[发明专利]一种基于最大连通域的线路板线宽测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及线路板检测方法，特别涉及一种基于最大连通域的线路板线宽测量方法。

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。印刷电路板中直线线宽的准确自动测量是高质量电路板制作的关键。以往通常采用百倍镜和通用的二次元进行测量，百倍镜测量依赖于工人的经验，且测量速度慢、精度低，通用的二次元是手动测量，操作不方便。

随着计算机图像处理技术的发展和自动测量设备的成熟，为印刷线路板线宽通过图像进行自动测量提供了技术和物质基础。现有基于图像的线路板线宽测量方法，对于直线与基材反差大的线路板，如内铜板，能够实现自动测量，且有较高的测量精度，但对于直线与基材反差小的外铜板，很难准确自动找到直线的边缘，不能实现自动测量，通常用手动法进行测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于最大连通域的线路板线宽测量方法，它是通过寻找最大连通域的方法排除干扰，在被测量直线与基材反差小情况下，实现了直线边缘的准确定位，进而实现了直线线宽的高精度、自动测量。

本发明是通过如下技术方案实现，其方法步骤如下：

1.捕获被测直线的线路板图像

图像获取系统由二维可移动平台、CCD摄像机、环形照明装置、视频采集卡和PC机组成。测量时，印刷线路板固定在二维可移动平台上，调整照明装置，使光线均匀分布于被测区域，通过调整摄像头的上下位置调节其焦距，获得清晰的被测线路板图像信号，送入计算机供测量使用。

印刷线路板生产厂家往往通过测量印刷线路板的局部线宽，来检验其制作质量，因此，用矩形框在清晰的线路板图像上获取局部区域作为被测数据。

2.图像去噪和被测直线分割处理

为降低干扰点对测量精度的影响，对线路板图像进行去噪处理。由于中值滤波方法能很好地保持图像的边缘特征，而线宽测量又是利用被测量直线的边缘特征，因此，本发明采用3×3的模板对图像进行中值滤波。

在矩形框内，本发明采用最大类间方差法将被测直线从基材背景中分割出来，用于后续边缘点集搜索。

3.利用最大连通域方法提取被测直线；

根据矩形框内被测直线是一个最大连通域的特点，本发明通过最大连通性搜索方法，在矩形框内只保留被测直线，去除其它干扰。

4.利用扫描法确定被测直线的两边缘点集

本发明采用垂直或水平扫描方法搜索被测直线的两边缘点集，其主要步骤如下：

1)判断是采用水平扫描还是采用垂直扫描方式。线路板成像的特点为铜线成像较亮，灰度值偏大，基材成像较暗，灰度值偏小。根据这一成像特点，本发明采用比较矩形框中两水平直线和两垂直直线平均亮度的方法，决定边缘点集的搜索方式。

2)以矩形框的左上角为起点，作一垂直直线，计算其与被测直线边缘相交的两个点。在搜索过程中，若某一像素点的灰度值大于t*(t*为分割阈值)，则为边缘点。

3)在矩形框内，本发明以5个像素的间隔作一组垂直直线。从左往右遍历所有垂直直线，用第2步的方法计算，可以获得被测直线的两个边缘点集。

5.去除奇异边缘点

本发明去除奇异边缘点的方法是，先采用最小二乘法对初始边缘点集进行直线拟合，再计算所有点到拟合直线的距离，按从大到小排序后，按一定比例去除距离最远的部分点，即为奇异点。

6.利用最小二乘法拟合两边缘直线及线宽计算。

利用最小二乘法对去除奇异点后的两个边缘点集分别进行直线拟合，得到两条边缘直线。

在测量线宽之前，先进行摄像机标定，标定方法为：在特定镜头放大倍数下，对标准光刻度尺进行测量确定物像之间的比例关系，即单位像素所占长度(单位为mm)，计算公式为

k=LN]]>

其中，L为标准光刻度尺中的已知长度，N为L在图像中对应的像素个数。本发明通过实验的方法得到上述比例关系k。