适用于pcb工程文件的最小线宽计算方法、装置及应用

文档序号:1953390 发布日期:2021-12-10 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 适用于pcb工程文件的最小线宽计算方法、装置及应用 (Minimum line width calculation method and device suitable for PCB engineering file and application ) 是由 周邦兵 蔡熙炫 林若楠 于 2021-11-10 设计创作,主要内容包括:本申请提出了一种适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法、装置及应用,独创性地引入了最窄地峡的概念,将PCB工程文件的最小线宽值的问题转换为最窄地峡的获取,且本方案在形成网络时就首先对线路元素进行扣除负向元素的处理以解决背景技术中提到的问题,此外本方案利用地峡的概念获取每个网络真实表面的外边线和对边线的距离值,遍历所有的距离值得到最小线宽值,可更为客观且准确的获取最小线宽值。(The method and the device for calculating the minimum line width of the PCB engineering file and the application thereof are provided, the concept of the narrowest isthmus is originally introduced, the problem of the minimum line width value of the PCB engineering file is converted into the acquisition of the narrowest isthmus, negative elements are firstly deducted from line elements when a network is formed so as to solve the problem mentioned in the background technology, in addition, the concept of the isthmus is utilized to acquire the outer edge line and the distance value to the edge line of the real surface of each network, all the distance values are traversed so as to obtain the minimum line width value, and the minimum line width value can be acquired more objectively and accurately.)

适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法、装置及应用

技术领域

本申请涉及印刷电路板制作技术领域,特别涉及一种适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法、装置及应用。

背景技术

PCB内的迹线用于将各种组件连接到各种连接器中,而这些迹线被识别为存在于电路板表面上的铜的连续路径。迹线的走线宽度直接影响PCB的工作性能,确定足够的走线宽度对确保PCB的质量性能至关重要,且科学的走线宽度的设置也有助于确保电流的安全传输而不会过热并损坏电路板。

目前国内外的PCB工程软件在计算PCB工程文件的最小线宽时大部分采用的方式还是以单个线条为出发点去分析最小线宽,然而这种方式没有考虑到PCB或者Gerber中导线在工程文件中往往是多个线条的组成,甚至有可能会被负向元素所扣除的情况,其中负向元素包括线条或者Gerber中画出的元素,导致现有方法分析得到的线宽并不是真实的最小线宽。而检查最小线宽的精度直接影响PCB板的品质,如果检查结果不准确的话,轻则会影响PCB使用寿命,重则直接导致PCB板报废,因此有必要提供一种可精准获取最小线宽的计算方法。

发明内容

本申请实施例提供了一种适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法、装置及应用,通过布尔运算合并线条并扣除负向元素,再利用最窄地峡算法获取最窄处的距离进而获取最小线宽,该方案可从实体化准确计算出真实的最小线宽进而保证PCB产品品质。

第一方面,本申请实施例提供了一种适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法,所述方法包括:获取同一PCB板的所有PCB线路层;获取每一所述PCB线路层上的至少一网络,其中所述网络为相连的线路元素组成的闭环图形,对每一所述网络进行表面处理得到网络真实表面;获取每一所述网络真实表面内的外边线;遍历每一所述网络真实表面的每一外边线,获取每一所述网络真实表面内与所述外边线的间隔在安全距离内的边线,从所述边线中筛选满足筛选条件的边线作为对应的对边线,获取所述外边线和对应的所述对边线的距离值;遍历所有所述网络真实表面的距离值,取所述距离值的最小值作为最小线宽值。

第二方面,本申请实施例提供了一种适用于PCB工程文件的最小线宽计算装置,包括: PCB线路层解析单元,用于获取同一PCB板的所有PCB线路层;网络解析单元,用于获取每一所述PCB线路层上的至少一网络,其中所述网络为相连的线路元素组成的闭环图形,对每一所述网络进行表面处理得到网络真实表面;外边线解析单元,用于获取每一所述网络真实表面内的外边线;边线距离解析单元,用于遍历每一所述网络真实表面的每一外边线,获取每一所述网络真实表面内与所述外边线的间隔在安全距离内的边线,从所述边线中筛选满足筛选条件的边线作为对应的对边线,获取所述外边线和对应的所述对边线的距离值;线宽获取单元,用于遍历所有所述网络真实表面的距离值,取所述距离值的最小值作为最小线宽值。

第三方面, 本申请实施例提供了一种电子装置,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述的适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法。

第四方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品,包括软件代码部分,当所述计算机程序产品在计算机上被运行时,所述软件代码部分用于执行所述的适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法。

第五方面,本申请实施例提供了一种可读存储介质,所述可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码,所述过程包括所述的适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法。

本发明的主要贡献和创新点如下:独创性地引入了最窄地峡的概念,将PCB工程文件的最小线宽值的问题转换为最窄地峡的获取,且本方案在形成网络时就首先对线路元素进行扣除负向元素的处理以解决背景技术中提到的问题,此外本方案利用地峡的概念获取每个网络真实表面的外边线和对边线的距离值,遍历所有的距离值得到最小线宽值,这样获取的最小线宽值是更为准确的。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出,以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。

在附图中:

图1是根据本申请实施例的适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法的流程图;

图2是根据本申请实施例的适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法的逻辑图;

图3是根据本申请实施例的计算最窄地峡的示例说明;

图4是根据本申请实施例的适用于PCB工程文件的最小线宽计算装置的结构框图;

图5是根据本申请实施例的电子装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是:在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中,其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外,本说明书中所描述的单个步骤,在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述;而本说明书中所描述的多个步骤,在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。

实施例一

本申请旨在提出一种适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法,本方案用理论创新的最窄地峡算法计算PCB工程文件的最小线宽。而在介绍本方案的具体内容之前,先对“最窄地峡算法”进行简要说明:如果把PCB板上的线路、焊盘和铜皮构成的每一闭合网络图形比作陆地,此时最窄地峡指的就是对应PCB板图形的最小线宽。利用这种理论知识则通过最窄地峡算法计算最窄处的距离即可获取最小线宽。

具体的,本申请实施例提供了一种适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法,可以用于计算获取PCB工程文件的最小线宽,具体地,参考图1,所述方法包括:

获取同一PCB板的所有PCB线路层;

获取每一所述PCB线路层上的至少一网络,其中所述网络为相连的线路元素组成的闭环图形,对每一所述网络进行表面处理得到网络真实表面;

获取每一所述网络真实表面内的外边线;

遍历每一所述网络真实表面的每一外边线,获取每一所述网络真实表面内与所述外边线的间隔在安全距离内的边线,从所述边线中筛选满足筛选条件的边线作为对应的对边线,获取所述外边线和对应的所述对边线的距离值;

遍历所有所述网络真实表面的距离值,取所述距离值的最小值作为最小线宽值。

在本方案中利用“最窄地峡算法”的概念获取PCB工程文件的最小线宽,本方案中形成的网络真实表面类似于岛结构,而最窄地峡出现在岛的两个相对的海岸线之间的。本方案以外边线作为岛的海岸线获取满足筛选条件的对边线,相当于获取岛的最窄地峡,进而以最窄地峡获取最小线宽。

在“获取同一PCB板的所有PCB线路层”中,由于每一PCB板由多层依次排布的PCB线路层组成,而最小线宽可能出现在某个PCB线路层中,故本方案需要对每个PCB线路层都进行线宽检查。

在“获取每一所述PCB线路层上的至少一网络”中,包括以下步骤:获取每一所述PCB线路层上的所有线路元素,扣除所有线路元素中的负向元素,将相连的所述线路元素组成闭环的所述网络。一般而言,一个PCB线路层有多个线路元素,多个线路元素组成多个闭环的网络,这里可以将闭环的网络理解为独立的岛屿,以此方式则可将每个PCB线路层的图形划分成不同独立的闭环区域。

具体的,所述线路元素指的是PCB线路层上的线段元素、弧段元素以及表面对象。根据每个PCB线路层的特点,所述线路元素主要由线段元素以及弧段元素组成,在一些情况下,所述线路元素还包括表面对象,其中表面对象指的是铜皮、pad等对象。

在挑选出所述PCB线路层上的所有线路元素之后,对所有所述线路元素做扣除负处理以扣除所有线路元素中的负向元素,再通过物理触碰的方法将相连的所述线路元素组成闭环的网络。在本方案中,“去负处理”的操作可以形象地理解为:假设线路元素具有一定宽度,并且线路元素离铜皮太近,需要擦除线路元素的边缘用以避免与铜皮接触,也就是用一块类似橡皮擦的元素擦拭该线路元素时,线路元素此时会被擦出一个缺口,整个过程就是扣除负向元素。值得一提的是,本方案还可以通过聚类分类的方法将网络进行分类处理。

另外,在基于线路元素形成闭环的网络之后,还需要将每个所述网络通过布尔运算合并成网络真实表面,在网络真实表面上通过本方案独创的最窄地峡算法来获取最小线宽,由于地峡存在于网络内部,所以对每个网络都并行计算各自的最窄地峡。

在“获取每一所述网络真实表面内的外边线”中包括步骤:在每个所述网络真实表面内提取所述外边线。其中外边线指的是每个网络真实表面中的外轮廓。

在“遍历每一所述网络真实表面的每一外边线,获取每一所述网络真实表面内与所述外边线的间隔在安全距离内的边线”中,将所有所述外边线连线组成闭环,并将该形成的闭环作为遍历路线。具体的,搜索与每一所述外边线距离小于安全距离之内但是距离大于0的外边线作为边线,其中安全距离可人为进行设定,这样的好处可以简单的方式筛查边线,进而大幅度地减少后续的计算量。

在“从所述边线中筛选满足筛选条件的边线作为对应的对边线”中的筛选条件为:所述对边线和所述外边线的线路方向是相向的,且所述对边线位于所述外边线的对面。

具体的,在本方案中通过向量法来实现所述筛选条件的筛选,以向量法表示以下筛选条件为:所述对边线的终点的切线方向的向量和所述外边线起点的切线方向的向量点乘为负值,且所述对边线的终点的切线方向的向量和所述外边线的起点的切线方向的向量的叉乘小于等于0,这两个限定表示所述对边线和所述外边线的线路方向是相向的;所述外边线的起点到所述对边线的终点的向量和所述外边线的起点的切线方向的向量的叉乘为正数,这个限定表示对边线在外边线的对面;所述外边线的起点到终点的向量和所述外边线的起点至所述对边线的起点的向量的点乘大于等于0,所述外边线的起点到终点的向量和所述外边线的终点至所述对边线的终点的向量的点乘小于等于0。

为了更清楚地表达该向量法,可参考图3进行说明:

图3中的AB作为外边线,A为起点,B为终点;DC作为对边线,C为起点,D为终点。其中 DC终点的切线方向的向量定义为: Vct_dst;AB边线起点的切线方向的向量定义为:Vct_ src;外边线AB的起点到对边线DC终点的方向的向量为Vct_atp。筛选条件则满足:1.Vct_ src叉乘Vct_dst小于等于零,2.Vct_src点乘Vct_dst小于零,这两个条件满足的作用在于 外边线AB与对边线DC的方向是相向的;3.Vct_src叉乘Vct_atp为正,这个条件满足的作用 在于对边线DC一定在外边线AB的对面;4.大于等于零,小于等于 零,AB边线起点到终点的向量和AB边线起点到DC对边线的起点的向量的点乘大于等于0,AB 边线起点到终点的向量和AB边线终点到DC对边线终点的向量的点乘小于等于0,这个条件 满足的作用在于外边线AB与对边线DC的对面区域有交集。

通过这样的方式即可获取对应每一外边线的对边线。当然,并不是所有的外边线都能找到对应的满足条件的对边线,若某外边线不存在满足条件的对边线时,则剔除该外边线不将其作为后续计算的线路。

在“获取所述外边线和对应的所述对边线的距离值”中,以所述外边线和对应的所述对边线作为相对两海岸,连线所述外边线和对应的对边线作为最窄地峡。一般而言,最窄处海岸之间的一对点的其中一个点,该点通常大多数情况下是在海岸线局部内凹的极值点,这里的局部内凹包括两种情况,一种是大多数的情况,此时至少具有一个凹部,该凹部的极值点与对面边线上的一个点连接形成最窄地峡;另一种情况是具有两个平直边线,该平直边线的两端可接任意形状的边线,此时两个平直边线之间的连线形成最窄地峡。

对应的,在“获取所述外边线和对应的所述对边线的距离值”中包括步骤:若所述外边线或者所述对边线上有凹点,则获取所述外边线或者对边线上的凹点,取所述凹点和对面的边线的最短距离作为距离值;若不存在凹点,则获取所述外边线和对应的所述对边线之间的最短距离作为距离值。

值得说明的是,所述外边线或者所述对边线上可能有多个凹点,此时,则以每个凹点为基础获取最短距离作为距离。以此方式则可获取每个所述网络真实表面中的多个距离值。

另外若所述网络真实表面的分类为铜皮的话,则铜皮上设有正极和负极,而最窄地峡则必须出现在电流从正极到负极的通路上,若是铜皮的其他部分上出现了图形意义上的最窄地峡,但是该图形意义上的最窄地峡没有经过电流从正极到负极的通路,该图形意义上的最窄地峡不能视为该铜皮的最小线宽。

对应的,本方案在“遍历每一所述网络真实表面的每一外边线”中,包括步骤:若所述网络真实表面对应的是铜皮,判断所述外边线和对应的对边线的连线是否位于所述铜皮的正负极通路上,若是的话,则获取所述外边线和对应的所述对边线的距离值。

在“遍历所有所述网络真实表面的距离值,取所述距离值的最小值作为最小线宽值”步骤中,可首先获取每个所述网络真实表面中的距离值的最小值作为距离最小值,再遍历所有所述网络真实表面的所述距离最小值的最小值作为所述最小线宽值。也可直接获取所有所述网络真实表面的距离值的最小值作为最小线宽值。

在本方案中,“遍历所有所述网络真实表面的距离值,取所述距离值的最小值作为最小线宽值”包括:设定最小线宽变量,遍历所有所述网络真实表面的距离值,将小于所述最小线宽变量的距离值替换为新的最小线宽变量,遍历结束后最终的所述最小线宽变量作为最小线宽值。

另外,在本方案中还可设定线宽安全阈值,获取所有小于线宽安全阈值的所述网络真实表面的距离值作为风险距离值,标记所述风险距离值所在的位置。

本方案提供的适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法的运行逻辑示意图如图2所示,首先挑选出PCB工程文件的所有PCB线路层,并抽取每一层PCB线路层的所有线路元素,对所述线路元素进行负向扣除后再进行网络分类得到至少一网络,对所述网络进行布尔运算合并得到网络真实表面;迭代处理每个所述网络真实表面上的外边线,寻找是否存在和所述外边线相对的对边线,若存在对应的对边线则记录所述对边线,若不存在则迭代处理下一条外边线,并基于记录的外边线和对边线计算最小线宽值。

实施例二

基于和实施例一相同的构思,参考图3,本申请还提出了一种适用于PCB工程文件的最小线宽计算装置,包括:

PCB线路层解析单元301,用于获取同一PCB板的所有PCB线路层;

网络解析单元302,用于获取每一所述PCB线路层上的至少一网络,其中所述网络为相连的线路元素组成的闭环图形,对每一所述网络进行表面处理得到网络真实表面;

外边线解析单元303,用于获取每一所述网络真实表面内的外边线;

边线距离解析单元304,用于遍历每一所述网络真实表面的每一外边线,获取每一所述网络真实表面内与所述外边线的间隔在安全距离内的边线,从所述边线中筛选满足筛选条件的边线作为对应的对边线,获取所述外边线和对应的所述对边线的距离值;

线宽获取单元305,用于遍历所有所述网络真实表面的距离值,取所述距离值的最小值作为最小线宽值。

关于该实施例二中提及的技术特征同于实施例一,故在此不进行累赘的说明解释。

实施例三

本实施例还提供了一种电子装置,参考图4,包括存储器404和处理器402,该存储器404中存储有计算机程序,该处理器402被设置为运行计算机程序以执行上述任一项适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法实施例中的步骤。

具体地,上述处理器402可以包括中央处理器(CPU),或者特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称为ASIC),或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

其中,存储器404可以包括用于数据或指令的大容量存储器404。举例来说而非限制,存储器404可包括硬盘驱动器(HardDiskDrive,简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidStateDrive,简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(UniversalSerialBus,简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下,存储器404可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下,存储器404可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中,存储器404是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中,存储器404包括只读存储器(Read-OnlyMemory,简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccessMemory,简称为RAM)。在合适的情况下,该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(ProgrammableRead-OnlyMemory,简称为PROM)、可擦除PROM(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory,简称为EPROM)、电可擦除PROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory,简称为EEPROM)、电可改写ROM(ElectricallyAlterableRead-OnlyMemory,简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下,该RAM可以是静态随机存取存储器(StaticRandom-AccessMemory,简称为SRAM)或动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory,简称为DRAM),其中,DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器404(FastPageModeDynamicRandomAccessMemory,简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(ExtendedDateOutDynamicRandomAccessMemory,简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(SynchronousDynamicRandom-AccessMemory,简称SDRAM)等。

存储器404可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件,以及处理器402所执行的可能的计算机程序指令。

处理器402通过读取并执行存储器404中存储的计算机程序指令,以实现上述实施例中的任意一种数据入库方法。

可选地,上述电子装置还可以包括传输设备406以及输入输出设备408,其中,该传输设备406和上述处理器402连接,该输入输出设备408和上述处理器402连接。

传输设备406可以用来经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子装置的通信供应商提供的有线或无线网络。在一个实例中,传输设备包括一个网络适配器(Network Interface Controller,简称为NIC),其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中,传输设备406可以为射频(Radio Frequency,简称为RF)模块,其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

输入输出设备408用于输入或输出信息。在本实施例中,输入的信息可以是PCB工程文件,输出的信息可以是最小线宽值,风险位置等。

可选地,在本实施例中,上述处理器402可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤:

S101、获取同一PCB板的所有PCB线路层;

S102、获取每一所述PCB线路层上的至少一网络,其中所述网络为相连的线路元素组成的闭环图形,对每一所述网络进行表面处理得到网络真实表面;

S103、获取每一所述网络真实表面内的外边线;

S104、遍历每一所述网络真实表面的每一外边线,获取每一所述网络真实表面内与所述外边线的间隔在安全距离内的边线,从所述边线中筛选满足筛选条件的边线作为对应的对边线,获取所述外边线和对应的所述对边线的距离值;

S105、遍历所有所述网络真实表面的距离值,取所述距离值的最小值作为最小线宽值。

需要说明的是,本实施例中的具体示例可以参考上述适用于PCB工程文件的最小线宽计算方法的实施例及可选实施方式中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。

通常,各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。本发明的一些方面可以以硬件来实现,而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现,但是本发明不限于此。尽管本发明的各个方面可以被示出和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示,但是应当理解,作为非限制性示例,本文中描述的这些框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。

本发明的实施例可以由计算机软件来实现,该计算机软件由移动设备的数据处理器诸如在处理器实体中可执行,或者由硬件来实现,或者由软件和硬件的组合来实现。包括软件例程、小程序和/或宏的计算机软件或程序(也称为程序产品)可以存储在任何装置可读数据存储介质中,并且它们包括用于执行特定任务的程序指令。计算机程序产品可以包括当程序运行时被配置为执行实施例的一个或多个计算机可执行组件。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或其一部分。另外,在这一点上,应当注意,如图中的逻辑流程的任何框可以表示程序步骤、或者互连的逻辑电路、框和功能、或者程序步骤和逻辑电路、框和功能的组合。软件可以存储在诸如存储器芯片或在处理器内实现的存储块等物理介质、诸如硬盘或软盘等磁性介质、以及诸如例如DVD及其数据变体、DC等光学介质上。物理介质是非瞬态介质。

本领域的技术人员应该明白,以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

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