用于自动X射线检查的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于自动X射线检查的系统和方法。本发明专利技术提供了一种在印刷电路板(PCB)组件(1)的生产期间进行自动X射线检查(AXI)(10)的计算机实施的方法，该方法包括：捕获(S1)PCB组件(1)的X射线图像(2)；基于捕获的X射线图像的图像处理来确定(S2)第一错误指示符(I1)；在第一错误指示符(I1)指示PCB组件(1)有缺陷的情况下，使用经训练的自适应算法(ML)基于捕获的X射线图像(2)来确定(S3)第二错误指示符(I2)；以及输出(S4)第二错误指示符(I2)作为检查(10)的结果。(10)的结果。(10)的结果。

【技术实现步骤摘要】
用于自动X射线检查的系统和方法


[0001]本专利技术涉及用于自动X射线检查的系统和方法。

技术介绍

[0002]电子生产易于沿生产过程出现许多可能的缺陷。因此，表面安装的电子设备(SMD)的制造过程包括用于缺陷检测的视觉质量检查过程。某些错误模式(如焊料空隙和枕内焊头缺陷)的检测需要透视检查。这些高端检查机器，如X射线检查机，依靠由机器的专家用户手动编程的静态检查例程来验证质量。基于焊接指南利用领域专家的隐性知识允许对质量进行评估。对个人资格的不同依赖性显著地影响内置计算机视觉例程的错误调用率。
[0003]根据现有技术，通过利用基于灰度图像的X射线检查来执行覆盖焊点的质量评估。图像的某些区域的强度根据被照射的材料而变化。这导致金属材料堆积的图像区域变暗。基于这些强度差异来执行对预定图像区域的自动评估。如果该区域内的特定数量的像素超过设定阈值，则该区域被标记为不足。必须执行来自操作员的确认。手动创建并调整这些特定于产品的测试例程。在商用机器中使用的当前分析方法是基于确定性的、基于规则的系统。在工业应用中，在不同的X射线技术之间进行区分。部件的垂直射线照相被称为2D X射线。X射线是具有相对短的处理时间的成本有效的解决方案。由于当辐射通过物质时，根据辐射穿透的材料和体积，能够通过数字传感器(例如，由Omron提供的平板检测器)产生灰度图像(0
‑
255)。通过集成图像识别或手动视觉检查，能够识别灰度值分布内的偏差。
[0004]由于较高的封装密度或双面组装，需要更复杂的系统来确保足够的成像。PCB的不利纵横比需要单独的3D过程。在一定程度上，能够通过在X射线源与检测器之间移动部件并经由切片图像重建准3D图像(被称为2.5D检查)来减小阴影效应。为了进一步减少阴影，在X射线分层摄影法中，X射线单元和检测器围绕共面轨迹上的部件以一定角度移动，其中，旋转轴倾斜于射束方向。通过多个图像采集和重建算法(例如断层合成)，形成3D图像。由于特定的设置以及系统与部件之间的小距离，高放大率是可行的。
[0005]为了设置检查例程，需要手动操作。它能够划分为两个操作：
[0006]·
待检查的目标区域的定义
[0007]·
目标区域内的测试程序的定义。
[0008]为了定义目标区域，软件的操作员基于由机器拍摄的产品的样本图像来手动选择区域。这些区域是在由内置算法预先选择的2D图像上进行选择。所选择的目标区域是后续测试例程的参考，并且位置是参考位于电路板的外角上的参考标记(也被称为基准点)来进行定义。现有技术的解决方案需要大量的手动操作和专项技术。对于检查，仅检查灰度图像的一层，因此信息丢失。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于改进PCB组件的检查，特别是减少在检查PCB组件期间的假正例的数量。
[0010]根据第一方面，该目的通过一种在印刷电路板(PCB)组件的生产期间进行自动X射线检查(AXI)的计算机实施的方法来实现。该方法包括捕获PCB组件的X射线图像的步骤。该方法进一步包括基于捕获的X射线图像的图像处理来确定第一错误指示符的步骤。该方法还包括在第一错误指示符指示PCB组件有缺陷的情况下，使用经训练的自适应算法基于捕获的X射线图像来确定第二错误指示符的步骤。该方法还包括输出第二错误指示符作为检查的结果的步骤。
[0011]根据第二方面，该目的通过一种包括程序代码的计算机程序来实现，该程序代码在被执行时执行根据第一方面的方法步骤。
[0012]根据第三方面，该目的通过一种可操作以执行根据第一方面的方法步骤的检查装置来实现。
[0013]根据第四方面，该目的通过一种标记X射线图像并训练自适应算法的计算机实施的方法来实现。该方法包括以下步骤：获得多个X射线图像、多个第一错误指示符和分配给第一错误指示符的多个标签；在没有对应的标签被分配给第一错误指示符的情况下，确定第一错误指示符的假正例；以及基于与被确定为假正例的第一错误指示符相对应的X射线图像来训练自适应算法。
[0014]本公开的这些目的和其它目的、特征和优点将在阅读以下结合附图简要描述的具体实施方式后变得显而易见。
附图说明
[0015]图1示出了用于生产和检查印刷电路板组件的生产地点的图示。
[0016]图2示出了用于检查印刷电路板组件的示例性实施例的框图。
[0017]图3示出了在生产期间且特别是在印刷电路板组件的焊接期间的示例性缺陷。
[0018]图4示出了包括横截面图像序列的X射线图像。
[0019]图5示出了根据第一实施例的示例性方法步骤。
[0020]图6示出了根据第二实施例的示例性方法步骤。
[0021]图7示出了根据第三实施例的示例性方法步骤。
[0022]图8示出了根据第四实施例的示例性方法步骤。
[0023]图9示出了根据第五实施例的示例性方法步骤。
[0024]图10示出了被输入到经训练的自适应算法中的X射线图像的图示。
[0025]图11示出了根据第六实施例的示例性方法步骤。
[0026]图12示出了根据第七实施例的示例性方法步骤。
[0027]图13示出了根据第八实施例的示例性方法步骤。
[0028]图14示出了根据第九实施例的示例性方法步骤。
[0029]图15示出了根据第十实施例的示例性方法步骤。
[0030]图16示出了标记X射线图像并训练自适应算法的示例性方法步骤。
[0031]图17示出了拥有处理器和存储器的检查系统。
具体实施方式
[0032]在电子生产中，电子部件例如使用通孔技术(THT)电连接和机械连接到印刷电路
板，如图1所示。在大多数情况下，电子部件在放置位置11处插入印刷电路板上的安装孔中，诸如手动放置站或借助于放置机器人。印刷电路板与插入的电性部件一起驱动到波峰焊机12中，在波峰焊机12中，印刷电路板被拉到焊接轴上，在焊接轴上，锡在电路板与电性部件之间产生导电连接。在焊接过程之后，通过用于质量控制的检查系统来检查接触点(此后被称为焊点)及其特性。为此，通常使用光学检查(简称AOI)和/或x射线检查(简称AXI)10，如图1所示。检查系统10包括用于图像处理的硬件部件，诸如X射线源、数字传感器、计算机等。例如，这种检查站由Omron以名称VT
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X750提供。VT
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X750的设计采用“计算机断层扫描”(CT)，从而提供高精度X射线成像，以在生产期间对焊接区域进行精确可靠的检查。VT
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X750检查焊接缺陷，诸如BGA、LGA、THT和其它离散设备中的枕内焊头和空隙。
[0033]检查系统10应该检测的可能缺陷是缺失的部件、弯曲的部件、润湿不充分的焊点(冷焊点或开放的焊点)、或锡擦伤(即，焊点的电触点)，其应该具有电势。
[0034]通过X射线检查，经由图像采集来捕获X射线图像。例如，能够使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在印刷电路板PCB组件(1)的生产期间进行自动X射线检查AXI(10)的计算机实施的方法，所述方法包括：捕获(S1)PCB组件(1)的X射线图像(2)，基于捕获的X射线图像的图像处理来确定(S2)第一错误指示符(I1)，在所述第一错误指示符(I1)指示所述PCB组件(1)有缺陷的情况下，使用经训练的自适应算法(ML)基于所述捕获的X射线图像(2)来确定(S3)第二错误指示符(I2)，以及输出(S4)所述第二错误指示符(I2)作为所述检查(10)的结果。2.根据前述权利要求所述的方法，包括：在所述第一错误指示符(I1)指示所述印刷电路板组件(1)无错误的情况下，省略(S5)确定(S3)所述第二错误指示符(I2)的步骤，以及输出(S6)所述第一错误指示符(I1)作为所述检查(10)的结果。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：在所述第二错误指示符(I2)指示无错误的PCB组件(1)并且因此指示假正例的第一错误指示符(I1)的情况下，将所述PCB组件(1)安装(S8)到设备壳体中，和/或在所述第二错误指示符(I2)指示无错误的PCB组件(1)并且因此指示假正例的第一错误指示符(I1)的情况下，将操作软件存储(S7)到所述PCB组件(1)的部件上。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：在所述第二错误指示符指示有缺陷的PCB组件的情况下，由操作员手动检查(S9)所述PCB组件，并且优选地捕获(S10)所述PCB组件(1)的新X射线图像(2)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：将所述PCB组件(1)的横截面图像序列(21，22，23)输入(S11)到所述经训练的的自适应算法(ML)中，优选地输入到卷积神经网络中，所述X射线图像(2)包括所述横截面图像序列(21，22，23)，以及由所述经训练的自适应算法(ML)基于所述横截面图像序列(21，22，23)来确定(S12)所述第二错误指示符(I2)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：基于横截面图像(21，22，23)中的每一个横截面图像的小波变换而从所述PCB组件(1)的所述横截面图像序列(21，22，23)中确定(S13)可接受的清晰图像，所述X射线图像(2)包括所述横截面图像序列(21，22，...

【专利技术属性】
技术研发人员：约亨，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：