图像上对应的实时元件区域，并获取所述实时元件区域中所有的像素灰度值，确定所述实时元件区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：若/>，则判断对应的元件位置不合格；若/>，则判断对应的元件位置合格；设定焊点位置检测方差阈值/>，根据每个所述焊点边界函数/>，定位在所述实时板卡工艺检测灰度图像上对应的实时焊点区域，并获取所述实时焊点区域中所有的像素灰度值，确定所述实时焊点区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：若/>，则判断对应的焊点位置不合格；若/>，则判断对应的焊点位置合格；获取所述实时焊点区域，并以所述焊点标记点坐标为基础，确定所述实时焊点区域内与所述分角线对应的实时分角线的实时平均灰度变化值/>；设定相对灰度变化阈值/>和变化数量占比阈值β，并进行以下分析判断：若存在/>的所述实时分角线的数量占比不超过所述变化数量占比阈值β，则确定对应的焊点质量不合格；若存在/>的所述实时分角线的数量占比超过所述变化数量占比阈值β，则确定对应的焊点质量合格；

根据所述工艺电路对比标准信息，对所述实时板卡工艺检测灰度图像上的电路进行电路工艺检测分析，形成电路工艺检测分析结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像的板卡工艺检测方法，其特征在于，所述根据所述工艺电路对比标准信息，对所述实时板卡工艺检测灰度图像上的电路进行电路工艺检测分析，形成电路工艺检测分析结果，包括：

设定电路位置检测方差阈值，根据所述电路边界函数/>，在所述实时板卡工艺检测灰度图像上确定对应的实时电路区域，并获取所述实时电路区域中所有的像素灰度值，确定所述实时电路区域对应的区域灰度方差/>，并进行以下判断：

若，则判断对应的电路位置不合格；

若，则判断对应的焊点位置合格。

3.一种基于图像的板卡工艺检测装置，采用权利要求1-2任意一项所述基于图像的板卡工艺检测方法，其特征在于，包括：

标准工艺板卡，用于进行信息提取，提供工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息；

图像采集单元，用于获取所述标准工艺板卡的图像数据和实时板卡工艺检测图像数据；

工艺检测分析单元，用于获取所述图像采集单元采集的所述标准工艺板卡的图像数据，进行工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息的提取，用于获取实时板卡工艺检测图像数据，并结合工艺元件对比标准信息和工艺电路对比标准信息进行板卡工艺检测，形成板卡工艺检测判断结果。