一种电路板缺陷检测系统及方法

本发明涉及电路板加工的领域，尤其涉及电路板缺陷检测系统及方法。

背景技术：

1、电路板作为精密电子器件，其在晶圆表面焊接大量元器件并且将相应元器件进行布线连接。在电路板实际制作过程中，会不可避免出现晶圆表面形貌缺陷、元器件焊接缺陷和布线连接缺陷，这些缺陷或多或少会对电路板的工作性能产生影响，当缺陷的数量足够多或者缺陷形成在电路板的关键位置，会使得电路板成为次品无法实现原来设计对应的计算性能。现有的电路板缺陷检测都是针对电路板表面的布线缺陷来进行识别，无法对电路板表面不同类型的缺陷进细化关联检测，不能定位电路板表面的所有缺陷和准确识别电路板的品质状态，不能对电路板进行可靠的性能质量筛选。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供电路板缺陷检测系统及方法，其分别在第一照明条件和第二照明条件下对电路板进行机器视觉拍摄和识别，得到电路板表面的第一与第二对位标记特征信息以及晶圆部分的缺陷状态信息和布线状态特征信息，通过不同照明条件能够对晶圆和布线存在的缺陷进行精确区分化识别，利用第一与第二对位标记特征信息来对晶圆部分的缺陷状态信息和布线状态特征信息进行相同区域方位对比，将电路板晶圆部分和布线部分存在的缺陷进行关联识别，以此识别影响电路板正常工作性能的缺陷坏点信息，为判断电路板的品质状态提供可靠依据，通过对电路板在晶圆和布线焊点上存在缺陷的识别，对电路板进行整体化多样化的缺陷检测，实现对电路板可靠的性能质量筛选。

2、本发明是通过以下技术方案实现：

3、一种电路板缺陷检测系统，包括：

4、第一视觉拍摄模块，用于在第一照明条件下对电路板进行机器视觉拍摄，得到第一电路板影像；

5、第一影像识别模块，用于基于所述第一照明条件的照明特征信息，对所述第一电路板影像进行识别，得到所述电路板表面的第一对位标记特征信息和晶圆部分的缺陷状态信息；

6、第二视觉拍摄模块，用于在第二照明条件下对所述电路板进行机器视觉拍摄，得到第二电路板影像；

7、第二影像识别模块，用于基于所述第二照明条件的照明特征信息，对所述第二电路板影像进行识别，得到所述电路板表面的第二对位标记特征信息和布线状态特征信息；

8、晶圆与布线相对关系确定模块，用于基于所述第一对位标记特征信息和所述第二对位标记特征信息，将所述晶圆部分的缺陷状态信息和所述布线状态特征信息进行相同区域方位对比，确定所述电路板的晶圆部分与布线部分之间的相对关系状态；

9、电路板品质确定模块，用于基于所述相对关系状态，识别所述电路板表面存在缺陷坏点信息，并基于所述缺陷坏点信息，确定所述电路板的品质状态。

10、可选地，所述第一视觉拍摄模块用于在第一照明条件下对电路板进行机器视觉拍摄，得到第一电路板影像，包括：

11、在具有单一波长的均匀面光束照明条件下对电路板表面进行机器视觉分区域拍摄，得到关于所述电路板表面不同区域的若干第一影像；基于所述机器视觉分区域拍摄的拍摄方位信息，对所有第一影像进行拼接处理，以此得到第一电路板影像；

12、所述第一影像识别模块用于基于所述第一照明条件的照明特征信息，对所述第一电路板影像进行识别，得到所述电路板表面的第一对位标记特征信息和晶圆部分的缺陷状态信息，包括：

13、基于所述均匀面光束照明条件对应的光线波长，对所述第一电路板影像进行与所述光线波长匹配的图像层提取处理，得到相应的电路板图像；对所述电路板图像进行像素轮廓识别处理，得到所述电路板表面的对位标记的第一边缘轮廓特征信息以及所述电路板表面的晶圆部分的形貌缺陷边缘轮廓特征信。

14、可选地，所述第二视觉拍摄模块用于在第二照明条件下对所述电路板进行机器视觉拍摄，得到第二电路板影像，包括：

15、在具有明暗条纹相间分布图案的白色结构光照明条件下对所述电路板表面进行机器视觉扫描拍摄，得到所述电路板表面对所述白色结构光反射后形成的全局光学图案对应的第二电路板影像；

16、所述第二影像识别模块用于基于所述第二照明条件的照明特征信息，对所述第二电路板影像进行识别，得到所述电路板表面的第二对位标记特征信息和布线状态特征信息，包括：

17、对所述第二电路板影像进行边缘像素增强处理后，获取所述第二电路板影像的光学图案纹理尺寸分布信息和光强分布信息；将所述白色结构光照明条件对应的明暗条纹的尺寸分布信息和光强分布信息分别与所述第二电路板影像的光学图案纹理尺寸和光强分布信息进行对比，得到所述电路板表面的对位标记的第二边缘轮廓特征信息以及所述电路板表面的布线缺陷/焊点缺陷边缘轮廓特征信息。

18、可选地，所述晶圆与布线相对关系确定模块用于基于所述第一对位标记特征信息和所述第二对位标记特征信息，将所述晶圆部分的缺陷状态信息和所述布线状态特征信息进行相同区域方位对比，确定所述电路板的晶圆部分与布线部分之间的相对关系状态，包括：

19、将所述第一边缘轮廓特征信息和所述第二边缘轮廓特征信息进行对比标记的朝向方位对比，确定两者之间的朝向方位偏差；

20、基于所述朝向方位偏差，将所述电路板表面的晶圆部分的形貌缺陷边缘轮廓特征信息以及所述电路板表面的布线缺陷/焊点缺陷边缘轮廓特征信息进行关于在二维平面的投影方位调整，以此将所述形貌缺陷边缘轮廓特征信息和所述布线缺陷/焊点缺陷边缘轮廓特征信息投影到相应二维平面空间，从而将所述形貌缺陷边缘轮廓特征信息和所述布线缺陷/焊点缺陷边缘轮廓特征信息进行相同区域方位对比，得到所述电路板的晶圆缺陷与布线缺陷/焊点缺陷之间的相对距离状态；

21、所述电路板品质确定模块用于基于所述相对关系状态，识别所述电路板表面存在缺陷坏点信息，并基于所述缺陷坏点信息，确定所述电路板的品质状态，包括：

22、基于所述相对距离状态，从所述电路板的所有晶圆缺陷和所有布线缺陷/焊点缺陷识别影响所述电路板正常工作的晶圆缺陷-布线缺陷/焊点缺陷对，以此作为所述电路板表面存在的缺陷坏点；再基于所述电路板表面对应的缺陷坏点分布密度，确定所述电路板属于良品电路板还是次品电路板。

23、可选地，还包括拍摄定位模块，用于对第一视觉拍摄模块和第二视觉拍摄模块的拍摄定位，从而确保第一视觉拍摄模块和第二视觉拍摄模块的拍摄位置均一致，其包括：

24、步骤s1，在放置电路板的拍摄台上存在四个顶角定位点，每个定位点均能够被所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块识别到，利用下面公式（1），根据所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块拍摄到的电路板影像中四个顶角定位点的坐标位置，判断拍摄的电路板影像是否存在图像畸变，

25、       （1），

26、在上述公式（1）中，表示判断拍摄的电路板影像是否存在图像畸变的判定值；表示拍摄模块拍摄到的电路板影像中左上顶角定位点的坐标；表示拍摄模块拍摄到的电路板影像中右上顶角定位点的坐标；表示拍摄模块拍摄到的电路板影像中左下顶角定位点的坐标；表示拍摄模块拍摄到的电路板影像中右下顶角定位点的坐标；||表示平行于；&&表示逻辑关系且；表示判断函数，若括号内的算式成立则函数值为1，若括号内的算式不成立则函数值为0；

27、若，则表示拍摄的电路板影像不存在图像畸变；

28、若，则表示拍摄的电路板影像存在图像畸变；

29、若存在图像畸变则调整所述拍摄模块并重复上述步骤s1，直至所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块拍摄的电路板影像不存在图像畸变为止；

30、步骤s2，当所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块拍摄的电路板影像不存在图像畸变时，将所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块的拍摄参数设成相一致，再利用下面公式（2），根据所述第一视觉拍摄模块拍摄到的电路板影像中四个顶角定位点的坐标位置和所述第二视觉拍摄模块拍摄到的电路板影像中四个顶角定位点的坐标位置，判断所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块的拍摄位置是否一致，

31、（2）

32、在上述公式（2）中，表示判断所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块的拍摄位置是否一致的判定值；表示所述第一视觉拍摄模块拍摄到的电路板影像中第个顶角定位点的坐标；表示所述第二视觉拍摄模块拍摄到的电路板影像中第个顶角定位点的坐标；

33、若，则表示所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块的拍摄位置一致；

34、若，则表示所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块的拍摄位置不一致；

35、步骤s3，当所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块的拍摄位置不一致，则利用下面公式（3），根据所述第一视觉拍摄模块拍摄到的电路板影像中四个顶角定位点的坐标位置和所述第二视觉拍摄模块拍摄到的电路板影像中四个顶角定位点的坐标位置，控制所述第二视觉拍摄模块上下移动调节的方向，

36、（3）

37、在上述公式（3）中，r表示所述第二视觉拍摄模块上下移动调节的方向控制值；表示求取括号内两个坐标点之间的距离值；

38、若，则表示控制所述第二视觉拍摄模块向上移动调节并重复上述步骤s2和步骤s3直到所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块的拍摄位置一致为止；

39、若，则表示控制所述第二视觉拍摄模块向下移动调节并重复上述步骤s2和步骤s3直到所述第一视觉拍摄模块和所述第二视觉拍摄模块的拍摄位置一致为止。

40、一种电路板缺陷检测方法，包括：

41、在第一照明条件下对电路板进行机器视觉拍摄，得到第一电路板影像；基于所述第一照明条件的照明特征信息，对所述第一电路板影像进行识别，得到所述电路板表面的第一对位标记特征信息和晶圆部分的缺陷状态信息；

42、在第二照明条件下对所述电路板进行机器视觉拍摄，得到第二电路板影像；基于所述第二照明条件的照明特征信息，对所述第二电路板影像进行识别，得到所述电路板表面的第二对位标记特征信息和布线状态特征信息；

43、基于所述第一对位标记特征信息和所述第二对位标记特征信息，将所述晶圆部分的缺陷状态信息和所述布线状态特征信息进行相同区域方位对比，确定所述电路板的晶圆部分与布线部分之间的相对关系状态；基于所述相对关系状态，识别所述电路板表面存在缺陷坏点信息，并基于所述缺陷坏点信息，确定所述电路板的品质状态。

44、可选地，在第一照明条件下对电路板进行机器视觉拍摄，得到第一电路板影像；基于所述第一照明条件的照明特征信息，对所述第一电路板影像进行识别，得到所述电路板表面的第一对位标记特征信息和晶圆部分的缺陷状态信息，包括：

45、在具有单一波长的均匀面光束照明条件下对电路板表面进行机器视觉分区域拍摄，得到关于所述电路板表面不同区域的若干第一影像；基于所述机器视觉分区域拍摄的拍摄方位信息，对所有第一影像进行拼接处理，以此得到第一电路板影像；

46、基于所述均匀面光束照明条件对应的光线波长，对所述第一电路板影像进行与所述光线波长匹配的图像层提取处理，得到相应的电路板图像；对所述电路板图像进行像素轮廓识别处理，得到所述电路板表面的对位标记的第一边缘轮廓特征信息以及所述电路板表面的晶圆部分的形貌缺陷边缘轮廓特征信息。

47、可选地，在第二照明条件下对所述电路板进行机器视觉拍摄，得到第二电路板影像；基于所述第二照明条件的照明特征信息，对所述第二电路板影像进行识别，得到所述电路板表面的第二对位标记特征信息和布线状态特征信息，包括：

48、在具有明暗条纹相间分布图案的白色结构光照明条件下对所述电路板表面进行机器视觉扫描拍摄，得到所述电路板表面对所述白色结构光反射后形成的全局光学图案对应的第二电路板影像；

49、对所述第二电路板影像进行边缘像素增强处理后，获取所述第二电路板影像的光学图案纹理尺寸分布信息和光强分布信息；将所述白色结构光照明条件对应的明暗条纹的尺寸分布信息和光强分布信息分别与所述第二电路板影像的光学图案纹理尺寸和光强分布信息进行对比，得到所述电路板表面的对位标记的第二边缘轮廓特征信息以及所述电路板表面的布线缺陷/焊点缺陷边缘轮廓特征信息。

50、可选地，基于所述第一对位标记特征信息和所述第二对位标记特征信息，将所述晶圆部分的缺陷状态信息和所述布线状态特征信息进行相同区域方位对比，确定所述电路板的晶圆部分与布线部分之间的相对关系状态；基于所述相对关系状态，识别所述电路板表面存在缺陷坏点信息，并基于所述缺陷坏点信息，确定所述电路板的品质状态，包括：

51、将所述第一边缘轮廓特征信息和所述第二边缘轮廓特征信息进行对比标记的朝向方位对比，确定两者之间的朝向方位偏差；

52、基于所述朝向方位偏差，将所述电路板表面的晶圆部分的形貌缺陷边缘轮廓特征信息以及所述电路板表面的布线缺陷/焊点缺陷边缘轮廓特征信息进行关于在二维平面的投影方位调整，以此将所述形貌缺陷边缘轮廓特征信息和所述布线缺陷/焊点缺陷边缘轮廓特征信息投影到相应二维平面空间，从而将所述形貌缺陷边缘轮廓特征信息和所述布线缺陷/焊点缺陷边缘轮廓特征信息进行相同区域方位对比，得到所述电路板的晶圆缺陷与布线缺陷/焊点缺陷之间的相对距离状态；

53、基于所述相对距离状态，从所述电路板的所有晶圆缺陷和所有布线缺陷/焊点缺陷识别影响所述电路板正常工作的晶圆缺陷-布线缺陷/焊点缺陷对，以此作为所述电路板表面存在的缺陷坏点；再基于所述电路板表面对应的缺陷坏点分布密度，确定所述电路板属于良品电路板还是次品电路板。

54、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

55、本技术提供的电路板缺陷检测系统及方法分别在第一照明条件和第二照明条件下对电路板进行机器视觉拍摄和识别，得到电路板表面的第一与第二对位标记特征信息以及晶圆部分的缺陷状态信息和布线状态特征信息，通过不同照明条件能够对晶圆和布线存在的缺陷进行精确区分化识别，利用第一与第二对位标记特征信息来对晶圆部分的缺陷状态信息和布线状态特征信息进行相同区域方位对比，将电路板晶圆部分和布线部分存在的缺陷进行关联识别，以此识别影响电路板正常工作性能的缺陷坏点信息，为判断电路板的品质状态提供可靠依据，通过对电路板在晶圆和布线焊点上存在缺陷的识别，对电路板进行整体化多样化的缺陷检测，实现对电路板可靠的性能质量筛选。