[发明专利]线路板蚀刻边缘检测及蚀刻因子测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及线路板检测方法，涉及用显微摄像机获取被测线路板直线的图像来检测线路板蚀刻边缘，蚀刻因子测量方法。

背景技术

集成电路(IC)芯片的微型化，给印刷电路板(PCB)的制作提出了线宽密集化、层数多层化的更高要求。PCB上密集的平行直线的线宽，若蚀刻得太粗，则容易造成平行线短路；若蚀刻得太细，则容易造成信号的传输不正常；若蚀刻得局部有突变(变粗或变细)，则容易产生高频反射，形成电磁干扰，影响电子系统的稳定。蚀刻因子是印刷电路板中直线的底部宽度减去顶部宽度除以铜厚的一半，是判断电路板制作质量重要依据之一。

蚀刻因子的测量精度决定于被测直线的顶部和底部宽度，而直线线宽的测量精度决定目标与背景的精确分割，即被测直线边缘的精确定位。传统的图像分割方法，对于灰度值相差较大的目标与背景分割效果很好，对于灰度值相差较小的目标与背景分割效果不佳。目前，测量直线的顶部和底部宽度，都直接采用传统的图像分割方法计算阈值，用于定位边缘，边缘直线检测是采用先获取边缘点，再拟合成直线的方法。由于铜线与基材灰度值相差较大，所以直线的顶部宽度测量较准，而铜线蚀刻区域灰度值与基材相差很小，用传统的阈值计算方法，很难从灰度值上直接区分蚀刻区域与基材背景，使蚀刻边缘定位不准，造成直线底部线宽测量误差较大。目前分割阈值的计算限于全局计算，即用整幅图像的信息计算分割阈值，这在目标与背景灰度相差较小或目标灰度分布不均匀的情况下，很难找到一个阈值将目标与背景分离开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线路板蚀刻边缘检测及蚀刻因子测量方法，它是通过在蚀刻与背景的局部区域计算分割阈值，并将局部区域的灰度值从0到255进行扩展，从而实现了被测直线蚀刻边缘的准确检测和蚀刻因子的高精度测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在矩形框内，采用传统的最大类间方差法获得被直线的顶部边缘，进而得到顶部线宽和两边缘直线方程，为准确得到两顶部边缘直线，采用了先最小二乘直线拟合，再去除奇异边缘点，最后再拟合的方法；到此基础上，利用两顶部边缘直线确定两个分别包含直线两侧面蚀刻部分的局部区域，对这两个局部区域先进行灰度扩展，范围为0-255，再用最大类间方差法计算分割阈值，并采用线扫描方法准确得到直线的蚀刻边缘，进而根据被测直线的顶部、底部线宽和铜厚计算得到直线的蚀刻因子。

本发明的方法包括以下主要步骤：

1.通过设置显微放大摄像机获取所测线路板图像，并用矩形框获取被测直线的局部区域。

2.对获取的线路板图像进行预处理，包括图像去噪、灰度变换和自动分割阈值计算。

3.利用扫描法确实被测直线顶部的两边缘点集，采用最小二乘法并进行多次拟合获得被测直线的顶部两边缘直线方程，进而计算被测直线的顶部线宽。

4.利用灰度扩展法确实被测量的两蚀刻边缘，根据蚀刻边缘计算直线的底部线宽。

5.最后，计算被测直线的蚀刻因子。

本发明的优点是：本发明利用最小二乘法并多次拟合得到被测直线的两顶部边缘直线方程，去除了奇异顶部边缘点；针对被测直线的蚀刻区域与背景区域灰度值相差较小的问题，采用在局部区域对灰度进行扩展，有效地分离了蚀刻区域与背景，准确检测到被测直线的蚀刻边缘，提高了蚀刻因子的测量精度。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

具体实施方式

本发明用于测量的输入图像数据来源于两个方式：一为用显微放大摄像机，经图像采集卡获得的单帧图像，二为.BMP和.JPEG两种格式的图像文件。图像格式可为8位灰度，24位和32位真彩图像。视频输入可为PAL或NTSC标准视频信号。

本发明采用如图1所示的蚀刻边缘检测及蚀刻因子测量方法的流程图，进行蚀刻边缘准确定位及蚀刻因子的精确测量，其具体实施步骤如下：

1、被测直线的局部区域获取

本发明采用人工介入的方法获取包含被测直线的图像区域，用鼠标事件拖动产生矩形框获取被测直线的局部区域。

2、分割阈值计算

在矩形框内，为使被测直线从PCB基材背景中分割出来，先采用亮度方程对彩色图像进行灰度变换，再采用最大类间方差算法计算分割阈值。

分割阈值计算原理为：