一种改进的工控线路板缺陷检测方法技术

本发明专利技术公开了一种改进的工控线路板缺陷检测方法。本发明专利技术中，缺陷检测模块内部的检测模块对改进网络采用的轻量级网络模型拥有高质量的卷积计算，却不丢失其检测性能的要求，改进的骨干网在功耗和延迟上都有出色的表现，预测准确性明显高于其他两种网络，更适用于小目标的缺陷检测，其次将路径聚合网络调整为BiFPN使网络能更好地融合不同尺度层的重要特征，减少浅层特征的丢失，使网络能够有选择地关注信息特征。经过多次对比实验可以得出本发明专利技术算法对瑕疵的检测精度均在90％以上，高于传统算法的检测精度，同时误检、漏检的情况对比传统方法有明显的改善，完全满足工业检测的要求，从而提高了系统在检测时的整体精确性。从而提高了系统在检测时的整体精确性。从而提高了系统在检测时的整体精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的工控线路板缺陷检测方法


[0001]本专利技术属于线路板缺陷检测
，具体为一种改进的工控线路板缺陷检测方法。

技术介绍

[0002]随着电子技术的飞速发展，电子产品逐渐趋于微型化、轻便化、高集成化，而且印制线路板是电子产品必不可少的零部件，这必然要求印制线路板也要小型轻量化和高密度化。印制线路板能够高密度化取决于层间连接的盲孔和线路，且结合电子产品的性能而定，因此，印制线路板的盲孔制作成为印制线路板技术发展的关键之一。工控线路板在出厂前需要对其进行缺陷检测，防止线路板出现破损风意外。
[0003]但是常见的检测方法在使用过程中，多采用人工检测，从而使得检测的效率不够高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种改进的工控线路板缺陷检测方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种改进的工控线路板缺陷检测方法，包括电源供电模块、线路板图像采集模块、图像预处理模块、处理器模块、缺陷检测模块、结果统计分析模块、图像调整模块、图像滤波模块、尺度检测层模块、锚框参数优化模块和双向特征金字塔网络模块，所述电源供电模块的输出端连接有所述线路板图像采集模块的输入端，所述线路板图像采集模块的输出端连接有所述图像预处理模块的输入端，所述图像预处理模块的输出端连接有所述处理器模块的输入端，所述处理器模块的输出端连接有所述缺陷检测模块的输入端，所述缺陷检测模块的输出端连接有所述结果统计分析模块的输入端。
[0006]在一优选的实施方式中，所述图像预处理模块的内部设置有图像调整模块和图像滤波模块，所述缺陷检测模块的内部设置有尺度检测层模块、锚框参数优化模块和双向特征金字塔网络模块。
[0007]在一优选的实施方式中，所述线路板图像采集模块用到两种图像采集设备，分别是CCD摄像机和CMOS摄像机，其中，CCD摄像机属于一种典型的电耦合器件，所产生的信号源主要以电荷为主，该信号源主要集中分布于半导体单晶材料上，CMOS摄像机属于一种典型的光电转换器件，主要集中分布于金属氧化物半导体材料上，所述图像采集模块螺丝图像采集模块线路板图像采集模块在充分结合检测尺寸范围芯片的基础上，将镜头的视野尺寸设置在15mm以上，最终将ZML1010镜头规格作为最终选用的镜头。
[0008]在一优选的实施方式中，所述图像调整模块使用时包括以下步骤：
[0009]步骤1：首先扫描工控线路板图像的每个像素点，找到其中心点o'，同时以o'为原点构建与xoy相同的坐标系x'o'y'；
[0010]步骤2：工控线路板的工作面为螺牙上下两部分的螺旋面，分别连接上下部分对应
的相邻螺峰点AB和AB”，分别求出两条直线的中点，得到垂线L；
[0011]步骤3：计算垂线L和ox”轴的夹角B，B就是图像需要旋转的角度；
[0012]步骤4：判断图像需要旋转的角度，如果垂线L偏向坐标系xoy的左侧，则图像向右侧旋转角度B；如果垂线L偏向右侧，则图像向左侧旋转角度B。
[0013]在一优选的实施方式中，所述图像滤波模块采用双边滤波的方法进行图像去噪；双边滤波对像素信息的处理是非线性的，将像素点在图像中的坐标纳入到考虑范围的同时，也将周围区域像素点的差异影响加入了计算范围中；这样对于灰度平缓区域的处理有类似高斯滤波的效果，而在异常区域则不进行处理，从而保持边缘信息。
[0014]在一优选的实施方式中，所述处理器模块使用ATmegal28单片机作为GCPU，串行芯片为24AA1048，实时时钟芯片为AMI8563；主控制模块的功能在于对电池组进行采样，控制蓄电池放电过程，完成串行通信以及其他的扩展功能；Atmegal28为8位单片机，采用先进的RISC构架，内部具有154条指令系统；采用全静态的工作模式，提高了对外围的开发能力；对主控制模块提供IEC61850标准接口，以适配通讯设备。
[0015]在一优选的实施方式中，所述尺度检测层模块为加强模型对微小目标的检测能力同时弱化模型对大型目标的检测能力，引入了16
×
16大小的检测层。具体步骤如下：在第17层之后，继续进行卷积与上采样操作使特征图保持扩展，在第20层时将上采样后的特征图与骨干网络中第2层的特征图进行拼接操作得到尺寸为16
×
16的特征图，以此来提高低层语义与深层语义的连接与融合，提高微小目标检测能力。最后去掉原网络中5次下采样后得到的20
×
20的特征图，最终改进后的网络得到3个新的检测尺度层，大小分别为16
×
16、80
×
80、40
×
40。
[0016]在一优选的实施方式中，所述锚框参数优化模块选用K
‑
means++算法重新聚类优化锚框尺寸；K
‑
means++算法的原理如下:
[0017]1)从数据集中随机选取一个样本作为初始聚类中心C1。
[0018]2)首先计算每个样本与当前已有聚类中心之间的最短距离，用D(x)
[0019]表示。
[0020]3)计算每个样本被选为下一个聚类中心的概率：
[0021]4)选择最大概率值所对应的样本点作为下一个簇
[0022]中心。
[0023]5)重复步骤2)～4)直到选择出K个聚类中心。最终重新得到的锚框尺寸,本系统使用了K
‑
means++算法对3种候选框大大小进行了重新设定，使其更加适用于印刷线路板瑕疵这样的微小目标检测。
[0024]在一优选的实施方式中，。
[0025]在一优选的实施方式中，。
[0026]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0027]1、本专利技术中，缺陷检测模块内部的检测模块对改进网络采用的轻量级网络模型拥有高质量的卷积计算，却不丢失其检测性能的要求，改进的骨干网在功耗和延迟上都有出色的表现，预测准确性明显高于其他两种网络，更适用于小目标的缺陷检测，其次将路径聚合网络调整为BiFPN使网络能更好地融合不同尺度层的重要特征，减少浅层特征的丢失，最后在原网络的C3模块中引入注意力机制，使网络能够有选择地关注信息特征。经过多次对
比实验可以得出本专利技术算法对瑕疵的检测精度均在90％以上，高于传统算法的检测精度，同时误检、漏检的情况对比传统方法有明显的改善，完全满足工业检测的要求，从而提高了系统在检测时的整体精确性。
[0028]2、本专利技术中，设置了图像处理模块，对工控线路板图像毛刺的问题，采用图像处理中的形态学方法识别常见毛刺的形状，包括孤立点、凹凸陷点，然后将其去除或填平。从而使得为后期图像高效分割处理创造良好的条件。不仅可以有效地避免因光照不均匀而对图像灰度值产生不良影响。实现对工控线路板产品中颗粒、划痕、斑点等污损缺陷的有效识别，为后期产品外壳的美化提供重要的依据和参考，从而提高了整体工控线路板产品的表面平整度。
附图说明<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进的工控线路板缺陷检测方法，包括电源供电模块(1)、线路板图像采集模块(2)、图像预处理模块(3)、处理器模块(4)、缺陷检测模块(5)、结果统计分析模块(6)、图像调整模块(7)、图像滤波模块(8)、尺度检测层模块(9)、锚框参数优化模块(10)和双向特征金字塔网络模块(11)，其特征在于：所述电源供电模块(1)的输出端连接有所述线路板图像采集模块(2)的输入端，所述线路板图像采集模块(2)的输出端连接有所述图像预处理模块(3)的输入端，所述图像预处理模块(3)的输出端连接有所述处理器模块(4)的输入端，所述处理器模块(4)的输出端连接有所述缺陷检测模块(5)的输入端，所述缺陷检测模块(5)的输出端连接有所述结果统计分析模块(6)的输入端。2.如权利要求1所述的一种改进的工控线路板缺陷检测方法，其特征在于：所述图像预处理模块(3)的内部设置有图像调整模块(7)和图像滤波模块(8)，所述缺陷检测模块(5)的内部设置有尺度检测层模块(9)、锚框参数优化模块(10)和双向特征金字塔网络模块(11)。3.如权利要求1所述的一种改进的工控线路板缺陷检测方法，其特征在于：所述线路板图像采集模块(2)用到两种图像采集设备，分别是CCD摄像机和CMOS摄像机，其中，CCD摄像机属于一种典型的电耦合器件，所产生的信号源主要以电荷为主，该信号源主要集中分布于半导体单晶材料上，CMOS摄像机属于一种典型的光电转换器件，主要集中分布于金属氧化物半导体材料上，所述图像采集模块螺丝图像采集模块线路板图像采集模块(2)在充分结合检测尺寸范围芯片的基础上，将镜头的视野尺寸设置在15mm以上，最终将ZML1010镜头规格作为最终选用的镜头。4.如权利要求1所述的一种改进的工控线路板缺陷检测方法，其特征在于：所述图像调整模块(7)使用时包括以下步骤：步骤1：首先扫描工控线路板图像的每个像素点，找到其中心点o'，同时以o'为原点构建与xoy相同的坐标系x'o'y'；步骤2：工控线路板的工作面为螺牙上下两部分的螺旋面，分别连接上下部分对应的相邻螺峰点AB和AB”，分别求出两条直线的中点，得到垂线L；步骤3：计算垂线L和ox”轴的夹角B，B就是图像需要旋转的角度；步骤4：判断图像需要旋转的角度，如果垂线L偏向坐标系xoy的左侧，则图像向右侧旋转角度B；如果垂线L偏向右侧，则图像向左侧旋转角度B。5.如权利要求1所述的一种改进的工控线路板缺陷检测方法，其特征在于：所述图像滤波模块(8)采用双边滤波的方法进行图像去噪；双边滤波对像素信息的处理是非线性的，将像素点在图像中的坐标纳入到考虑范围的同时，也将周围区域像素点的差异影响加入了计算范围中；这样对于灰度平缓区域的处理有类似高斯滤波的效果，而在异常区域则不进行处理，从而保持边缘信息。6.如权利要求1所述的一种改进的工控线路板缺陷检测方法，其特征在于：所述处理器模块(4)使用ATmegal28单片机作为GCPU，串行芯片为24AA1048，实时时钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟忠，黄美珍，谢富国，凌雪梅，
申请(专利权)人：梅州市鸿宇电路板有限公司，
类型：发明
国别省市：