Система контроля топологии печатных плат
Разработана система контроля топологии печатных плат, которая позволяет находить и классифицировать дефекты элементов топологии. Для поиска дефектов используются методы контроля, основанные на сравнении с эталоном и использовании операторов математической морфологии. Входные данные – это эталонно...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/8159 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Система контроля топологии печатных плат / С.А. Байрак, А.А. Дудкин, А.В. Инютин, Е.В. Калабухов, Р.Х. Садыхов, Л.П. Поденок // Штучний інтелект. — 2009. — № 4. — С. 242-247. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-8159 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-81592010-05-14T12:01:16Z Система контроля топологии печатных плат Байрак, С.А. Дудкин, А.А. Инютин, А.В. Калабухов, Е.В. Садыхов, Р.Х. Поденок, Л.П. Интеллектуальные системы автоматизации научных исследований, проектирования и управления Разработана система контроля топологии печатных плат, которая позволяет находить и классифицировать дефекты элементов топологии. Для поиска дефектов используются методы контроля, основанные на сравнении с эталоном и использовании операторов математической морфологии. Входные данные – это эталонное изображение печатной платы: векторное в формате Gerber или растровое в виде графического файла, изображение тестируемой печатной платы, а также параметры конструкторско-технологических ограничений. A system of PCB layout optical inspection is proposed. The localization and classification of defect based on image comparison and mathematical morphology methods. Input datа is the raster image or Gerber description of PCB, parameters for the rules check. 2009 Article Система контроля топологии печатных плат / С.А. Байрак, А.А. Дудкин, А.В. Инютин, Е.В. Калабухов, Р.Х. Садыхов, Л.П. Поденок // Штучний інтелект. — 2009. — № 4. — С. 242-247. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1561-5359 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/8159 681.327 ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Интеллектуальные системы автоматизации научных исследований, проектирования и управления Интеллектуальные системы автоматизации научных исследований, проектирования и управления |
| spellingShingle |
Интеллектуальные системы автоматизации научных исследований, проектирования и управления Интеллектуальные системы автоматизации научных исследований, проектирования и управления Байрак, С.А. Дудкин, А.А. Инютин, А.В. Калабухов, Е.В. Садыхов, Р.Х. Поденок, Л.П. Система контроля топологии печатных плат |
| description |
Разработана система контроля топологии печатных плат, которая позволяет находить и классифицировать
дефекты элементов топологии. Для поиска дефектов используются методы контроля, основанные на
сравнении с эталоном и использовании операторов математической морфологии. Входные данные – это
эталонное изображение печатной платы: векторное в формате Gerber или растровое в виде графического
файла, изображение тестируемой печатной платы, а также параметры конструкторско-технологических
ограничений. |
| format |
Article |
| author |
Байрак, С.А. Дудкин, А.А. Инютин, А.В. Калабухов, Е.В. Садыхов, Р.Х. Поденок, Л.П. |
| author_facet |
Байрак, С.А. Дудкин, А.А. Инютин, А.В. Калабухов, Е.В. Садыхов, Р.Х. Поденок, Л.П. |
| author_sort |
Байрак, С.А. |
| title |
Система контроля топологии печатных плат |
| title_short |
Система контроля топологии печатных плат |
| title_full |
Система контроля топологии печатных плат |
| title_fullStr |
Система контроля топологии печатных плат |
| title_full_unstemmed |
Система контроля топологии печатных плат |
| title_sort |
система контроля топологии печатных плат |
| publisher |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Интеллектуальные системы автоматизации научных исследований, проектирования и управления |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/8159 |
| citation_txt |
Система контроля топологии печатных плат / С.А. Байрак, А.А. Дудкин, А.В. Инютин, Е.В. Калабухов, Р.Х. Садыхов, Л.П. Поденок // Штучний інтелект. — 2009. — № 4. — С. 242-247. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bajraksa sistemakontrolâtopologiipečatnyhplat AT dudkinaa sistemakontrolâtopologiipečatnyhplat AT inûtinav sistemakontrolâtopologiipečatnyhplat AT kalabuhovev sistemakontrolâtopologiipečatnyhplat AT sadyhovrh sistemakontrolâtopologiipečatnyhplat AT podenoklp sistemakontrolâtopologiipečatnyhplat |
| first_indexed |
2025-07-02T10:51:37Z |
| last_indexed |
2025-07-02T10:51:37Z |
| _version_ |
1836532103011893248 |
| fulltext |
«Искусственный интеллект» 4’2009 242
5Б
УДК 681.327
С.А. Байрак1, А.А. Дудкин2, А.В. Инютин2, Е.В. Калабухов1,
Р.Х. Садыхов1, Л.П. Поденок2
1Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
г. Минск, Беларусь
2Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь
doudkin@newman.bas-net.by, avin@lsi.bas-net.by,
rsadykhov@bsuir.by, podenok@lsi.bas-net.by
Система контроля топологии печатных плат
Разработана система контроля топологии печатных плат, которая позволяет находить и классифицировать
дефекты элементов топологии. Для поиска дефектов используются методы контроля, основанные на
сравнении с эталоном и использовании операторов математической морфологии. Входные данные – это
эталонное изображение печатной платы: векторное в формате Gerber или растровое в виде графического
файла, изображение тестируемой печатной платы, а также параметры конструкторско-технологических
ограничений.
Введение
Надежность радиоэлектронного оборудования напрямую зависит от качества из-
готовления печатных плат (ПП). Качество изготовления ПП может контролироваться
различными методами: контактными и бесконтактными. Общая задача контроля ка-
чества включает в себя множество факторов, таких, например, как соответствие топо-
логии платы конструкторской документации, положение и размер отверстий контактных
площадок, качество нанесения защитного покрытия и т.д.
Целью контроля топологии является установление соответствия топологии ПП
конструкторской документации. Объектом для контроля является растровое изобра-
жение слоя или фотошаблона ПП. Элементами на изображении ПП являются контакт-
ные площадки, проводники, точки привязки, служебная информация в виде букв и цифр.
Дефектом при осуществлении контроля является отклонение элементов топологии на
объекте от проектной документации вследствие погрешностей при производстве, на-
пример, несоответствие температурных и временных режимов производства и т.д. При-
мерами дефектов являются дефекты вида: островок, прокол, короткое замыкание, разрыв,
увеличенный или уменьшенный размер элемента, отсутствие или смещение элемен-
та [1]. На основании данных контроля технолог принимает решение о соответствии
или несоответствии качества платы необходимым требованиям и внесении при необ-
ходимости правок в фотошаблон или в технологический процесс производства.
В настоящее время за рубежом выпускаются автоматизированные системы конт-
роля качества ПП [2-4], однако они не лишены недостатков, затрудняющих работу
технолога, ответственного за процесс производства ПП. Например, если система в про-
цессе контроля обнаруживает слишком большое количество малозначимых дефектов,
которые допускаются требуемыми классами точности изготовления ПП, технолог дол-
жен потратить слишком много времени, чтобы проверить все найденные дефекты.
На сегодняшний день в Республике Беларусь такие системы не производятся, но пред-
лагаемая система может являться основой для выпуска программно-аппаратного комплекса
контроля качества ПП на производственной базе «КБТЭМ-ОМО» концерна «Планар».
Система контроля топологии печатных плат
«Штучний інтелект» 4’2009 243
5Б
В статье приводится описание системы контроля топологии ПП. Рассмотрены ис-
пользуемые методы поиска и классификации дефектов, основные функции и структура
системы, типы входных данных.
Методы поиска и классификации дефектов топологии
на изображении печатной платы
Существует множество алгоритмов поиска дефектов на изображении ПП [1]. В раз-
работанной системе для поиска дефектов используются методы сравнения с эталоном
и использования операторов математической морфологии [5-7]. В системе реализованы
следующие этапы обработки:
А. Предварительная обработка изображения
Предварительная обработка изображения тестируемой ПП (ТИ) заключается в
бинаризации, коррекции угла поворота и масштабировании.
На бинарном изображении производится поиск контактных площадок, на осно-
ве которого формируется список контактных площадок для эталонного изображения
ПП (ЭИ) и ТИ. Списки контактных площадок ЭИ и ТИ сравниваются для контроля
их соответствия.
Б. Поиск дефектов топологии на растровых изображениях
Поиск дефектов осуществляется методом применения логической операции XOR
к пикселям ЭИ и ТИ. В результате определяются дефекты тестируемой ПП, а также
их координаты и геометрические параметры: длина, высота и площадь. Для дефекта
составляется векторное описание.
В. Поиск дефектов на векторном представлении изображения печатной платы
Поиск дефектов вида выступ и вырыв на векторном представлении изображе-
ния ПП реализован на базе алгоритмов Вейлера-Азертона и Маргалита-Кнотта [8].
Для поиска дефектов производится сравнение векторных представлений изображений
эталонной и тестируемой ПП. В результате формируется векторное описание всех
найденных дефектов.
Г. Классификация дефектов
После нахождения дефекта топологии определяется, к какому классу дефектов
он относится. Классификация реализована с помощью бинарных флагов, которые за-
висят от значения пикселей найденного дефекта и граничащих с ним элементов печат-
ной платы. В результате дефект идентифицируется как островок, выступ, вырыв, прокол,
короткое замыкание или обрыв.
Д. Определение фрагментов печатной платы с недопустимой минимальной шириной
проводника и минимального расстояния между проводниками
На данном этапе контроля проверяется соответствие минимальной ширины про-
водника и минимального расстояния между проводниками конструкторско-техноло-
гическим нормам. Локализация фрагментов изображения, для которых не выполня-
ются эти нормы, будет производиться с использованием операторов математической
морфологии [9].
Основные функции и структура системы
Система контроля топологии ПП реализует следующие функции:
– интерактивный просмотр изображений ПП, заданных в виде растрового изобра-
жения или в векторном представлении во внутреннем формате или формате Gerber;
Байрак С.А., Дудкин А.А., Инютин А.В. и др.
«Искусственный интеллект» 4’2009 244
5Б
– интерактивное формирование списка элементов привязки на ЭИ;
– автоматический поиск элементов привязки на ТИ;
– автоматическая коррекция геометрических искажений ТИ по элементам привязки;
– интерактивное формирование списка контактных площадок ЭИ;
– автоматический контроль соответствия контактных площадок ЭИ и ТИ;
– автоматический контроль дефектов дорожек ПП.
В качестве объекта обработки выступает изображение тестируемой ПП, получен-
ное с помощью оптической системы.
Главное окно программы представлено на рис. 1.
Рисунок 1 – Главное окно программы
Содержание главных пунктов меню:
– File – загрузка файла ЭИ или ТИ;
– View – масштабирование изображения и просмотр результатов сравнения списков
топологических элементов ЭИ и ТИ;
– List – загрузка и сохранение списка элементов привязки, контактных площадок
ЭИ/ТИ и результатов их сравнения;
– Edit – выбор режима работы с загруженным изображением;
– Tools – опции обработки.
Общая схема обработки и основные модули системы
Обработка ПП состоит из следующих этапов:
1) преобразования описания ПП из формата Gerber [10] во внутренний вектор-
ный формат;
2) преобразования внутреннего векторного формата в совокупность многоуголь-
ников и далее в растровое изображение;
3) поиска контактных площадок и элементов привязки на ЭИ и ТИ;
4) корректировки ТИ (масштабирование и поворот) по элементам привязки;
5) сравнения списков контактных площадок ЭИ и ТИ и анализа формы контакт-
ных площадок на наличие дефектов;
Система контроля топологии печатных плат
«Штучний інтелект» 4’2009 245
5Б
6) поиска и дефектов дорожек ПП;
7) классификации найденных дефектов;
8) поиска фрагментов печатной платы, с недопустимой минимальной шириной
проводника и минимального расстояния между проводниками.
Общая схема обработки представлена на рис. 3.
Система включает в себя следующие интегрированные модули:
– преобразования описания ПП из формата Gerber в векторный внутренний формат
системы;
– преобразования внутреннего векторного формата ПП в растровое изображение;
– векторизации растрового изображения ПП;
– поиска контактных площадок и элементов привязки на изображении ПП;
– коррекции ТИ по найденным элементам привязки (рис. 2);
Рисунок 2 – Пример работы модуля поиска элементов привязки
и коррекции по ним ТИ ПП
– поиска и описания дефектов контактных площадок ПП;
– удаления контактных площадок (по заданному эталону и списку координат);
– поиска и описания дефектов дорожек ПП в векторном или растровом виде;
– пользовательского интерфейса программной системы контроля топологии ПП.
Система использует основные входные данные следующих типов:
– изображения ПП в формате BMP;
– Gerber-описание эталонной ПП;
– параметры конструкторско-технологических ограничений.
Результатом работы системы является общее изображение найденных дефектов, а
также текстовый файл с ведомостью дефектов, где для каждого дефекта указаны имя
файла, где хранится его изображение, координаты положения, ширина, высота, пло-
щадь, тип дефекта.
Байрак С.А., Дудкин А.А., Инютин А.В. и др.
«Искусственный интеллект» 4’2009 246
5Б
Система контроля топологии печатных плат
«Штучний інтелект» 4’2009 247
5Б
Данная система реализована для ОС Linux и Windows XP на языке программи-
рования С++. Для работы в среде Linux необходим сервер графической системы X-
window, графическая библиотека QT версия 3.х, для работы в среде Windows XP
Microsoft .NET Framework SDK v.2.0 и ПО, обеспечивающее работу с библиотеками QT.
Дополнительно реализованы функции поиска и классификации дефектов для работы
на суперкомпьютере СКИФ К-1000М [11], что позволяет организовать параллельную
обработку изображений ПП.
Заключение
Разработана автоматизированная система контроля топологии ПП. Для опреде-
ления дефектов ПП используются методы, основанные на сравнении с эталоном, ис-
пользовании операторов математической морфологии, а также сравнении списков
контактных площадок ЭИ и ТИ. В результате система способна обнаруживать следую-
щие дефекты топологии ПП: островок, выступ, вырыв, прокол, короткое замыкание,
обрыв, недопустимая минимальная ширина проводника, недопустимое минимальное
расстояние между проводниками, отсутствие и сдвиг контактной площадки.
Система реализована для ОС Linux и Windows на языке программирования С++ и
может быть основой для выпуска программно-аппаратного комплекса контроля качест-
ва ПП на производственной базе «КБТЭМ-ОМО» концерна «Планар».
Литература
1. Moganti M. Automatic PCI Inspection Algorithms: A Survey / [Moganti M., Ercal F., Dagli C., Tsu-
nekawa S.] // Computer Vision and Image Understanding. – 1996. – № 63. – Р. 287-313.
2. Tom Lecklider. PCB Inspection Outlook for 2005 [Електронний ресурс] / Tom Lecklider. – Режим
доступу : www.evaluationengineering.com/archive/articles/1204/1204pcb_inspection.asp
3. A survey on industrial vision systems, applications, tools / [Elias N. Malamas, Euripides G. M. Petrakis,
Michalis Zervakis, Laurent Petit, Jean-Didier Legat] // Image Vision Computing. – 2003. – Vol. 21,
Issue 2. – P. 171-188.
4. Fan K.C. Strategic planning of developing automatic optical inspection (AOI) technologies in Taiwan /
K.C. Fan, C. Hsu // J. Phys.: Conf. – 2005. – Ser. 13. – Р. 394-397.
5. Дудкин А.А. Техника поиска дефектов и контроля проектных норм на изображении слоев печат-
ных плат / А.А. Дудкин, А.В. Инютин // Искусственный интеллект. – 2006. – № 3. – C. 584-591.
6. Doudkin A.A. The Defect and Project Rules Inspection on PCB Layout Image / A.A. Doudkin, A.V. Inyutin //
International Journal of Computing – 2006. – Vol. 5, № 3. – P. 107-111.
7. Alexander Doudkin Computer-aided technique for defect and project rules inspection on PCB layout
image / Alexander Doudkin, Alexander Inyutin // Proceedings of the fourth International Conference on
Neural Networks and Artificial Intelligence (ICNNAI’2006), (May, 31 – June, 2) Brest (Belarus). –
Brest: BSTU. – 2006. – P. 99-102.
8. Ченцов О.В. Обзор алгоритмов построения оверлеев многоугольников / О.В. Ченцов, А.В. Сквор-
цов // Вестник Томского государственного университета. – 2003. – № 280. – С. 338-345.
9. Dougherty E.R. An introduction to morphological image processing / Dougherty E.R. – Bellingham
(Washington), 1992.
10. Описание формата Gerber RS-274X [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.barco.
com/ets/data/rs274xc.pdf).
11. Суперкомпьютерные конфигурации СКИФ / [Абламейко С.В., Абрамов С.М., Анищенко В.В., Па-
рамонов Н.Н., Чиж О.П.]. – Минск : ОИПИ НАН Беларуси, 2005. – 170 с.
S. Bairak, A. Doudkin, A. Inyutin, E. Kalabukhov, R. Sadykhov, L. Podenok
System of PCB Layout Image Inspection
A system of PCB layout optical inspection is proposed. The localization and classification of defect based on
image comparison and mathematical morphology methods. Input datа is the raster image or Gerber description
of PCB, parameters for the rules check.
Статья поступила в редакцию 30.06.2009.
|