Hough变换的PCBMark校准研究

潘忆江　黄际彦　吴波　母国才

摘 要： 在现代电子工业中，由于电子技术的快速发展，印制电路板（PCB）在各个领域得到了广泛应用。随着表面贴装技术（SMT）的发展，PCB板上的元件密度越来越高。为了完成PCB板的制作与使用，需要对其中的PCB Mark进行定位和校准，主要讨论了一个基于Hough变化和最小二乘方法下的定位校准方法，为多边形的印刷电路板识别符（PCB Mark）定位校准技术提供了一个新思路。

关键词： 自动光学检测； 印刷电路板识别符； 霍夫变换； 最小二乘法

中图分类号： TN911?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0141?03

Abstract： With the rapid development of electronics technology in the modern electronic industry， printed circuit board （PCB） has been widely used in various fields. At the same time， with the development of surface mount technology （SMT）， the density of components on PCB is higher and higher. In order to manufacture and use PCB， PCB Mark in PCB should be located and calibrated. A positioning and calibration method based on Hough transform and least square method is discussed in this paper for providing a new method for positioning and calibration technology of the polygon PCB Mark.

Keywords： AOI； PCB Mark； Hough transform； least square method

0 引 言

随着信息产业的飞速发展，在国民经济和国防事业中，微电子产业发挥着越来越重要的作用。同时在微电子产业中，PCB 板是其中一个关键的部件[1]。随着新型元器件的不断涌现，对PCB板的要求越来越严格。由于元件密度增加，引脚距离变小，PCB板的制作会越发的困难。同时，随着电子技术的不断革新，PCB板几乎都是由SMT技术生产的[2]。其原因是SMT技术具有高密度、焊点缺陷率低、高频特性好、可靠性高、生产流程自动化等特点。

为了适应现代SMT生产线上的检测要求，就有必要对传统的人工检测方式进行革新。因此新型自动检测技术有了较大发展，其中电学检测、自动X射线检测和自动光学检测（Automatic Optical Inspection，AOI）是最为常用的。其中AOI因其相对其他自动检测方法而言具有成本低、效率高、非接触、速度快、柔性好等突出优点，同时通过综合图像分析，可以对物体的尺寸和相对位置进行测量[3?4]。

在进行AOI检测时，一个标准的检测流程如图1所示。从图1中可以看出，PCB Mark校准在整个检测过程是起到至关重要的作用的，因为整个检测中，对PCB板进行的定位，就是依靠PCB Mark实现的。本文采用Hough变换和最小二乘拟合直线的方法检测PCB板中规则的多边形PCB Mark。如图2中是常见的PCB Mark，本文主要讨论其中的三角形和正方形PCB Mark。

4 结 语

通过Hough变换和最小二乘拟合相结合的方法，可以有效地完成PCB板中的PCB Mark的定位和检测。通过相关仿真，验证了这一方法的有效性。因而这一方法为在PCB板自动光学缺陷检测中提供了一定的理论依据。

致 谢：本课题受2012年广东省数控一代机械产品创新应用示范工程专项资金入库项目（2012B011300005）资助。

参考文献

[1] 寇莎莎.基于AOI技术的PCB钻孔精度检测系统的研究[D].北京：北京交通大学，2008.

[2] 陈臣.印刷电路板的自动光学检测系统的设计与研究[D].南京：南京航空航天大学，2010.

[3] BATHELOR B G， BRAGGINS D W. Commercial vision systems in computer vision [M]. [S.l.]： Theory and Industrial Applications， 1992： 405?452.

[4] LEI X， ERKKI O， PEKKA K. A new curve detection method： ramdomized Hough transform [J]. Pattern Recognition Letters， 1990， 11（5）： 331?338.

[5] HOUGH P V C. Method and means for recognizing complex patterns： US， 3069654 [P]. 1962?12?18.

[6] 祁宝英.运用Hough变换提高直线检测效率[J].计算机系统应用，2012，21（6）：228?231.

[7] 岳冬雪，黄新生.基于改进的多分辨率Hough变换的直线检测方法[J].计算机仿真，2006，23（9）：76?79.

[8] 李本伍，王小华，谢君廷.一种图像中检测直线的快速算法[J].杭州电子科技大学学报，2007，27（6）：67?70.

[9] 卢惠民，郑志强.一种新的用于检测直线的快速Hough变换[J].计算机应用，2005，25（10）：2379?2380.

[10] 陈洪波.Hough变换及改进算法与线段检测[D].桂林：广西师范大学，2004.

[11] 陈国栋.Hough变换改进算法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007.

[12] 杨苏.基于局部分析的Hough变换形状检测关键技术研究[D].秦皇岛：燕山大学，2009.

[13] 贾小勇，徐传胜，白欣.最小二乘法的创立及其思想方法[J].西北大学学报：自然科学版，2006，36（3）：507?511.

[14] 张起贵，张魁.基于最小二乘直线拟合的小目标检测[J].电子设计工程，2010，18（7）：176?180.

[15] 孙伟，张小瑞，唐慧强，等.Hough变换和最小二乘拟合的车道线协调检测[J].光学工程，2011，39（10）：13?19.

摘 要： 在现代电子工业中，由于电子技术的快速发展，印制电路板（PCB）在各个领域得到了广泛应用。随着表面贴装技术（SMT）的发展，PCB板上的元件密度越来越高。为了完成PCB板的制作与使用，需要对其中的PCB Mark进行定位和校准，主要讨论了一个基于Hough变化和最小二乘方法下的定位校准方法，为多边形的印刷电路板识别符（PCB Mark）定位校准技术提供了一个新思路。

关键词： 自动光学检测； 印刷电路板识别符； 霍夫变换； 最小二乘法

中图分类号： TN911?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0141?03

Abstract： With the rapid development of electronics technology in the modern electronic industry， printed circuit board （PCB） has been widely used in various fields. At the same time， with the development of surface mount technology （SMT）， the density of components on PCB is higher and higher. In order to manufacture and use PCB， PCB Mark in PCB should be located and calibrated. A positioning and calibration method based on Hough transform and least square method is discussed in this paper for providing a new method for positioning and calibration technology of the polygon PCB Mark.

Keywords： AOI； PCB Mark； Hough transform； least square method

0 引 言

随着信息产业的飞速发展，在国民经济和国防事业中，微电子产业发挥着越来越重要的作用。同时在微电子产业中，PCB 板是其中一个关键的部件[1]。随着新型元器件的不断涌现，对PCB板的要求越来越严格。由于元件密度增加，引脚距离变小，PCB板的制作会越发的困难。同时，随着电子技术的不断革新，PCB板几乎都是由SMT技术生产的[2]。其原因是SMT技术具有高密度、焊点缺陷率低、高频特性好、可靠性高、生产流程自动化等特点。

为了适应现代SMT生产线上的检测要求，就有必要对传统的人工检测方式进行革新。因此新型自动检测技术有了较大发展，其中电学检测、自动X射线检测和自动光学检测（Automatic Optical Inspection，AOI）是最为常用的。其中AOI因其相对其他自动检测方法而言具有成本低、效率高、非接触、速度快、柔性好等突出优点，同时通过综合图像分析，可以对物体的尺寸和相对位置进行测量[3?4]。

在进行AOI检测时，一个标准的检测流程如图1所示。从图1中可以看出，PCB Mark校准在整个检测过程是起到至关重要的作用的，因为整个检测中，对PCB板进行的定位，就是依靠PCB Mark实现的。本文采用Hough变换和最小二乘拟合直线的方法检测PCB板中规则的多边形PCB Mark。如图2中是常见的PCB Mark，本文主要讨论其中的三角形和正方形PCB Mark。

4 结 语

通过Hough变换和最小二乘拟合相结合的方法，可以有效地完成PCB板中的PCB Mark的定位和检测。通过相关仿真，验证了这一方法的有效性。因而这一方法为在PCB板自动光学缺陷检测中提供了一定的理论依据。

致 谢：本课题受2012年广东省数控一代机械产品创新应用示范工程专项资金入库项目（2012B011300005）资助。

参考文献

[1] 寇莎莎.基于AOI技术的PCB钻孔精度检测系统的研究[D].北京：北京交通大学，2008.

[2] 陈臣.印刷电路板的自动光学检测系统的设计与研究[D].南京：南京航空航天大学，2010.

[3] BATHELOR B G， BRAGGINS D W. Commercial vision systems in computer vision [M]. [S.l.]： Theory and Industrial Applications， 1992： 405?452.

[4] LEI X， ERKKI O， PEKKA K. A new curve detection method： ramdomized Hough transform [J]. Pattern Recognition Letters， 1990， 11（5）： 331?338.

[5] HOUGH P V C. Method and means for recognizing complex patterns： US， 3069654 [P]. 1962?12?18.

[6] 祁宝英.运用Hough变换提高直线检测效率[J].计算机系统应用，2012，21（6）：228?231.

[7] 岳冬雪，黄新生.基于改进的多分辨率Hough变换的直线检测方法[J].计算机仿真，2006，23（9）：76?79.

[8] 李本伍，王小华，谢君廷.一种图像中检测直线的快速算法[J].杭州电子科技大学学报，2007，27（6）：67?70.

[9] 卢惠民，郑志强.一种新的用于检测直线的快速Hough变换[J].计算机应用，2005，25（10）：2379?2380.

[10] 陈洪波.Hough变换及改进算法与线段检测[D].桂林：广西师范大学，2004.

[11] 陈国栋.Hough变换改进算法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007.

[12] 杨苏.基于局部分析的Hough变换形状检测关键技术研究[D].秦皇岛：燕山大学，2009.

[13] 贾小勇，徐传胜，白欣.最小二乘法的创立及其思想方法[J].西北大学学报：自然科学版，2006，36（3）：507?511.

[14] 张起贵，张魁.基于最小二乘直线拟合的小目标检测[J].电子设计工程，2010，18（7）：176?180.

[15] 孙伟，张小瑞，唐慧强，等.Hough变换和最小二乘拟合的车道线协调检测[J].光学工程，2011，39（10）：13?19.

摘 要： 在现代电子工业中，由于电子技术的快速发展，印制电路板（PCB）在各个领域得到了广泛应用。随着表面贴装技术（SMT）的发展，PCB板上的元件密度越来越高。为了完成PCB板的制作与使用，需要对其中的PCB Mark进行定位和校准，主要讨论了一个基于Hough变化和最小二乘方法下的定位校准方法，为多边形的印刷电路板识别符（PCB Mark）定位校准技术提供了一个新思路。

关键词： 自动光学检测； 印刷电路板识别符； 霍夫变换； 最小二乘法

中图分类号： TN911?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0141?03

Abstract： With the rapid development of electronics technology in the modern electronic industry， printed circuit board （PCB） has been widely used in various fields. At the same time， with the development of surface mount technology （SMT）， the density of components on PCB is higher and higher. In order to manufacture and use PCB， PCB Mark in PCB should be located and calibrated. A positioning and calibration method based on Hough transform and least square method is discussed in this paper for providing a new method for positioning and calibration technology of the polygon PCB Mark.

Keywords： AOI； PCB Mark； Hough transform； least square method

0 引 言

随着信息产业的飞速发展，在国民经济和国防事业中，微电子产业发挥着越来越重要的作用。同时在微电子产业中，PCB 板是其中一个关键的部件[1]。随着新型元器件的不断涌现，对PCB板的要求越来越严格。由于元件密度增加，引脚距离变小，PCB板的制作会越发的困难。同时，随着电子技术的不断革新，PCB板几乎都是由SMT技术生产的[2]。其原因是SMT技术具有高密度、焊点缺陷率低、高频特性好、可靠性高、生产流程自动化等特点。

为了适应现代SMT生产线上的检测要求，就有必要对传统的人工检测方式进行革新。因此新型自动检测技术有了较大发展，其中电学检测、自动X射线检测和自动光学检测（Automatic Optical Inspection，AOI）是最为常用的。其中AOI因其相对其他自动检测方法而言具有成本低、效率高、非接触、速度快、柔性好等突出优点，同时通过综合图像分析，可以对物体的尺寸和相对位置进行测量[3?4]。

在进行AOI检测时，一个标准的检测流程如图1所示。从图1中可以看出，PCB Mark校准在整个检测过程是起到至关重要的作用的，因为整个检测中，对PCB板进行的定位，就是依靠PCB Mark实现的。本文采用Hough变换和最小二乘拟合直线的方法检测PCB板中规则的多边形PCB Mark。如图2中是常见的PCB Mark，本文主要讨论其中的三角形和正方形PCB Mark。

4 结 语

通过Hough变换和最小二乘拟合相结合的方法，可以有效地完成PCB板中的PCB Mark的定位和检测。通过相关仿真，验证了这一方法的有效性。因而这一方法为在PCB板自动光学缺陷检测中提供了一定的理论依据。

致 谢：本课题受2012年广东省数控一代机械产品创新应用示范工程专项资金入库项目（2012B011300005）资助。

参考文献

[1] 寇莎莎.基于AOI技术的PCB钻孔精度检测系统的研究[D].北京：北京交通大学，2008.

[2] 陈臣.印刷电路板的自动光学检测系统的设计与研究[D].南京：南京航空航天大学，2010.

[3] BATHELOR B G， BRAGGINS D W. Commercial vision systems in computer vision [M]. [S.l.]： Theory and Industrial Applications， 1992： 405?452.

[4] LEI X， ERKKI O， PEKKA K. A new curve detection method： ramdomized Hough transform [J]. Pattern Recognition Letters， 1990， 11（5）： 331?338.

[5] HOUGH P V C. Method and means for recognizing complex patterns： US， 3069654 [P]. 1962?12?18.

[6] 祁宝英.运用Hough变换提高直线检测效率[J].计算机系统应用，2012，21（6）：228?231.

[7] 岳冬雪，黄新生.基于改进的多分辨率Hough变换的直线检测方法[J].计算机仿真，2006，23（9）：76?79.

[8] 李本伍，王小华，谢君廷.一种图像中检测直线的快速算法[J].杭州电子科技大学学报，2007，27（6）：67?70.

[9] 卢惠民，郑志强.一种新的用于检测直线的快速Hough变换[J].计算机应用，2005，25（10）：2379?2380.

[10] 陈洪波.Hough变换及改进算法与线段检测[D].桂林：广西师范大学，2004.

[11] 陈国栋.Hough变换改进算法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007.

[12] 杨苏.基于局部分析的Hough变换形状检测关键技术研究[D].秦皇岛：燕山大学，2009.

[13] 贾小勇，徐传胜，白欣.最小二乘法的创立及其思想方法[J].西北大学学报：自然科学版，2006，36（3）：507?511.

[14] 张起贵，张魁.基于最小二乘直线拟合的小目标检测[J].电子设计工程，2010，18（7）：176?180.

[15] 孙伟，张小瑞，唐慧强，等.Hough变换和最小二乘拟合的车道线协调检测[J].光学工程，2011，39（10）：13?19.