TWI401428B - 可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置 - Google Patents

Description

可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置

本發明係關於一種可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，尤係關於一種可連續不間斷輸送待量測物件並量測之二次元光學量測裝置。

印刷電路板是電子、電腦及通信等產品之主要零組件，為能因應消費市場上輕、薄、短、小之產品特性，及在高密度及高可靠性的需求催化下，高階印刷電路板在目前的發展趨勢已大多使用盲孔(blind hole或via)及埋孔(buried hole)之技術。該種盲孔及埋孔之印刷電路板，是藉由盲孔將內部幾層之佈線板與表面之佈線連接，不須穿透整個板子而浪費其他層佈線板之佈局空間，預估可較一般印刷電路板之體積縮小至20%。因此對電路板而言，無論是半成品或成品之品質檢測工作都變的非常重要，特別是關於線寬、孔徑、孔垂直度、孔真圓度及銅墊尺寸等都需要進行量測及規格判讀。

圖1A係習知可執行二次元量測之光學量測裝置之示意圖。該光學量測裝置10包含一可置放待測物件80之固定平臺14、一視覺取像模組18及一可作二維或三維移動之運動機構19。一般視覺取像模組18至少包括取像單元15及光源16，並固定在運動機構19垂直方向之Y軸移動單元12上。另運動機構19還包括有水平方向之X軸移動單元11及承載固定平臺14之Z軸移動單元13，因此可以自動掃描或區域取像以檢測待測物件80表面之幾何尺寸或圖型尺寸。

整個待測物件80係固定在一承載固定平臺14上，承載固定平臺14係被Z軸移動單元13所驅動而沿著Z方向移動。因此Z軸移動單元13需要相當精密，否則視覺取像模組18所擷取之影像會失真。某些傳統光學量測裝置會將X軸移動單元11及Z軸移動單元13整合於承載固定平臺14之下方，因此承載固定平臺14之移動問題會更為複雜。另外，為使承載固定平臺14之移動穩定且不扭曲影像，故對於基座17之平整度要求益顯嚴格，亦即製造成本會因著該等機械元件之高需求規格而增加。

另外，還有一種傳統之光學量測裝置10'係承載固定平臺14於量測時固定不動，而由視覺取像模組18在待測物件上方移動以擷取待測物件80的整個影像，如圖1B所示。然此種光學量測裝置雖能解決前述承載固定平臺14下運動機構之問題，但卻將類似之精確移動問題轉嫁給視覺取像模組18。因此顯然此種視覺取像模組18不僅要克服移動時一併取像之晃動問題，尚需要克服取像重疊部分之判別及計算。

前述光學量測裝置10最大之問題係在於待測物件80需要一個一個的被固定於承載固定平臺14上，量測後並再自承載固定平臺14一個一個的卸除，因此等待量測或準備作業之時間會拖長，其他傳統光學量測裝置也遭遇類似之困難。此外，若運用自動收放板系統，則其設備所需體積相對較大與設計複雜。顯然傳統光學量測裝置10並無法滿足高單位時間輸出之要求，甚至對於快速量產之檢測會造成瓶頸。其次需仰賴高精度的三軸(X、Y、Z)移動，其成本亦相對高。

本發明係提供一種可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，可以藉由成本低之輸送器進行待量測物件之連續輸送，並配合兩影像掃描器沿各該待量測物件上約略相互垂直之兩尺寸方向分別擷取影像，從而達成降低成本、高單位時間輸出及量測準確之功效。

本發明係提供一種高精度量測之二次元光學量測裝置，其係藉由成本低之輸送器進行待量測物件之連續輸送，及一般影像掃描器擷取影像，但仍能正確合成影像及達到高精度之影像量測。相較於傳統採用高精度三軸移動機構之光學量測裝置，本發明確有其優勢。

根據本發明一實施例之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，可連續量測被輸送之複數個待量測物件，其包含兩影像掃描器、至少兩輸送器、一轉向傳送機構及一影像處理器。該兩影像掃描器分別固定於該至少兩輸送器之輸送帶經過處，並沿各該待量測物件上約略相互垂直之兩尺寸方向分別擷取影像。該轉向傳送機構將該複數個待量測物件分別轉向，並於該至少兩輸送器之間接續傳送。該影像處理器接受該兩影像掃描器之影像資料，並合成而得各該待量測物件之二維影像以執行幾何尺寸量測。

以下詳細討論本發明目前較佳實施例的製作和使用。不過，應當理解，本發明提供許多可應用的裝置，其可在各種各樣的具體情況下實施。該討論的具體實施例僅說明了製作和使用該發明的具體方式，並沒有限制本發明的範圍。

圖2繪示本發明一實施例之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置之示意圖。如圖2，本發明二次元光學量測裝置20，可連續量測被輸送之複數個待量測物件80，其包含兩個影像掃描器(221、222)、兩個輸送器(211、212)、一轉向傳送機構23及一影像處理器24。該兩個影像掃描器(221、222)分別固定於該兩個輸送器(211、212)之輸送帶經過處，並沿各該待量測物件80上約略相互垂直之兩尺寸方向分別擷取影像。該兩個影像掃描器(221、222)可以是線性影像掃描器，所擷取影像即為線性影像。該兩個輸送器(211、212)可以是皮帶式輸送器。亦即影像掃描器221會連續擷取各待量測物件80之短邊(或第一尺寸方向)之分段影像，影像掃描器222會連續擷取各待量測物件80之長邊(或第二尺寸方向)之分段影像。

為要使各待量測物件80能改變面向前進方向(箭頭所示)之端面，以分別擷取各待量測物件80約略相互垂直之兩尺寸方向(長邊及短邊)之影像，該轉向傳送機構23會將該複數個待量測物件80分別轉向，並於該兩個輸送器(211、212)之間接續傳送。該轉向傳送機構23可以如本實施例所示之推桿，然也採旋轉檯面、夾持及旋轉臂、側面轉向導輪等機構，然此等機構之實施例無法窮舉，但均不得限制本發明之保護範圍。

另外，於輸送器211之待量測物件80放入端，可以另設置一自動進料(loading)機構，亦即依序抓取待量測物件80並放置於輸送器211上。並於輸送器212之待量測物件80移出端，也可設置一自動卸料(unloading)機構，亦即依序抓取輸送器212上待量測物件並放置於合適之收容器具或處所內。

該兩個輸送器(211、212)之輸送前進方向間之夾角亦不以本實施例所示之90度為限，只要待量測物件80能改變面向前進方向(箭頭所示)之端面，並分別被該兩個影像掃描器(221、222)擷取約略相互垂直之兩尺寸方向(長邊及短邊)之影像，如此就能完成本發明之主要技術特徵。亦即，該兩個輸送器(211、212)亦可相互平行或對齊，只要該轉向傳送機構23可以在該兩個輸送器(211、212)間完成前逆轉向及轉傳之動作，亦能達成相同之影像擷取目的。

該影像處理器24接受該兩個影像掃描器(221、222)之影像資料，就能根據各待量測物件80被擷取約略相互垂直之兩尺寸方向(長邊及短邊)之連續影像，而合成得到各該待量測物件80之二維影像，並進一步執行待量測物件80上幾何尺寸之量測。

圖3繪示本發明待量測物件之示意圖。該待量測物件80'係一電路板，其包含許多定位通孔、方向識別孔或凹槽。本發明不僅可量測該待量測物件80'之基本尺寸d₃ 及d₆ (長邊及短邊)是否裁切的正確，亦可就其他幾何尺寸進行量測，例如：圓弧半徑r₁ 、孔徑r₂ 、長槽孔長度d₂ 、凹槽寬度d₅ 、電連接區寬度d₄ 、局部尺寸d₁ 等。或者是相對尺寸也可以由本發明合成後完整之待量測物件80二維影像測得，例如：兩圓孔中心距d₇ 。

圖4A繪示本發明之影像掃描器擷取影像之示意圖。當待量測物件80通過輸送器211之第一輸送區2111及第二輸送區2112之間時，影像掃描器221會擷取此中間間隙區之影像。位於待量測物件80之下方有一照明裝置223會朝向影像掃描器221發出光線，該光線有部分會經過待量測物件80之通孔、凹部或外輪廓旁邊到達影像掃描器221，也有部分會待量測物件80之實體部分擋住而無法到達影像掃描器221。因此影像掃描器221根據到達光線之強弱形成一線性影像，隨著待量測物件80之前進其短邊方向之線性影像沿長邊方向之各局部影像就都被完整擷取。

圖4B繪示本發明之另一影像掃描器擷取影像之示意圖。相較於圖4A，照明裝置223'和影像掃描器221係位於輸送器211同側，亦即照明裝置223'發出之光線照射待量測物件80，而影像掃描器221接受待量測物件80表面之反射光而成像。該照明裝置223'可以採用一環形光源。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

10、10'．．．光學量測裝置

11．．．X軸移動單元

12．．．Y軸移動單元

13．．．Z軸移動單元

14．．．承載固定平臺

15．．．取像單元

16．．．光源

17．．．基座

18．．．視覺取像模組

19．．．運動機構

20．．．二次元光學量測裝置

23．．．轉向傳送機構

24．．．影像處理器

80、80'．．．待量測物件

81．．．長邊

82．．．短邊

211、212．．．輸送器

221、222．．．影像掃描器

223、223'．．．照明裝置

2111．．．第一輸送區

2112．．．第二輸送區

本發明將依照後附圖式來說明，其中：

圖1A～1B係習知可執行二次元量測之光學量測裝置之示意圖；

圖2繪示本發明一實施例之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置之示意圖；

圖3繪示本發明待量測物件之示意圖；以及

圖4A～4B繪示本發明之影像掃描器擷取影像之示意圖。

20．．．二次元光學量測裝置

23．．．轉向傳送機構

24．．．影像處理器

80．．．待量測物件

81．．．長邊

82．．．短邊

211、212．．．輸送器

221、222．．．影像掃描器

Claims (14)

1. 一種可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，可連續量測被輸送之複數個待量測物件，包含：至少兩個輸送器；兩個影像掃描器，分別固定於該至少兩輸送器之輸送帶經過處，並沿各該待量測物件上約略相互垂直之兩尺寸方向分別擷取影像；一轉向傳送機構，將該複數個待量測物件分別轉方向，並於該至少兩輸送器之間接續傳送；以及一影像處理器，接受該兩影像掃描器之影像資料，並合成而得各該待量測物件之二維影像以執行幾何尺寸量測。
2. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中該兩個影像掃描器係線性影像掃描器。
3. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中各該輸送器係有一中間間隙區供該待量測物件通過，並各該影像掃描器擷取該待量測物件於該中間間隙區之影像。
4. 根據請求項3之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其另包含兩個照明裝置，各該照明裝置與各對應該影像掃描器位於該中間間隙區之相對兩端，且該影像掃描器透過該中間間隙區接受該照明裝置所發出之光線而成像。
5. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其另包含兩個照明裝置，與各對應該影像掃描器位於該中間間隙區之同一側，且該影像掃描器接受該待量測物件反射該照明裝置所發出之光線而成像。
6. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中各該照明裝置係一環形照明裝置。
7. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中各該待量測物件被各該影像掃描器分別沿相互垂直之兩側邊方向擷取連續分段影像，並藉由合成該連續分段影像而得到各該待量測物件之整個影像。
8. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中該轉向傳送機構會改變各該待量測物件於各該輸送器面向前進方向之端面。
9. 根據請求項7之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中各該待量測物件於各該輸送器面向前進方向之端面係約略相互垂直。
10. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中該兩個輸送器之輸送前進方向係相互垂直或平行。
11. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中該兩個輸送器係皮帶式輸送器。
12. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其中該轉向傳送機構係一推桿，一旋轉檯面、一夾持及旋轉臂或一側面轉向導輪。
13. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其另包含一自動進料機構，該自動進料機構依序抓取該待量測物件並放置於一該輸送器。
14. 根據請求項1之可連續輸送待量測物件之二次元光學量測裝置，其另包含一自動卸料機構，該自動卸料機構依序移除一該輸送器上所輸送之該待量測物件。