利用圖像分析檢測機插元件的方法及系統的製作方法

2023-09-22 13:52:40

專利名稱：利用圖像分析檢測機插元件的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像分析檢測技術，尤其是涉及一種利用圖像分析檢測機插元件的方法及系統。
背景技術：
目前，電子製造工業中元器件主要是採用機器自動插件(AI)工藝，而對PCB的裝著元 器件的檢查主要有兩種方式一種方法為人工核對，採取元器件清單核對PCB上所有已裝著的元件。這種方式給核對 人帶來相當大的工作量，並且在勞動強度大(如一塊PCB裝著幾十或幾百個元器件)情況下， 極容易產生漏檢或誤判。另一種方法是採取"針床式"測試，其大致原理是先建造一個跟要核對的PCB元器件分 布一樣的針床，每個元件的插孔設置一根針，在測試過程中將PCB套在針床上，由於已裝著 的元器件引腳已將該位號的板孔填充，所以可以堵塞該位置的針穿過。其最終的判斷依據 就是如果針穿透PCB則表明該元件沒裝著上，以此來檢查該PCB的裝著情況。但是該方法 仍然依靠人為的判斷，在實際過程中由於各種因素的幹擾，容易產生錯誤。因此，如何快速、準確的找出該PCB的元器件插件情況，檢測出諸如元器件多插、漏 插、元器件位置偏移等缺陷，成為當前急需解決的技術難題之一。發明內容本發明的目的是提出一種利用圖像分析檢測機插元件的方法及系統，以通過對待檢測 電路板的位圖格式圖像分析，準確的檢測並標識待檢測電路板上可能出現的多插、漏插和 元件位置偏移等缺陷，以供操作檢驗人員參考。為解決本發明的技術問題，本發明公開一種利用圖像分析檢測機插元件的方法，包括 步驟採集通過機器自動插裝元件的待檢測電路板的位圖格式圖像Pl; 依次將圖像P1中每個像素點Pl(i)的紅綠藍三基色數據轉換為表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl①；依次將圖像P1中每個像素點Pl(i)的表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i)分別與 對應於待檢測電路板的樣本電路板的位圖格式圖像PO中對應像素點P0(i)的表色數據Y0(i)、 Cr0(i)、 CbO(i)和GrayO(i)進行對比；若像素點Pl(i)與像素點PO(i)之間的平均表色數據差值大於預設閣值，則判斷像素點 Pl(i)與像素點PO(i)存在差異且標識該像素點Pl(i)。較優的，所述圖像P1和所述圖像P0中每個像素點的紅綠藍三基色數據均用1個二進 制字節表示。較優的，所述圖像P1和所述圖像PO具有相同的採集環境和相同的解析度，且均通過 攝像頭、視頻頭、掃描儀或照相機所獲取。較優的，所述圖像P1包括將待檢測電路板分別以橫向位置和豎向位置獲取的2張位圖 格式圖像；而所述圖像PO也對應包括將樣本電路板分別以橫向位置和豎向位置獲取的2張位圖格式圖像。另外，本發明還公開一種利用圖像分析檢測機插元件的系統，包括圖像採集單元，用於採集通過機器自動插裝元件的待檢測電路板的位圖格式圖像Pl;圖像數據轉換單元，用於依次將圖像P1中每個像素點Pl(i)的紅綠藍三基色數據轉換為 表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i);圖像數據對比單元，用於依次將圖像P1中每個像素點Pl(i)的表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i)分別與對應於待檢測電路板的樣本電路板的位圖格式圖像P0中對應像素 點P0(i)的表色數據Y0(i)、 Cr0(i)、 Cb0(i)和GrayO(i)進行對比；圖像數據分析單元，用於當像素點Pl(i)與像素點P0(i)之間的平均表色數據差值大於預 設閾值時，判斷像素點Pl(i)與像素點PO(i)存在差異且標識該像素點Pl(i)。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果本發明通過對待檢測電路板的位圖格式圖像分析，能夠準確的檢測並標識待檢測電路 板上可能出現的多插、漏插和元件位置偏移等缺陷，為供操作檢驗人員提供了重要參考信 息。本發明具有原理簡單和實現簡易的優點，並從效率上大幅度提高對待檢測電路板待核 對次數，從勞動強度可減輕核對人員的工作量，保證了電路板插件元件的檢測準確性。


圖1是本發明一個具體實施例的流程示意圖； 圖2是本發明一個具體實施例的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明大致採用如下方式來實現步驟S110、通過攝像頭/視頻頭、掃描儀、或照相機等圖像採集設備獲取待檢測電路板 的BMP位圖格式圖像P1。由於BMP圖像格式是一種與硬體設備無關的圖像文件格式，採用位映射存儲格式，除 了圖像深度可選以外，不採用其他任何壓縮，BMP文件可分為四個部分位圖文件頭、位 圖信息頭、彩色板、圖像數據陣列。另外，本實施例採用24bit的圖像存儲模式，並利用其 圖像數據陣列中每一個像素點的紅(R)、綠(G)、藍(B)三基色數值分別佔用l個二進 制字節表示。步驟S120、依次將圖像Pl中每個像素點Pl(i)的紅綠藍三基色數據轉換為表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i)。本發明將每個像素在處理過程中轉換為Y、 Cr、 Cb以及灰度值，以彌補單純的R、 G、 B 三基色值的對比難度。具體來說，將圖像Pl中每個像素點Pl(i)的紅、綠、藍三基色組成的 彩色空間變換為由色度(Hue)、飽和度(Saturation )和純度(Value )三個變量構成的HSV 色彩模型值以及灰度值分別標記為Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i):Yl(i) = 0.299 * Rl(i) + 0.587 * Gl(i) + 0.114 * Bl(i);Crl(i) = 0.5 * Rl(i) - 0.4187 * Gl(i) - 0.0813 * Bl(i) + 128;Cbl(i) = -0.1687 *Rl(i) - 0.3313 * Gl(i) + 0.5 * Bl(i) + 128Grayl(i) = (222 *Rl(i) + 707 *Gl(i) + 71 *Gl(i)) / 1000;其中，Rl(i)、 Gl(i)和Gl(i)分別是像素點Pl(i)的R、 G、 B三基色數值。步驟S130、類似於步驟S110,採集與待測試電路板對應的樣本電路板的BMP位圖格式 圖像PO。當然，圖像P1和圖像P0具有儘可能一致的採集環境，採用同樣的圖傢採集設備，且具 有相同的解析度。步驟S140、類似於步驟S120，將依次將圖像PO中每個像素點PO(i)的紅綠藍三基色數據 轉換為表色數據YO(i)、 CrO(i)、 CbO(i)和GrayO(i):YO(i) = 0.299 * RO(i) + 0.587 * GO(i) + 0.114 * BO(i);CrO(i) = 0.5 * RO(i) - 0.4187 * GO(i) - 0.0813 * BO(i) + 128;CbO(i) = -0.1687 *RO(i) - 0.3313 * GO(i) + 0.5 * BO(i) + 128GrayO(i) = (222 *RO(i) + 707 *GO(i) + 71 *GO(i)) / 1000;其中，RO(i)、 GO(i)和GO(i)分別是像素點PO(i)的R、 G、 B三基色數值。步驟S150、依次將圖像Pl中每個像素點Pl(i)的表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i) 分別與圖像PO中對應像素點PO(i)的表色數據YO(i)、 CrO(i)、 CbO(i)和GrayO(i)進行對比。對於像素點Pl(i)而言，若步驟S150判斷像素點Pl(i)和像素點P0(i)的平均表色數據差值 △Y= (Y1-Y0) 2AT1並且AC屍(Crl-CrO ) ^VT2並且ACb二 (Cbl-CbO) 2AT3並且AGray: (Grayl-GrayO) 則認為像素點Pl(i)與像素點PO(i)存在顯著的差異。其中，AT1、 AT2、 AT3和AT4均是在考慮由於圖像獲取過程中個外界因素的幹擾(如 外加光源、攝像頭的圖像捕抓變化、噪點幹擾等)，圖像P1和P0的亮度或部分亮度產生變 化，故附加一個對比Y、 Cr、 Cb以及灰度值的"閥值"。也就是說，若像素點Pl(i)和像素點 PO(i)的平均表色數據差值均在"閥值"數據範圍內，則認為像素點Pl(i)和像素點PO(i)—致， 否則認為像素點P 1 (i)與像素點PO(i)之間存在顯著的差異。步驟S 160、若像素點P 1 (i)與像素點PO(i)之間存在顯著的差異，則標識該像素點P 1 (i)。需要說明的是，在待測試電路板的圖像P1中，如果單純一個像素點被標識為差異像素 點，很可能是由於各種外界因素的幹擾所引起的圖像噪點與差異，但其分布的密度不夠而 產生對"元器件丟失"的判斷，則一般不會被檢測人員認為是缺陷。相反，如果圖像P1中 某一個局部具有連續的、或密集的差異像素點，則一般會認定該局部存在元器件插接缺陷， 會引起檢測人員的高度重視。並且，由於在電路板上元器件插接位置有橫向和豎向，為了提高本發明圖像檢測的精 確度， 一般需要分別對橫向位置和豎向位置獲取待檢測電路板的圖像P1進行檢測判斷。結合圖2所示，本實施例包括圖像採集單元210、圖像數據轉換單元220、圖像數據 對比單元230和圖像數據分析單元240。其中，圖像採集單元210用於採集通過機器自動插裝元件的待檢測電路板的位圖格式 圖像Pl;圖像數據轉換單元220用於依次將圖像Pl中每個像素點Pl(i)的紅綠藍三基色數 據轉換為表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i);圖像數據對比單元230用於依次將圖 像P1中每個像素點Pl(i)的表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i)分別與對應於待檢測 電路板的樣本電路板的位圖格式圖像PO中對應像素點PO(i)的表色數據YO(i)、CrO(i)、CbO(i) 和GrayO(i)進行對比；圖像數據分析單元240用於當像素點Pl(i)與像素點P0(i)之間的平均 表色數據差值大於預設閾值時，判斷像素點Pl(i)與像素點PO(i)存在差異且標識該像素點 Pl(i)。本發明通過對待檢測電路板的位圖格式圖像分析，能夠準確的檢測並標識待檢測電路 板上可能出現的多插、漏插和元件位置偏移等缺陷，為供操作檢驗人員提供了重要參考信 息。本發明具有原理簡單和實現簡易的優點，並從效率上大幅度提高對待檢測電路板待核 對次數，從勞動強度可減輕核對人員的工作量，保證了電路板插件元件的檢測準確性。
權利要求
1、一種利用圖像分析檢測機插元件的方法，其特徵在於，包括步驟採集通過機器自動插裝元件的待檢測電路板的位圖格式圖像P1；依次將圖像P1中每個像素點P1(i)的紅綠藍三基色數據轉換為表色數據Y1(i)、Cr1(i)、Cb1(i)和Gray1(i)；依次將圖像P1中每個像素點P1(i)的表色數據Y1(i)、Cr1(i)、Cb1(i)和Gray1(i)分別與對應於待檢測電路板的樣本電路板的位圖格式圖像P0中對應像素點P0(i)的表色數據Y0(i)、Cr0(i)、Cb0(i)和Gray0(i)進行對比；若像素點P1(i)與像素點P0(i)之間的平均表色數據差值大於預設閾值，則判斷像素點P1(i)與像素點P0(i)存在差異且標識該像素點P1(i)。
2、 根據權利要求1所述的利用圖像分析檢測機插元件的方法，其特徵在於，所述圖像 Pl和所述圖像P0中每個像素點的紅綠藍三基色數據均用1個二進位字節表示。
3、 根據權利要求1所述的利用圖像分析檢測機插元件的方法，其特徵在於，所述圖像 PI和所述圖像PO具有相同的採集環境和相同的解析度，且均通過攝像頭、視頻頭、掃描儀 或照相4幾所獲取。
4、 根據權利要求1所述的利用圖像分析檢測機插元件的方法，其特徵在於，所述圖像 Pl包括將待檢測電路板分別以橫向位置和豎向位置獲取的2張位圖格式圖像；而所述圖像 P0也對應包括將樣本電路板分別以橫向位置和豎向位置獲取的2張位圖格式圖像。
5、 一種利用圖像分析檢測機插元件的系統，其特徵在於，包括 圖像採集單元，用於採集通過機器自動插裝元件的待檢測電路板的位圖格式圖像Pl; 圖像數據轉換單元，用於依次將圖像P1中每個像素點Pl(i)的紅綠藍三基色數據轉換為表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 CM(i)和Grayl(i);圖像數據對比單元，用於依次將圖像P1中每個像素點Pl(i)的表色數據Yl(i)、 Crl(i)、 Cbl(i)和Grayl(i)分別與對應於待檢測電路板的樣本電路板的位圖格式圖像P0中對應像素 點P0(i)的表色數據Y0(i)、 Cr0(i)、 Cb0(i)和GrayO(i)進行對比；圖像數據分析單元，用於當像素點Pl(i)與像素點P0(i)之間的平均表色數據差值大於預 設闞值時，判斷像素點Pl(i)與像素點PO(i)存在差異且標識該像素點Pl(i)。
6、 根據權利要求5所述的利用圖像分析檢測機插元件的系統，其特徵在於，所述圖像 Pl和所述圖像P0中每個像素點的紅綠藍三基色數據均用1個二進位字節表示。
7、 根據權利要求5所述的利用圖像分析檢測機插元件的系統，其特徵在於，所述圖像 Pl和所述圖像PO具有相同的採集環境和相同的解析度；且所述圖像採集單元為攝像頭、視 頻頭、掃描儀或照相機。
8、 根據權利要求5所述的利用圖像分析檢測機插元件的系統，其特徵在於，所述圖像 Pl包括將待檢測電路板分別以橫向位置和豎向位置獲取的2張位圖格式圖像；而所述圖像 P0也對應包括將樣本電路板分別以橫向位置和豎向位置獲取的2張位圖格式圖像。
全文摘要
一種利用圖像分析檢測機插元件的方法及系統，所述方法包括如下步驟採集通過機器自動插裝元件的待檢測電路板的位圖格式圖像P1；依次將圖像P1中每個像素點P1(i)的紅綠藍三基色數據轉換為表色數據Y1(i)、Cr1(i)、Cb1(i)和Gray1(i)；依次將圖像P1中每個像素點P1(i)的表色數據Y1(i)、Cr1(i)、Cb1(i)和Gray1(i)分別與對應於待檢測電路板的樣本電路板的位圖格式圖像P0中對應像素點P0(i)的表色數據Y0(i)、Cr0(i)、Cb0(i)和Gray0(i)進行對比；若像素點P1(i)與像素點P0(i)之間的平均表色數據差值大於預設閾值，則判斷像素點P1(i)與像素點P0(i)存在差異且標識該像素點P1(i)。本發明能準確檢測並標識待檢測電路板上多插、漏插和元件位置偏移等缺陷，為供檢驗人員提供了重要參考信息，並提高了檢測效率和準確度。
文檔編號G01R31/02GK101308184SQ20081006783
公開日2008年11月19日 申請日期2008年6月13日 優先權日2008年6月13日
發明者軍 劉, 甄幸文, 胡旭初 申請人:深圳創維－Rgb電子有限公司