Способ контроля печатных плат и фотошаблонов и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

11312383 -2

Изобретение относится к контроль- к входу первого логического элемента но-измерительной технике, в частное- И 15, другой вход которого соединен ти к области оптических и радиотехни- с выходом четвертого порогового блоческих измерений.

Цель изобретения - повышение достоверности и скорости контроля бинарных и многоградационных изображений за счет повьшения помехоустойчивости и выбора, областей контроля.

На фиг. 1 представлена структур- JO ная схема устройства контроля печатных плат и фотошаблонов, на фиг.2 - схема, поясняющая способ контроля печатных плат и фотошаблонов; на

ка 12, а выход второго порогового J блока 10 через второй инвертор 14 подключен к входу второго логического элемента И 16, другой вход которого соединен с выходом третьего порогового блока 11. Выходы первого 15 и второго 16 логических элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами включения цвета блока 6 визуального контроля и первым И вторым входами логического

фиг. 3 - вариант расположения элемен- t5 элемента ИЛИ 17, выход которого подтов изображения, участвующих в процессе контроля.

Устройство контроля плат и фотошаблонов содержит координатный стол 1, способный перемещаться во взаимно перпендикулярных направлениях, блок 2 управления, выход которого подключен к входу управления коордиСпособ контроля печатных плат рассмотрим на примере сравнения двух 20 изображений, наложенных друг на друга (фиг.2). Штриховой линией обозначены границы эталонного изображения, сплошной - границы контролируемого изображения. На контролируемом изобнатного стола, первый 3 и второй 4

источники видеосигналов соответствен- 25 ражении имеется дефект - разрыв проно контролируемого и эталонного изоб- водника.

ражении, генератор 5 развертки, вы- Элемент ее контролируемого изображения лежит на границе проводник - подложка и обладает большим градиенников видеосигналов, блок 6 визуаль- 30 том яркости, соответствующий элемент

ход которого соединен с входами развертки первого 3 и второго 4 источного контроля, первую 7 и вторую 8 многоотводные линии задержки, входы которых соединены соответственно с выходами первого 3 и второго 4 источников видеосигналов, первый 9, второй .,, мент а контролируемого изображения 10, третий 11 и четвертый: 12 много- не является дефектным, так как эле- входовые пороговые блоки, два инвертора 13 и 14, два логических элеменменты эталонного изображения, распо ложенные равномерно на окружности н допусковом расстоянии от соответст- 4Q вующего ему эталонного элемента. - периферийные элементы, расположены и на проводнике, и на подложке, т.е обладают высокой разнояркостью. Элемент б контролируемого изобта И 15 и 16, логический элемент ИЛИ 17.

Причем вход и первые m выходов первой 7 и второй 8 линий задержки соединены соответственно с m + 1

менты эталонного изображения, расположенные равномерно на окружности на допусковом расстоянии от соответст- 4Q вующего ему эталонного элемента. - периферийные элементы, расположены и на проводнике, и на подложке, т.е. обладают высокой разнояркостью. Элемент б контролируемого изоб1Г1Им градиентом яркости, однако соответствующий ему элемент эталонного изображения расположен на границе, поэтому вычисляется разнояркость певходами первого 9 и второго 10 поро- 5 Ряжения (фиг. 2) не обладает боль- говых блоков, а п вторьпс выходов первой 7 и второй 8 линий задержки соединены соответственно с п входами третьего 11 и четвертого 12 пороговых блоков. При этом один из вторыхeg рифбрийных элементов контролируемо- п выходов первой линии задержки -го изображения, соответствуюш 1х эле- выход монитора соединен также с вхо-менту б , поскольку эти элементы дом яркостного сигнала блока 6 ви-расположены как на проводнике, так зуального контроля, вход разверткии на подложке, то элемент 5 также которого подключен к выходу задержан- не является дефектом. него сигнала развертки генератора 5Элементы 6 и г (фиг. 2) являются развертки. примерами определения дефектных гра- Выход первого порогового блока 9ничных точек по предлагаемому спосо- через первый инвертор 13 подключенбу. Этим элементам на одном из изоб

ка 12, а выход второго порогового блока 10 через второй инвертор 14 подключен к входу второго логического элемента И 16, другой вход которого соединен с выходом третьего порогового блока 11. Выходы первого 15 и второго 16 логических элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами включения цвета блока 6 визуального контроля и первым И вторым входами логического

ключен к входу регистрации дефектов блока 2 управления.

Способ контроля печатных плат рассмотрим на примере сравнения двух изображений, наложенных друг на друга (фиг.2). Штриховой линией обозначены границы эталонного изображения, сплошной - границы контролируемого изображения. На контролируемом изобэталонного изображения вместе со всеми соседними элементами находится на проводнике, и его градиент яркости близок к нулю. Однако элемент а контролируемого изображения не является дефектным, так как эле-

менты эталонного изображения, расположенные равномерно на окружности на допусковом расстоянии от соответст- вующего ему эталонного элемента. - периферийные элементы, расположены и на проводнике, и на подложке, т.е. обладают высокой разнояркостью. Элемент б контролируемого изоб1Г1Им градиентом яркости, однако соответствующий ему элемент эталонного изображения расположен на границе, поэтому вычисляется разнояркость пеРяжения (фиг. 2) не обладает боль- рифбрийных элементов контролируемо- го изображения, соответствуюш 1х эле- менту б , поскольку эти элементы расположены как на проводнике, так и на подложке, то элемент 5 также не является дефектом. Элементы 6 и г (фиг. 2) являются примерами определения дефектных гра- ничных точек по предлагаемому спосо- бу. Этим элементам на одном из изображений соответствуют большие градиенты яркости, а на другом все периферийные точки лежат либо на про- воднике (элемент г ) либо на подложке (элемент 6 ) и не обладают большой разнояркостью. Элементы а и е контролируемого изображения не обладают высоким градиентом яркости поэтому они не анализируются. Таким образом выявляются как лишние границы, так и отсутствующие границы контролируемого изображения.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства, не- пользуя конкретный вариант его реализации (фиг. 1), в котором в качестве источников 3 и 4 видеосигнала контролируемого и эталонного изображений используются две телекамеры, обеспечивающие чересстрочную развертку с числом строк разложения,равным 625, форматом кадра 3x4 и разрешающей способностью не менее 800 элементов разложения в строке. Уточним ко- личество видимых элементов разложения. Число элементов на видимой част строки выбрано равным 256x3 768, а

768x3 ,, видимое число строк -j- 5/о.

Расположение элементов, соседних с контролируемым (элементы VIII-XI), и периферий ных (элементы О, I - VII) показано на фиг. 3. Для максимально высокой локализации границы проводник - подложка элементы VIII-XI расположены на двух соседних строках одного поля (полукадра). Следовательно, контролируемый элемент К расположен на строке другого поля (полукадра) . Допусковое расстояние - радиус окружности, на которой расположены периферийные элементы,- выбрано равным семи элементам, а число этих элементов - равным восьми, радиус окружности, на которой расположены четыре соседних элемента, равен 1 Y2, где 1 - длина элемента разложения .

Минимальная шинина проводника или минимальное расстояние между проводниками, таким образом, составляет приблизительно двадцать четьфе элемента, что соответствует на телевизионном экране с диагональю 61 см

768

Допусковое расстояние составляет 0,64 X 7 4,48 мм, область в котолинии длиной

15,3 мм.

рой происходит локализация границы имеет радиус 0,64 х 1,41 0,9 мм. Поле обзора при контроле проводников с минимальной шириной 0,4 мм 0, 24

составляет

9,6 мм на

0, 24

768

12,8 мм.

Меняя увеличение изображения с помощью оптической системы, можно контролировать печатные платы с разной минимальной шириной проводника, при этом будет меняться и поле обзора, для проводников с шириной 0,2 мм оно уменьшится до 4,8 х 6,4 мм. Поэтому при контроле печатных плат с большими размерами требуется высокая скорость обработки изображений, равная скорости появления элементов изображения на выходе передающей трубки.

Сигналы яркости от источников 3 и 4 видеосигналов соответственно контролируемого и эталонного изображений поступают в соответствующие линии 7 и 8 задержки, при этом каждому выходу линии задержки соответствует растровый элемент, изображенный на фиг. 3. Многовходовый пороговый блок 11 (фиг. 1) определяет превьщ1е- ние разности яркостей соседних с контролируемым элементов определенного порога, равного минимальному контрасту проводник - подложка, произошло, то на элемент

если это И 16 посту-

пает логическая 1. Если разнояр- кость между периферийными элементами

эталонного изображения также больше порога, равного минимальному контрасту проводник - подложка в эталоне, то на выходе порогового элемента 10 появляется логическая 1, а на выхоД6 инвертора 14 - логический О, следовательно, на выходе элемента И 16 сохраняется логический О - признак отсутствия дефек та.

Если на выходе порогового блока

10 в этом случае оказывается логический О, т.е. элементу с большим градиентом яркости на контролируемом изображении соответствует элемент эталонного изображения, чьи периферийные элементы расположены только или на подложке, или на проводнике и обладают малой разнояркостью, то на выходе инвертора 14 появляется логическая 1, следовательно, на

выходе логического элемента И 16 появляется логическая 1 - сигнал дефекта. Этот сигнал поступает на устройство визуального контроля (в качестве которого может быть использован цветной телевизионный приемник), обеспечивая цветовую подсветку дефектной точки, например, синим цветом.

Аналогично контролируется элемент с высоким градиентом яркости эталонного изображения. Ему должен соответствовать элемент с большой раз- нояркостью своих периферийных элементов. В случае несоответствия, т.е.наличия логической 1 на выходе порогового элемента 15 и логической 1 на выходе инвертора 13, появляется логическая 1 на выходе логического элемента И 15 - сигнал дефекта, при этом обеспечивается подсветка данного дефекта в устройстве визуального контроля,например,красным цветом.

При этом синие точки означают наличие лишних границ на контролируемом изображении, а красные - отсутствие необходимых границ. Сигналы с выходов логических элементов И 15 и 16 поступают на логический элемент ИЛИ 17 и далее на блок 2 управления, которьй останавливает передвижение координатного стола 1 при наличии дефектов.

Синхронизацию источников 3 и 4 видеосигналов и блока 6 визуального контроля осуществляет генератор 5 развертки. Для индикации контролируемого изображения на экране блока 6 визуального контроля используется выход линии 7 задержки, соответствующий центральному растровому элементу (в данном случае он соответствует элементу К, фиг.З). Этот выход .соединен с входом яркостного сигнала блока 6 визуального контроля. Для синхронизации блока 6 визуального контроля используется задержанный (на время задержки элемента изображения XII, фиг. 3) сигнал генератора 5 развертки.

Формула изобретения

1, Способ контроля печатных плат и фотошаблонов путем сравнения получаемых с помощью двух источников видеосигналов контролируемого и эталонного изображений, отличаю

щийся тем,

6

что,

с целью повышеo

5

0

ния достоверности и скорости контроля бинарных и многоградационных изображений, сигнал яркости элементов контролируемого изображения многократно задерживают таким образом, что одновременно получают сигналы яркости элементов, соседних с контролируемым, и периферийных элементов, расположенных равномерно по окружности на допусковом расстоянии от контролируемого элемента, причем допуско- вое расстояние выбирают не большим половины меньшего размера из минимальной ширины проводника или половины минимального расстояния между проводниками, таким же образом многократно задерживают сигнал яркости . элементов эталонного изображения, получая сигна.пы яркости элементов эталонного изображения, координаты которых соответствуют аналогичным элементам контролируемого изображе0

5 контролируемого и эталонного изображения оценивают модуль градиента яркости и максимальную разницу в яркости его периферийных элементов,при этом изображения считают одинаковыми, если элементу на контролируемом изо- изображении, у которого градиент обусловлен переходом проводник - подложка, соответствует элемент эталонного изображения, у которого разница в яркости его периферийных элементов обусловлена их положением как на проводнике, так и на подложке, и если элементу эталонного изображения, у которого градиент яркости обусловлен переходом проводник - подложка, соответствует элемент контролируемого изображения, у которого разница в яркости его периферийных элементов обусловлена их расположением как на проводнике, так и на подложке.

2. Устройство контроля печатных плат и фотошаблонов, содержащее ко- ординатный стол, установленный с возможностью перемещения во взаимно перпендикулярных направлениях, блок управления, выход которого подключен к входу управления координатного стола, первый и второй источники видеосигналов соответственно контролируемого и этгшонного изображений,генератор развертки, выход которого соединен с входами развертки первого

5

0

5

7

и второго источников видеосигналов, и блок визуального контроля, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и скорости контроля бинарных и многоградационных изображений, в него введены первая и вторая многоотводные линии задержки, четыре многовходовых пороговых блока, два инвертора, два логических элемента И и логический элемент ИЛИ, входы первой и второй линий задержки соединены соответственно с первым и вторым источниками видеосигнала, при этом вход и m выходов первой и второй линий задержки соединены соответственно с m + 1 входами первого и второго порогового блока, а п выходов первой и второй линий задержки соединены соответственно с п входами третьего и четвертого пороговых блока, при этом один из п выходов первой линии задержки

123838

соединен также с входом яркостного сигнала блока визуального контроля, вход развертки которого подключен к выхбду задержанного сигнала разверт- ки генератора, причем выход первого порогового блока через первый инвертор подключен к входу первого логического элемента И, другой вход которого соединен с выходом четвертого fO порогового блока, а выход второго порогового блока через второй инвертор подключен к входу второго логического элемента И, другой вход которого соединен с выходом третьего по- 15 рогового блока, а выходы первого и второго логических элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами выключения цвета блока визуального контроля и первым и вто- 20 рым входами логического элемента ИЛИ , выход которого подключен к входу блока управления.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение достоверности и скорости контроля бинарных и многоградационных изображений за счет повышения помехоустойчивости и выбора областей контроля. Цель достигается способом контроля, основанным на анализе изменения градиентов яркости в допусковой области сравниваемых эталонного и контролируемого изображений. Поскольку в данном способе яркости соответствующих точек эталонного и контролируемого изображений непосредственно не сравниваются по величине, требования к идентичности условий освещения эталона и образца могут быть значительно снижены. Способ реализован в устройстве, содержащем координатный стол 1, блок 2 управления, два источника 3 и 4 видеосигналов, генератор 5 развертки, блок 6. Устройство сравнивает видеосигналы с помощью двух многоотводных цифровых линий 7 и В задержки, которые позволяют получить на выходе одновременно сигналы яркости элементов, соседних с контролируемым и находящихся на допусковом расстоянии от контролируемого элемента. При этом для каждого элемента контролируемого и эталонного изображений оценивается мрдуль градиента яркости и максимальная разница в яркости его периферийных элементов. Изображения . считаются одинаковыми, если элементу на контролируемом изображении, у которого градиент яркости обусловлен переходом проводник - подложка, соответствует элемент эталонного изображения, у которого разница в яркости его периферийных элементов обусловлена их расположением как на проводнике, так и на подложке. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. ю (Л 00 ьо со 00 со

/

/

Фиг. 2

Редактор В. Петраш

Составитель Е. Глазкова

Техред А.Кравчук Корректор А.Вррович

Заказ 1960/38 Тираж 678Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

- - - -- - - ..«.„«. ъ

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.З