基于反演思想的電路板關(guān)鍵技術(shù)研究

羅夢維

（邵陽學(xué)院電氣工程系，湖南邵陽，422000）

基于反演思想的電路板關(guān)鍵技術(shù)研究

羅夢維

（邵陽學(xué)院電氣工程系，湖南邵陽，422000）

文章基于反演思想，利用電路圖反演原理對現(xiàn)有存在的進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行故障維修的軟件平臺，提出的電路板反演中點(diǎn)線技術(shù)就是對于PCB的數(shù)字圖像處理和圖像檢測為理論基礎(chǔ)進(jìn)行探討，以此來解決圓形器件及線路的檢查。這對于實(shí)際解決先進(jìn)電氣設(shè)備的故障問題的具有重要意義。

電路板反演；圖像檢測；故障檢測

0 引言

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動化控制，這都依賴于強(qiáng)大的電子科學(xué)技術(shù)，同時也使得人類的生產(chǎn)生活也越來越嚴(yán)重的依賴于大規(guī)模高密度電子設(shè)備。如果這些高精密電氣設(shè)備一點(diǎn)出現(xiàn)問題，就會對整個人類社會產(chǎn)生各種各樣的問題，不僅僅會造成經(jīng)濟(jì)損失還有可能造成人員傷害。因此，及時發(fā)現(xiàn)復(fù)雜電氣設(shè)備中的故障問題，提高設(shè)備的可靠性，已經(jīng)成為一個亟待解決的重要問題。

1 研究綜述

目前國外重要的關(guān)于大規(guī)模印刷電路板的研究（PCB）的反演理論應(yīng)用研究主要用在檢查領(lǐng)域，用來檢測大規(guī)模電路的內(nèi)部故障，主要應(yīng)用在在航天，國防和核能開放等關(guān)乎國計(jì)民生的重大領(lǐng)域。

目前主要的反演電路檢測技術(shù)有如下兩個。

（1）測試儀

最傳統(tǒng)的電子電路故障檢測方法是缺陷分析儀，它可以實(shí)現(xiàn)對于電路板上的短路，斷路，焊接錯誤等進(jìn)行識別和判斷，實(shí)現(xiàn)自動化檢查。

（2）抄版軟件

抄板軟件的基本原理是：在抄板軟件的輔助下，由操作員根據(jù)樣本電路板畫出該電路板的印刷電路，并逆向生成該電路板的通用格式的網(wǎng)絡(luò)表，再由操作員把網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入到其他 EDA 設(shè)計(jì)軟件中生成該電路板的 PCB 電路。

根據(jù)以上技術(shù)概況，目前主要的非接觸式反演主要包括以下4個關(guān)鍵步驟。

（1）網(wǎng)絡(luò)表源數(shù)據(jù)提取；（2）電氣規(guī)則測試；（3）網(wǎng)絡(luò)表生成；（4）分類構(gòu)造拓?fù)鋱D塊于構(gòu)圖。

2 基于反演思想的電路反演技術(shù)

2.1 圖像獲取

獲得大規(guī)模集成PCB板的電路圖源圖像是反演思想檢測電路故障的首要步驟，通過對于電路板網(wǎng)格表的源數(shù)據(jù)提取得到關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)圖像復(fù)原。

主要的圖像獲取技術(shù)有兩種。

（1）掃描技術(shù)

對于電路的核心部分通過掃描的方式進(jìn)行圖像獲取，是一種最快速便捷的圖像獲取技術(shù)，主要的掃描方式有以下三種：自左向右（a），首尾相連（b），隔行掃描（c）如下圖1所示。

圖1 圖像獲取主要掃描技術(shù)

（2）照相獲取

通過數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行圖像采集也是一種快速的圖像獲取方式，需要對于CCD或者CMOS光電轉(zhuǎn)換軟件對于采集圖像的光信息轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬電信息。

采用拍攝方式的好處是可以將 PCB 板分割成像，而后裁剪對接這樣可以在需要局部清晰的地方可以降低拍攝高度而在有高元件的局部抬高拍攝高度，而這將引出圖像軟件拼接問題與對接基準(zhǔn)問題。

2.2 圖像處理技術(shù)

在本文的反演平臺中，采集圖像進(jìn)行電路圖反演是關(guān)鍵的一步，這對于采集圖像具有很高的質(zhì)量要求。在進(jìn)行反演復(fù)現(xiàn)電路圖之前，往往需要通過專業(yè)的圖像處理軟件對于圖像進(jìn)行處理，將PCB板材中的圓形空設(shè)置為黑色，電路設(shè)置成紅色，關(guān)鍵的電子器件進(jìn)行整理，保留引腳部分。

最常用的圖像處理原件是Photoshop，關(guān)鍵步驟如下。

（1）將采集圖像在Photoshop中打開，以其中一面作為背景，將該圖層設(shè)置為背景層進(jìn)行編輯。

（2）過孔圖：利用魔棒工具，設(shè)定好容差，在背景圖層上選取焊點(diǎn)新建圖層命名為“過孔層”，背景填充為白色，在過孔圖層上的選取內(nèi)，用黑色進(jìn)行填充，這樣焊點(diǎn)就被選定了。

（3）撼點(diǎn)圖：同檢測焊點(diǎn)的操作類似，并將焊盤保存在焊點(diǎn)圖層上

（4）布線圖：通過軟件上的調(diào)色功能，是的電路板中的電線線路盡可能的于背景區(qū)別明顯，清晰的顯示出線路布局極為布線圖的目的。

（5）對于上述的的處理圖像，進(jìn)行檢查整理，合之前的進(jìn)行比對，最終得到的就是圖像處理后結(jié)果。

圖2 處理前PCB圖像

圖3 處理后PCB圖像

3 總結(jié)

本文基于反演思想針對于PCB板的電路圖復(fù)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討研究，介紹了目前反演思想在電路故障診斷中的研究情況，同時論述了研究的重要意義。同時針對于主要的圖像獲取和圖像處理技術(shù)進(jìn)行了詳盡的介紹，為下一步研究奠定了基礎(chǔ)。

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The key technical research of circuit boards based on inversion thought

Luo Mengwei
(shao Yang college electrical engineering department,Shaoyang Hunan,422000)

the article is based on the inversion of ideas, using the circuit diagram inversion principle fault maintenance of imported equipment in the existing software platform, puts forward the middle line technology is for PCB circuit boards inversion of the theoretical basis of digital image processing and image detection were discussed, in order to solve the circular devices and circuit inspection. This is of great significance to solve the problems of advanced electrical equipment

circuit board inversion; image detection;failure detection