[發(fā)明專利]基于快速幾何對準(zhǔn)的PCB表面缺陷檢測方法及裝置

有效

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• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108765416B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃靖;李俊男;陳小勇;李建興;羅堪;劉麗桑
• 申請（專利權(quán)）人: 福建工程學(xué)院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T3/40;G01N21/88
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 王曉彬

1.一種基于快速幾何對準(zhǔn)的PCB表面缺陷檢測方法，采用機(jī)器視覺檢測PCB表面缺陷，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，運(yùn)動平臺將待測PCB運(yùn)送至待檢測區(qū)域，圖像采集系統(tǒng)對待測PCB進(jìn)行待測圖像采集，并將待測圖像傳輸至上位機(jī)；

步驟二，上位機(jī)對待測圖像進(jìn)行預(yù)處理，采用K近鄰均值濾波法進(jìn)行圖像平滑濾波；用加權(quán)平均法進(jìn)行圖像灰度化；采用直方圖均衡化方法增強(qiáng)圖像對比度，強(qiáng)化圖像邊緣，突出圖像細(xì)節(jié)；

步驟三，PCB圖像定位

三-1，從標(biāo)準(zhǔn)圖像中通過SURF算法提取標(biāo)準(zhǔn)特征點(diǎn)；

三-2，通過標(biāo)定將運(yùn)動平臺的機(jī)械誤差轉(zhuǎn)換為像素誤差，根據(jù)機(jī)械誤差的闕值范圍確定像素誤差闕值范圍；

三-3，從待測圖像中通過SURF算法提取待測特征點(diǎn)；

三-4，通過SURF算法對標(biāo)準(zhǔn)特征點(diǎn)與待測特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到匹配的特征點(diǎn)對；

三-5，計算三-4中特征點(diǎn)對的歐氏距離；

三-6，通過三-2中像素誤差對三-5中各特征點(diǎn)對的歐氏距離進(jìn)行判定，歐氏距離不滿足像素誤差闕值范圍的特征點(diǎn)對為無效匹配，滿足像素誤差闕值范圍的特征點(diǎn)對為有效匹配；

三＝7，將篩選出的有效匹配的特征點(diǎn)對采用最小二乘法計算待測圖像相對標(biāo)準(zhǔn)圖像的變換矩陣H：

三-8，提取變換矩陣H的h₂、h₅確定待測圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的相對坐標(biāo)位置關(guān)系；完成待測圖像中PCB的定位；

步驟四，上位機(jī)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行缺陷識別；

步驟五，上位機(jī)將缺陷識別結(jié)果輸出至人機(jī)界面。

2.一種基于快速幾何對準(zhǔn)的大面積PCB表面缺陷檢測方法，其特征在于采用多區(qū)域分時視覺檢測，完成大面積PCB表面缺陷檢測；具體步驟如下：

步驟Ⅰ，運(yùn)動平臺將大面積PCB運(yùn)送至待檢測區(qū)域，圖像采集系統(tǒng)對待測大面積PCB進(jìn)行分塊攝像，獲取多個待測分塊圖像，并將所有待測分塊圖像傳輸至上位機(jī)；

步驟Ⅱ，上位機(jī)對待測分塊圖像進(jìn)行預(yù)處理，采用K近鄰均值濾波法進(jìn)行圖像平滑濾波；用加權(quán)平均法進(jìn)行圖像灰度化；采用直方圖均衡化方法增強(qiáng)圖像對比度，強(qiáng)化圖像邊緣，突出圖像細(xì)節(jié)；

步驟Ⅲ，PCB分塊圖像定位

三-1，從標(biāo)準(zhǔn)分塊圖像中通過SURF算法提取標(biāo)準(zhǔn)特征點(diǎn)；

三-2，通過標(biāo)定將運(yùn)動平臺的機(jī)械誤差轉(zhuǎn)換為像素誤差，根據(jù)機(jī)械誤差的闕值范圍確定像素誤差闕值范圍；

三-3，從待測分塊圖像中通過SURF算法提取待測特征點(diǎn)；

三-4，通過SURF算法對標(biāo)準(zhǔn)特征點(diǎn)與待測特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到匹配的特征點(diǎn)對；

三-5，計算三-4中特征點(diǎn)對的歐氏距離；

三-6，通過三-2中像素誤差對三-5中各特征點(diǎn)對的歐氏距離進(jìn)行判定，歐氏距離不滿足像素誤差闕值范圍的特征點(diǎn)對為無效匹配，滿足像素誤差闕值范圍的特征點(diǎn)對為有效匹配；

三＝7，將篩選出的有效匹配的特征點(diǎn)對采用最小二乘法計算待測分塊圖像相對標(biāo)準(zhǔn)圖像的變換矩陣H：

三-8，提取變換矩陣H的h₂、h₅確定待測分塊圖像與標(biāo)準(zhǔn)分塊圖像的相對坐標(biāo)位置關(guān)系；完成待測分塊圖像中PCB的定位；

步驟Ⅳ，上位機(jī)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對每張待測分塊圖像進(jìn)行缺陷識別；

步驟Ⅴ，待測分塊圖像拼接，利用比值匹配法，選取一副待測分塊圖像重疊部分中間隔特定值的兩列上的部分像素，將兩列上的像素比值作為模板，在其它待測分塊圖像中搜索，最佳匹配的待測分塊圖像即為相鄰分塊；

步驟Ⅵ，圖像融合，根據(jù)步驟Ⅴ中拼接結(jié)果，將所有待測分塊圖像融合成完整的待測圖像；

步驟Ⅶ，上位機(jī)將缺陷識別結(jié)果輸出至人機(jī)界面。

3.一種基于快速幾何對準(zhǔn)的PCB表面缺陷檢測裝置，其特征在于，包括運(yùn)動平臺，運(yùn)動平臺包括驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置連接絲桿模塊，絲桿模塊上設(shè)有放置待測PCB的載件臺，驅(qū)動裝置通過運(yùn)動控制器控制，絲桿模塊在驅(qū)動裝置驅(qū)動下，帶動載件臺在水平面內(nèi)移動，運(yùn)動平臺上還設(shè)有檢測載件臺到達(dá)待測區(qū)域的傳感器；包括圖像采集系統(tǒng)，圖像采集系統(tǒng)包括安裝在運(yùn)動平臺上方的工業(yè)相機(jī)，工業(yè)相機(jī)安裝C口鏡頭；圖像采集系統(tǒng)周圍安裝有光源系統(tǒng)，光源系統(tǒng)包括四組LED條狀漫反射光源，四組LED條狀漫反射光源分別從四周的固定角度對待測PCB進(jìn)行正面照射，工業(yè)相機(jī)獲取清晰的圖像；包括上位機(jī)，上位機(jī)連接所述運(yùn)動控制器、傳感器、圖像采集系統(tǒng)、光源系統(tǒng)，所述上位機(jī)內(nèi)設(shè)有圖像處理模塊。