Hough變換的PCBMark校準(zhǔn)研究

潘憶江　黃際彥　吳波　母國才

摘 要： 在現(xiàn)代電子工業(yè)中，由于電子技術(shù)的快速發(fā)展，印制電路板（PCB）在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著表面貼裝技術(shù)（SMT）的發(fā)展，PCB板上的元件密度越來越高。為了完成PCB板的制作與使用，需要對其中的PCB Mark進行定位和校準(zhǔn)，主要討論了一個基于Hough變化和最小二乘方法下的定位校準(zhǔn)方法，為多邊形的印刷電路板識別符（PCB Mark）定位校準(zhǔn)技術(shù)提供了一個新思路。

關(guān)鍵詞： 自動光學(xué)檢測； 印刷電路板識別符； 霍夫變換； 最小二乘法

中圖分類號： TN911?34； TP391.9 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）10?0141?03

Abstract： With the rapid development of electronics technology in the modern electronic industry， printed circuit board （PCB） has been widely used in various fields. At the same time， with the development of surface mount technology （SMT）， the density of components on PCB is higher and higher. In order to manufacture and use PCB， PCB Mark in PCB should be located and calibrated. A positioning and calibration method based on Hough transform and least square method is discussed in this paper for providing a new method for positioning and calibration technology of the polygon PCB Mark.

Keywords： AOI； PCB Mark； Hough transform； least square method

0 引 言

隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，在國民經(jīng)濟和國防事業(yè)中，微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。同時在微電子產(chǎn)業(yè)中，PCB 板是其中一個關(guān)鍵的部件[1]。隨著新型元器件的不斷涌現(xiàn)，對PCB板的要求越來越嚴(yán)格。由于元件密度增加，引腳距離變小，PCB板的制作會越發(fā)的困難。同時，隨著電子技術(shù)的不斷革新，PCB板幾乎都是由SMT技術(shù)生產(chǎn)的[2]。其原因是SMT技術(shù)具有高密度、焊點缺陷率低、高頻特性好、可靠性高、生產(chǎn)流程自動化等特點。

為了適應(yīng)現(xiàn)代SMT生產(chǎn)線上的檢測要求，就有必要對傳統(tǒng)的人工檢測方式進行革新。因此新型自動檢測技術(shù)有了較大發(fā)展，其中電學(xué)檢測、自動X射線檢測和自動光學(xué)檢測（Automatic Optical Inspection，AOI）是最為常用的。其中AOI因其相對其他自動檢測方法而言具有成本低、效率高、非接觸、速度快、柔性好等突出優(yōu)點，同時通過綜合圖像分析，可以對物體的尺寸和相對位置進行測量[3?4]。

在進行AOI檢測時，一個標(biāo)準(zhǔn)的檢測流程如圖1所示。從圖1中可以看出，PCB Mark校準(zhǔn)在整個檢測過程是起到至關(guān)重要的作用的，因為整個檢測中，對PCB板進行的定位，就是依靠PCB Mark實現(xiàn)的。本文采用Hough變換和最小二乘擬合直線的方法檢測PCB板中規(guī)則的多邊形PCB Mark。如圖2中是常見的PCB Mark，本文主要討論其中的三角形和正方形PCB Mark。

4 結(jié) 語

通過Hough變換和最小二乘擬合相結(jié)合的方法，可以有效地完成PCB板中的PCB Mark的定位和檢測。通過相關(guān)仿真，驗證了這一方法的有效性。因而這一方法為在PCB板自動光學(xué)缺陷檢測中提供了一定的理論依據(jù)。

致 謝：本課題受2012年廣東省數(shù)控一代機械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程專項資金入庫項目（2012B011300005）資助。

參考文獻

[1] 寇莎莎.基于AOI技術(shù)的PCB鉆孔精度檢測系統(tǒng)的研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2008.

[2] 陳臣.印刷電路板的自動光學(xué)檢測系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2010.

[3] BATHELOR B G， BRAGGINS D W. Commercial vision systems in computer vision [M]. [S.l.]： Theory and Industrial Applications， 1992： 405?452.

[4] LEI X， ERKKI O， PEKKA K. A new curve detection method： ramdomized Hough transform [J]. Pattern Recognition Letters， 1990， 11（5）： 331?338.

[5] HOUGH P V C. Method and means for recognizing complex patterns： US， 3069654 [P]. 1962?12?18.

[6] 祁寶英.運用Hough變換提高直線檢測效率[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2012，21（6）：228?231.

[7] 岳冬雪，黃新生.基于改進的多分辨率Hough變換的直線檢測方法[J].計算機仿真，2006，23（9）：76?79.

[8] 李本伍，王小華，謝君廷.一種圖像中檢測直線的快速算法[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報，2007，27（6）：67?70.

[9] 盧惠民，鄭志強.一種新的用于檢測直線的快速Hough變換[J].計算機應(yīng)用，2005，25（10）：2379?2380.

[10] 陳洪波.Hough變換及改進算法與線段檢測[D].桂林：廣西師范大學(xué)，2004.

[11] 陳國棟.Hough變換改進算法研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007.

[12] 楊蘇.基于局部分析的Hough變換形狀檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2009.

[13] 賈小勇，徐傳勝，白欣.最小二乘法的創(chuàng)立及其思想方法[J].西北大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，36（3）：507?511.

[14] 張起貴，張魁.基于最小二乘直線擬合的小目標(biāo)檢測[J].電子設(shè)計工程，2010，18（7）：176?180.

[15] 孫偉，張小瑞，唐慧強，等.Hough變換和最小二乘擬合的車道線協(xié)調(diào)檢測[J].光學(xué)工程，2011，39（10）：13?19.

摘 要： 在現(xiàn)代電子工業(yè)中，由于電子技術(shù)的快速發(fā)展，印制電路板（PCB）在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著表面貼裝技術(shù)（SMT）的發(fā)展，PCB板上的元件密度越來越高。為了完成PCB板的制作與使用，需要對其中的PCB Mark進行定位和校準(zhǔn)，主要討論了一個基于Hough變化和最小二乘方法下的定位校準(zhǔn)方法，為多邊形的印刷電路板識別符（PCB Mark）定位校準(zhǔn)技術(shù)提供了一個新思路。

關(guān)鍵詞： 自動光學(xué)檢測； 印刷電路板識別符； 霍夫變換； 最小二乘法

中圖分類號： TN911?34； TP391.9 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）10?0141?03

Abstract： With the rapid development of electronics technology in the modern electronic industry， printed circuit board （PCB） has been widely used in various fields. At the same time， with the development of surface mount technology （SMT）， the density of components on PCB is higher and higher. In order to manufacture and use PCB， PCB Mark in PCB should be located and calibrated. A positioning and calibration method based on Hough transform and least square method is discussed in this paper for providing a new method for positioning and calibration technology of the polygon PCB Mark.

Keywords： AOI； PCB Mark； Hough transform； least square method

0 引 言

隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，在國民經(jīng)濟和國防事業(yè)中，微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。同時在微電子產(chǎn)業(yè)中，PCB 板是其中一個關(guān)鍵的部件[1]。隨著新型元器件的不斷涌現(xiàn)，對PCB板的要求越來越嚴(yán)格。由于元件密度增加，引腳距離變小，PCB板的制作會越發(fā)的困難。同時，隨著電子技術(shù)的不斷革新，PCB板幾乎都是由SMT技術(shù)生產(chǎn)的[2]。其原因是SMT技術(shù)具有高密度、焊點缺陷率低、高頻特性好、可靠性高、生產(chǎn)流程自動化等特點。

為了適應(yīng)現(xiàn)代SMT生產(chǎn)線上的檢測要求，就有必要對傳統(tǒng)的人工檢測方式進行革新。因此新型自動檢測技術(shù)有了較大發(fā)展，其中電學(xué)檢測、自動X射線檢測和自動光學(xué)檢測（Automatic Optical Inspection，AOI）是最為常用的。其中AOI因其相對其他自動檢測方法而言具有成本低、效率高、非接觸、速度快、柔性好等突出優(yōu)點，同時通過綜合圖像分析，可以對物體的尺寸和相對位置進行測量[3?4]。

在進行AOI檢測時，一個標(biāo)準(zhǔn)的檢測流程如圖1所示。從圖1中可以看出，PCB Mark校準(zhǔn)在整個檢測過程是起到至關(guān)重要的作用的，因為整個檢測中，對PCB板進行的定位，就是依靠PCB Mark實現(xiàn)的。本文采用Hough變換和最小二乘擬合直線的方法檢測PCB板中規(guī)則的多邊形PCB Mark。如圖2中是常見的PCB Mark，本文主要討論其中的三角形和正方形PCB Mark。

4 結(jié) 語

通過Hough變換和最小二乘擬合相結(jié)合的方法，可以有效地完成PCB板中的PCB Mark的定位和檢測。通過相關(guān)仿真，驗證了這一方法的有效性。因而這一方法為在PCB板自動光學(xué)缺陷檢測中提供了一定的理論依據(jù)。

致 謝：本課題受2012年廣東省數(shù)控一代機械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程專項資金入庫項目（2012B011300005）資助。

參考文獻

[1] 寇莎莎.基于AOI技術(shù)的PCB鉆孔精度檢測系統(tǒng)的研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2008.

[2] 陳臣.印刷電路板的自動光學(xué)檢測系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2010.

[3] BATHELOR B G， BRAGGINS D W. Commercial vision systems in computer vision [M]. [S.l.]： Theory and Industrial Applications， 1992： 405?452.

[4] LEI X， ERKKI O， PEKKA K. A new curve detection method： ramdomized Hough transform [J]. Pattern Recognition Letters， 1990， 11（5）： 331?338.

[5] HOUGH P V C. Method and means for recognizing complex patterns： US， 3069654 [P]. 1962?12?18.

[6] 祁寶英.運用Hough變換提高直線檢測效率[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2012，21（6）：228?231.

[7] 岳冬雪，黃新生.基于改進的多分辨率Hough變換的直線檢測方法[J].計算機仿真，2006，23（9）：76?79.

[8] 李本伍，王小華，謝君廷.一種圖像中檢測直線的快速算法[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報，2007，27（6）：67?70.

[9] 盧惠民，鄭志強.一種新的用于檢測直線的快速Hough變換[J].計算機應(yīng)用，2005，25（10）：2379?2380.

[10] 陳洪波.Hough變換及改進算法與線段檢測[D].桂林：廣西師范大學(xué)，2004.

[11] 陳國棟.Hough變換改進算法研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007.

[12] 楊蘇.基于局部分析的Hough變換形狀檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2009.

[13] 賈小勇，徐傳勝，白欣.最小二乘法的創(chuàng)立及其思想方法[J].西北大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，36（3）：507?511.

[14] 張起貴，張魁.基于最小二乘直線擬合的小目標(biāo)檢測[J].電子設(shè)計工程，2010，18（7）：176?180.

[15] 孫偉，張小瑞，唐慧強，等.Hough變換和最小二乘擬合的車道線協(xié)調(diào)檢測[J].光學(xué)工程，2011，39（10）：13?19.

摘 要： 在現(xiàn)代電子工業(yè)中，由于電子技術(shù)的快速發(fā)展，印制電路板（PCB）在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著表面貼裝技術(shù)（SMT）的發(fā)展，PCB板上的元件密度越來越高。為了完成PCB板的制作與使用，需要對其中的PCB Mark進行定位和校準(zhǔn)，主要討論了一個基于Hough變化和最小二乘方法下的定位校準(zhǔn)方法，為多邊形的印刷電路板識別符（PCB Mark）定位校準(zhǔn)技術(shù)提供了一個新思路。

關(guān)鍵詞： 自動光學(xué)檢測； 印刷電路板識別符； 霍夫變換； 最小二乘法

中圖分類號： TN911?34； TP391.9 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）10?0141?03

Abstract： With the rapid development of electronics technology in the modern electronic industry， printed circuit board （PCB） has been widely used in various fields. At the same time， with the development of surface mount technology （SMT）， the density of components on PCB is higher and higher. In order to manufacture and use PCB， PCB Mark in PCB should be located and calibrated. A positioning and calibration method based on Hough transform and least square method is discussed in this paper for providing a new method for positioning and calibration technology of the polygon PCB Mark.

Keywords： AOI； PCB Mark； Hough transform； least square method

0 引 言

隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，在國民經(jīng)濟和國防事業(yè)中，微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。同時在微電子產(chǎn)業(yè)中，PCB 板是其中一個關(guān)鍵的部件[1]。隨著新型元器件的不斷涌現(xiàn)，對PCB板的要求越來越嚴(yán)格。由于元件密度增加，引腳距離變小，PCB板的制作會越發(fā)的困難。同時，隨著電子技術(shù)的不斷革新，PCB板幾乎都是由SMT技術(shù)生產(chǎn)的[2]。其原因是SMT技術(shù)具有高密度、焊點缺陷率低、高頻特性好、可靠性高、生產(chǎn)流程自動化等特點。

為了適應(yīng)現(xiàn)代SMT生產(chǎn)線上的檢測要求，就有必要對傳統(tǒng)的人工檢測方式進行革新。因此新型自動檢測技術(shù)有了較大發(fā)展，其中電學(xué)檢測、自動X射線檢測和自動光學(xué)檢測（Automatic Optical Inspection，AOI）是最為常用的。其中AOI因其相對其他自動檢測方法而言具有成本低、效率高、非接觸、速度快、柔性好等突出優(yōu)點，同時通過綜合圖像分析，可以對物體的尺寸和相對位置進行測量[3?4]。

在進行AOI檢測時，一個標(biāo)準(zhǔn)的檢測流程如圖1所示。從圖1中可以看出，PCB Mark校準(zhǔn)在整個檢測過程是起到至關(guān)重要的作用的，因為整個檢測中，對PCB板進行的定位，就是依靠PCB Mark實現(xiàn)的。本文采用Hough變換和最小二乘擬合直線的方法檢測PCB板中規(guī)則的多邊形PCB Mark。如圖2中是常見的PCB Mark，本文主要討論其中的三角形和正方形PCB Mark。

4 結(jié) 語

通過Hough變換和最小二乘擬合相結(jié)合的方法，可以有效地完成PCB板中的PCB Mark的定位和檢測。通過相關(guān)仿真，驗證了這一方法的有效性。因而這一方法為在PCB板自動光學(xué)缺陷檢測中提供了一定的理論依據(jù)。

致 謝：本課題受2012年廣東省數(shù)控一代機械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程專項資金入庫項目（2012B011300005）資助。

參考文獻

[1] 寇莎莎.基于AOI技術(shù)的PCB鉆孔精度檢測系統(tǒng)的研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2008.

[2] 陳臣.印刷電路板的自動光學(xué)檢測系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2010.

[3] BATHELOR B G， BRAGGINS D W. Commercial vision systems in computer vision [M]. [S.l.]： Theory and Industrial Applications， 1992： 405?452.

[4] LEI X， ERKKI O， PEKKA K. A new curve detection method： ramdomized Hough transform [J]. Pattern Recognition Letters， 1990， 11（5）： 331?338.

[5] HOUGH P V C. Method and means for recognizing complex patterns： US， 3069654 [P]. 1962?12?18.

[6] 祁寶英.運用Hough變換提高直線檢測效率[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2012，21（6）：228?231.

[7] 岳冬雪，黃新生.基于改進的多分辨率Hough變換的直線檢測方法[J].計算機仿真，2006，23（9）：76?79.

[8] 李本伍，王小華，謝君廷.一種圖像中檢測直線的快速算法[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報，2007，27（6）：67?70.

[9] 盧惠民，鄭志強.一種新的用于檢測直線的快速Hough變換[J].計算機應(yīng)用，2005，25（10）：2379?2380.

[10] 陳洪波.Hough變換及改進算法與線段檢測[D].桂林：廣西師范大學(xué)，2004.

[11] 陳國棟.Hough變換改進算法研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007.

[12] 楊蘇.基于局部分析的Hough變換形狀檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2009.

[13] 賈小勇，徐傳勝，白欣.最小二乘法的創(chuàng)立及其思想方法[J].西北大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，36（3）：507?511.

[14] 張起貴，張魁.基于最小二乘直線擬合的小目標(biāo)檢測[J].電子設(shè)計工程，2010，18（7）：176?180.

[15] 孫偉，張小瑞，唐慧強，等.Hough變換和最小二乘擬合的車道線協(xié)調(diào)檢測[J].光學(xué)工程，2011，39（10）：13?19.