印刷電路板缺陷檢測的實際應用

向森

（寧夏弘德包裝材料有限公司，寧夏吳忠，751100）

1 AOl系統特性

1.1 圖像信息數據的高效提取

AOI系統在新時代背景之下可以非常有效的滿足當下各種PCB板的故障檢測，非常重要的一個原因就是系統可以非常高效的提取電路板上的圖像信息，但是在提取信息的時候，圖像會出現噪點，類似于在拍攝相片的時候，由于相機內部電路以及環境噪音或是感光元件本身不穩定等因素，在照片的顏色比較深的地方，我們可以看到一些閃亮的小白點，而這會比較影響一些具有高精度識別要求的圖像，這就要求系統在進行識別的時候需要盡量減少圖像噪點，這些要求可以通過系統算法來實現[1]。但是值得注意的是，單單進行算法的改造是不行的，因為通過實驗發現，增強了系統算法的同時，并不能很好的控制噪點，其依舊會比較明顯的存在，但這個時候如果再進行控制，圖像就會出現失真，也就是圖像本身會出現問題。例如有的圖像的色彩會很不均勻，并且在一些位置出現類似馬賽克一樣的模糊現象，這會非常影響后面的故障檢測過程。并且也會給工程人員造成輔導，延誤檢測過程。

因此，為了避免圖像品質下降等問題的出現，我們可以在系統提取圖像的時候預先進行色彩處理，可以降低圖像的色值，使得圖片看起來會干凈一些，并且在這個時候，我們需要對重點檢測位置進行標注，對于一些非關鍵位置或者說憑借經驗判斷一定不會出現問題的位置，可以進行切割廢除，當然，切割廢除的位置不能太大，太大了也會影響整體變得成像質量，但是也不能太小，太小了就是去了去除圖像的意義，并且有主意不能去除關鍵位置，雖然一些地方缺失沒有線路，但是這些位置是預留位置，并且后期要求較高，不可忽略。綜合考慮位置的不同之后，確定去除位置，可以有效的降低噪點，進而可以實現比較優質的圖像提取，然后把這些圖像傳遞給系統[2]，系統就可以進行比較好的對比，進而進行故障檢測了。

1.2 圖像信息的多種比較方法

PCB系統在進行缺陷檢測的時候有多種比較方法，比較傳統的方法就是預先準備一張和檢測線路板型號相同的標準參考圖片，而這張標準參考圖片上有著這種型號線路板的標準信息，然后系統會把已經提取到的圖像和預設圖像進行對比，進而找到其中存在的問題。這個過程中工作人員可以非常清晰明確的看到受檢線路板存在的缺陷，但是值得注意的是，在進行這種對比之前，一定要有較好的預設圖像，以及通過上面的方法提取到的受檢線路板的圖像質量也一定要好，不能有太多的噪點。但是即使這樣，最大的困難其實是如何把圖像進行準確的定位，因為需要對比，所以對于圖像位置的準確度就要求較高，如果沒有很好的定位，系統依舊會檢測出受檢線路板的各種缺陷，生成一份含有錯誤的總結報告，但是在這份報告當中，很多檢測出來的缺陷并不是真實線路板上存在的，這就給后續的復檢帶來了很大的麻煩，工程人員也很難判斷究竟是真的線路板問題還是因為定位不準確而出現的錯誤報告。但是由于這種方法操作起來簡單，所以適配的電路板型號眾多，很多工廠的技術人員把這種方法是作為首要方法在應用的，從而使得這種方法在PCB板檢測中有比較廣泛的使用，并且在一些工廠當中，利用這種方法也是最節約成本的。

2 AOl系統檢測的新嘗試

前面我們已經對檢測的方式方法進行了比較詳細的討論，這些方法都有各自的優點，但同時也不可避免的存在缺陷。但其在實際中，我們知道，一塊PCB如果存在問題，不管是什么問題，都是需要進行處理的，所以在運用AOI系統進行檢測的時候，不一定非要非常全面細致的檢測出這塊線路板的所有問題，可以利用系統優先確定有問題的線路板，把這些線路板確定下來的時候，其實已經可以確定一部分問題了，并且在這個過程中可以對線路板進行分類，為后面的檢測打好基礎。也就是說，可以利用AOI系統首先關注線路板的一些關鍵元素，比如形態、大小尺寸、物理屬性以及材料等元素，在系統檢測的時候首先對這些信息進行檢測，如果這些信息存在問題，那這塊線路板就一定是有問題的，于是可以轉入下面的檢測，一般就是預設圖像的檢測方法，這種方法操作簡單。這樣經過兩次檢測，可以更好的分離出一定存在問題的線路板，從而提升效率。

在這個過程中需要注意的是，一定要準備好預設的圖像，根據受檢線路板的型號選擇準確的形態和大小，并且在AOI系統提取了線路板的圖像之后，需要首先對圖像進行一些優化，避免前面提到過的問題，當然，一定要注意預設圖片的定位[3]。然后就可以進行對比了，一些應該是直線的位置是不是足夠直，一些本應是矩形的位置是不是真的是矩形，這種差別系統可以很好的檢測出來，從而確定有問題的線路板。在確定了這些線路板有問題之后，可以進行故障維修，然后相關工程人員一定要作好記錄，一些線路板不需要重復檢測，表面比較簡單，問題比較常規的線路板，是可以比較高效的進行處理的。

3 系統檢測的缺陷種類

利用以上的檢測缺陷的方法，我們會得到很多系統信息，在這些系統信息中，會確定線路板具體的問題。在進行與預設圖像對比的時候，如果我們實際得到的信息比預設信息少，那我們就認為這塊線路板可能存在短路、破損、斷線以及腐蝕的缺陷[4]。例如，如果接受對比的位置和預設參考位置不一致，偏左或者偏右，這種缺陷叫做空洞；如果接受對比的位置偏上或者偏下，這種缺陷叫做破損；如果分不清哪個是受檢位置哪個是預設位置，此時我們就認為線路板存在腐蝕的問題了，而這種問題一般并不多，更多的時候是線路板的線路本身有問題，有的地方斷開了，有的地方過度連接了，而且由于線路板本身材料的問題，一些位置會出現塌陷，這些問題都會出現在一般的PCB板當中。

圖1 待檢PCB缺陷的標定

如果我們實際得到的信息比預設的多，那我們就認為這塊線路板可能存在大小不合適、材料體積不合適的問題，就會出現線路板沒有充分連接、焊接材料外溢、焊接材料堆積以及線路插孔缺失的缺陷。例如，如果接受對比的位置和預設對比的位置的線路雖然有很多重合，但是外圍線路確是有很多靠左或者靠右的現象，這個時候我們認為線路板存在過度連接的現象，有可能在實際使用中出現短路的問題；如果線路板外圍線路出現冗余，就有可能是焊接材料使用過多；如果外圍線路出現溢出，就可能是焊接材料堆積；如果外圍線路模糊缺失，這有可能是線路板的線路斷開了或者缺失了一些焊接位置。

在利用以上提到的新方法檢測線路板問題的時候，可以簡單高效地處理問題線路板，并且在這種方法的檢測之下，可以很好的檢測出線路板的一些非常微小的問題，而且可以對這種微小的問題進行精確的定位，處理速度也很快。并且對于工程人員來說，整個過程沒有比較復雜的操作，不需要復檢；對于系統來說，也沒有增加數據的處理時間，在系統進行運算的時候，可以實現短時高效，并且精準度變好了之后，一定程度上會直接減輕工廠的成本，可以給客戶更好的服務，提升行業的整體效能，使得行業朝著比較良好的趨勢發展。