CN101149250A - 校正印刷电路板钻孔位置的检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种校正印刷电路板钻孔位置的检测装置及其方法，其包括：机台，机台上设有框体及可前后滑移的置板平台，框体上设有光学尺；光学检测单元，可在框体上左右滑移，具有上下对焦功效；平台定位单元设在置板平台端缘，其设有数个背板，背板呈间隔设置，相邻背板间的宽度小于光学检测单元每一扫描区间的宽度，且背板上设有数个等距对位孔；通过参考光学尺检测的区间扫描起始点距离与对位孔距离的计算，取得机械与影像的误差值，进而得到校正孔位距离的补偿值，大幅度增进其检测的准确度，能用于快速且准确的检测印刷电路板的孔位。

Description

校正印刷电路板钻孔位置的检测装置及其方法

一、技术领域

本发明涉及光学检测校正技术，尤其涉及一种可快速检测印刷电路板钻孔孔位准确性的校正印刷电路板钻孔位置的检测装置及其方法。

二、背景技术

为了适应电子科技及精密加工技术的快速发展，电子元件的微细化发展呈现迅速发展的趋势，印刷电路板上的电路与接点钻孔的孔径也越来越细小，因此对其孔位准确度的要求必然越来越高。现有印刷电路板对于钻孔的检测方法主要有二种：其一是利用CAD圆点或钻孔加工程序中的位置进行检测，以逐孔移动CCD相机进行逐一测量，此种方式虽可测量孔位、孔径及孔数，但是因其需要逐孔检测，所以检测速度极为缓慢；其二是利用光学扫描机，通过其置板平台可载进印刷电路板进行直向扫描与横向位移的运转方式，配合事先载入的印刷电路板钻孔资料，而能快速的检测出孔数与孔径，但由于其定位性不佳，因此无法进行孔位与钻孔毛边、扭曲状态的检测。

为了解决前述传统检测设备的问题，该行业界曾开发出中国台湾公告第472509号的“可侦测印刷电路板上之钻孔精密度的装置及其方法”专利，该在前申请的专利案提供一种检测方法，其是①先设定起始扫描点及固定区间，②设定下一区间起始扫描点，③判断是否为最后一区间，若是则执行下一步骤，若否则重复前一步骤，④结束扫描。其中步骤②可分别为取得跨区间边缘上钻孔与区间边缘的距离最大者加上一预设的安全距离，或是取得该印刷电路板中最大孔径加上一预设的安全距离，以形成一重叠区域，这样，在每次检测时即可以固定检测区间减去该重叠区域，以做为下一区间的起始扫描点，如此即可避免发生钻孔位于检测区间边缘，而无法有效检测的问题。

但是前述的在前申请专利案，仅能用于避免侦测遗漏的问题，对于光学检测单元或置板平台移位时所产生的机械误差，以及光学检测单元所产生的影像误差，并无法进行补偿与校正，换言之，在目前印刷电路板对钻孔的孔位仪精密度要求日益提高的状况下，并未有提供有效的解决方案，因此本发明的主要目的即在于探讨如何准确确定校正印刷电路板上的钻孔孔位侦测因影像误差或机械误差的检测值。

有鉴于此，本发明申请的创作人，根据多年从事相关产业研发与制造经验，针对前述现有印刷电路板的孔位测量所面临的问题深入探讨，并积极寻求解决之道，经过长期努力研究与开发，终于成功的开发出一种可校正印刷电路板钻孔位置的检测装置及其方法，以克服现有技术中存在的由于侦测误差及无法进行孔位侦测的问题。

三、发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种校正印刷电路板钻孔位置的检测装置及其方法，使用该装置及其方法，能够有效提高侦测孔位的准确度。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明校正印刷电路板钻孔位置的检测装置，其特征在于，包括：一机台，该机台上设有一框体及一可前后滑移的置板平台，该框体上设有一光学尺；一光学检测单元，其是可在框体上左右滑移，具有上下对焦功效的光学检测单元；一平台定位单元，该平台定位单元设在置板平台端缘，其设有数个背板，背板呈间隔设置，相邻背板间的宽度小于光学检测单元每一扫描区间的宽度，且背板上形成有数个等距对位孔。

由此，通过光学尺准确测量光学检测单元移动距离，并配合平台定位单元的对位孔的定值回馈，能有效计算测量补偿校正值，从而构成一可校正机械误差与影像误差的校正印刷电路板钻孔位置的检测装置。

前述的校正印刷电路板钻孔位置的检测装置，其特征在于，所述光学检测单元具有一光源接收器，光源接收器下方设有一倍率镜头，倍率镜头上套设有一聚焦框架，聚焦框架上位于倍率镜头两侧分别设有一光源发射器，两光源发射器的光源聚焦在置板平台上的印刷电路板面，并反射经倍率镜头后由光源接收器接收。

本发明校正印刷电路板钻孔位置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：a、设定光学检测单元每一扫描区间宽度为W；b、设定相邻扫描区间的重叠区域，下一扫描区间的扫描起始点为上一扫描区间宽度减去该重叠区域，以避免钻孔的侦测遗漏；c、取得光学尺测量光学检测单元各扫描区间的扫描起始点的移动距离为K₁，依比类推测量第n扫描区间的扫描起始点的移动距离为K_n-1；d、取得光学检测单元侦测的第一、第二扫描区间的重叠区域的对位孔至对应第一扫描区间扫描起始点的影像距离为N₁，依此类推侦测第n-1、n扫描区间的重叠区域的对位孔至对应第n-1扫描区间扫描起始点为经校正后的影像距离为N_a-1；e、取得光学检测单元侦测的第一、第二扫描区间的重叠区域的对位孔至对应第二扫描区间扫描起始点的影像距离为M₁，依此类推侦测的第n-1、n扫描区间的重叠区域的对位孔至对应第n扫描区间扫描起始点的影像距离为M_n-1 f、计算第n次扫描区间内所有钻孔的孔位距离X_n的校正孔位距离X_ns＝X_n+(N_n-1-K_n-1-M_n-1)。

前述的校正印刷电路板钻孔位置的检测检测方法，其中相邻扫描区间的重叠区域等于印刷电路板中巳知最大的钻孔直径。

本发明校正印刷电路板钻孔位置的检测装置及其方法的有益效果是，该装置包括：一机台，机台上设有框体及可前后滑移的置板平台，框体上设有光学尺；一光学检测单元，其可在框体上左右滑移，具有上下对焦的功效；一平台定位单元，该平台定位单元设在置板平台端缘，其分别设有数个背板，且背板呈间隔设置，相邻背板的宽度小于光学检测单元每一扫描区间的宽度，再者，背板上形成有数个等距的对位孔。由前述结构设计，可通过参考光学尺检测的区间扫描起始点距离与对位孔距离的计算，取得机械与影像的误差值，进而得到校正孔位距离的补偿值，大幅度增进其检测的准确度，能用于快速且准确的检测印刷电路板的孔位，增加其附加价值，进一步提高其经济效益。

四、附图说明

图1为本发明检测装置结构示意图。

图2为本发明检测装置局部结构放大示意图，用以说明光学检测单元使用状态及其相对关系。

图3为本发明检测装置的另一局部结构放大示意图，其揭示平台定位单元使用状态及其相关位置。

图4为本发明正常检测路径示意图。

图5为本发明实际检测状态示意图。

图6为本发明实际检测路径局部放大示意图，其显示本发明校正设定状态。

图中主要标号说明：10机台、20框体、25光学尺、30光学检测单元、31光源接收器、32倍率镜头、35聚焦框架、36光源发射器、40置板平台、50平台定位单元、51背板、55对位孔、60印刷电路板、W为扫描区间宽度、X₁～X_n为孔位距离、X_1s～X_ns为校正孔位距离、K₁～K_n-1为扫描区间扫描起始点移动距离、N₁～N_n-1为经校正后的前区间扫描起始点至对位孔的影像距离、M₁～M_n-1为次区间扫描起始点至对位孔的影像距离。

五、具体实施方式

本发明提供一种可校正印刷电路板上钻孔位置侦测值的侦测装置及其方法，如图1所示，该侦测装置主要是於一机台10中段两侧间跨设有一ㄇ字形框体20，该框体20上设有一可左、右滑移的(X轴向)光学检测单元30，且机台10顶面在框体20范围内设有一承载印刷电珞板60的置板平台40，该置板平台40可相对光学检测单元30前、后滑移(Y轴向)。

本发明检测装置具有特征的详细构成，请参阅图1、图2及图3所示，框体20上设有一可测量光学检测单元30移动距离的光学尺25，可上、下对焦的光学检测单元30具有一光源接收器31，并在光源接收器31下方设有一倍率镜头32，倍率镜头32上套设有一聚焦框架35，聚焦框架35上在倍率镜头32两侧分别设有一光源发射器36，该两光源发射器36的光源可聚焦在置板平台40上的印刷电路板60表面，并反射经倍率镜头32后由光源接收器31接收。

置板平台40端缘设有一平台定位单元50，平台定位单元50由数个对应的背板51组成，背板51呈间隔设置，且相邻背板51的间距小于光学检测单元30的每一检测区间宽度，再者，背板51上形成有数个等距的对位孔55，以供反馈定位参考用。

由此，通过框体20光学尺25能准确测量光学检测单元30移动距离，以及配合置板平台40的平台定位单元50的对位孔55的定值回馈，能有效的补偿校正其测量值，从而构成一可准确校正机械误差与影像误差的可校正印刷电路板侦测孔位的检测装置。

关于本发明的实际运用则如图1、图4所示，当光学检测单元30两光源发射器36对置板平台40上的印刷电路板60投射光源，两光源恰可在印刷电路板60表面聚焦且向上反射，经光学检测单元30的倍率镜头32后，由光源接收器31接收，同时配合印刷电路板60上钻孔的图像、光学尺25检测的区间扫描起始点移动距离以及对位孔55图像的相对位置与距离，再经电脑运算后，可计算出钻孔的孔位，同时进行机械误差与影像误差的校正补偿，从而得到正确的测量值，大幅度提高其测量的速度与准确性。

其校正补偿方法是当光学检测单元30横向移动时(如图4、图5及图6所示)，光学尺25测量光学检测单元30每一侦测区间扫描起始点的移动距离为K₁～K_n-1。

其中，如图4、图5及图6所示，当光学检测单元30横向移动时，光学检测单元30每一扫描区间宽度为W，相邻扫描区间具有一固定的重叠区域，该重叠区域等于印刷电路板60中巳知最大的钻孔直径，故，下一扫描区间的扫描起始点为上一扫描区间宽度减去该重叠区域；这样，由光学尺25测量第二扫描区间的扫描起始点相对第一扫描区间扫描起始点的移动距离为K₁，依此类推由光学尺25测量第三扫描区间的扫描起始点相对第二扫描区间扫描起始点的移动距离为K₂，而由光学尺25测量第n扫描区间的扫描起始点相对第n-1扫瞄区间扫描起始点的移动距离为K_n-1；

当光学检测单元30第一次扫描时，在第一、第二扫描区间的重叠区域的平台定位单元50中预定对位孔55，由该光学检测单元30对应第一扫描区间扫描起始点至前述对位孔55的影像距离为N₁，依此类推，由光学检测单元30侦测的第二、第三扫描区间的重叠区域的对位孔55至对应第二扫描区间扫描起始点为经校正后的影像距离为N₂，由光学检测单元30侦测的第n-1、n扫描区间的重叠区域的对位孔55至对应第n-1扫描区间扫描起始点为经校正后的影像距离为N_n-1；

当光学检测单元30进行第二次扫描时，第二扫描区间的扫描起始点至位于前述第一、第二扫描区间重叠区域的对位孔55的影像距离为M₁，依此类推由光学检测单元30侦测的第二、第三扫描区间的重叠区域的对位孔55至对应第三扫描区间扫描起始点的影像距离为M₂，由光学检测单元30侦测的第n-1、n扫描区间的重叠区域的对位孔55至对应第n扫描区间扫描起始点的影像距离为M_n-1；

因此，当第一次扫描时，第一、第二扫描区间重叠区域内的对位孔55孔位为N₁，该对位孔55在第二次扫描时，其孔位为K₁+M₁；

理论上同一定位孔55的孔位在第一、第二次扫描时的孔位距离应为N₁＝K₁+M₁；

也就是，N₁-K₁-M₁＝0；

但是，在受到机械误差与影像误差的双重影响下，其会产生细微的正负误差，而此恰为第二次扫描区间的校正补偿值；因此当第二次扫描时，第二扫描区间内的所有钻孔的孔位距离为X₂，各钻孔的校正孔位距离为X_2S时，可得到下列的公式：X_2S＝X₂+(N₁-K₁-M₁)；

进一步，当第三次扫描时，第三扫描区间内的所有钻孔的孔位距离为X₃，而各钻孔的校正孔位距离为X_3S时，可得到下列的公式：X_3S＝X₃+(N₂-K₂-M₂)；

依此类推，当第n次扫描时，第n扫描区间内的所有钻孔的孔位距离为X_n，而各钻孔的校正孔位距离为X_nS时，可得到下列的公式：X_nS＝X_n+(N_n-1K_n-1-M_n-1)。

综上所述，本发明具有上述众多的实用价值，因此本发明具有新颖性、创造性及实用性，在相同的技术领域中未见有相同或近似产品公开使用，依法提出专利申请。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种校正印刷电路板钻孔位置的检测装置，其特征在于，包括：一机台，该机台上设有一框体及一可前后滑移的置板平台，该框体上设有一光学尺；一光学检测单元，其是可在框体上左右滑移，具有上下对焦功效的光学检测单元；一平台定位单元，该平台定位单元设在置板平台端缘，其设有数个背板，背板呈间隔设置，相邻背板间的宽度小于光学检测单元每一扫描区间的宽度，且背板上形成有数个等距对位孔。

2.根据权利要求1所述的校正印刷电路板钻孔位置的检测装置，其特征在于，所述光学检测单元具有一光源接收器，光源接收器下方设有一倍率镜头，倍率镜头上套设有一聚焦框架，聚焦框架上位于倍率镜头两侧分别设有一光源发射器，两光源发射器的光源聚焦在置板平台上的印刷电路板面，并反射经倍率镜头后由光源接收器接收。

3.一种校正印刷电路板钻孔位置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：a、设定光学检测单元每一扫描区间宽度为W；b、设定相邻扫描区间的重叠区域，下一扫描区间的扫描起始点为上一扫描区间宽度减去该重叠区域，以避免钻孔的侦测遗漏；c、取得光学尺测量光学检测单元各扫描区间的扫描起始点的移动距离为K₁，依比类推测量第n扫描区间的扫描起始点的移动距离为K_n-1；d、取得光学检测单元侦测的第一、第二扫描区间的重叠区域的对位孔至对应第一扫描区间扫描起始点的影像距离为N₁，依此类推侦测第n-1、n扫描区间的重叠区域的对位孔至对应第n-1扫描区间扫描起始点为经校正后的影像距离为N_n-1；e、取得光学检测单元侦测的第一、第二扫描区间的重叠区域的对位孔至对应第二扫描区间扫描起始点的影像距离为M₁，依此类推侦测的第n-1、n扫描区间的重叠区域的对位孔至对应第n扫描区间扫描起始点的影像距离为M_n-1；f、计算第n次扫描区间内所有钻孔的孔位距离X_n的校正孔位距离X_ns＝X_n+(N_n-1-K_n-1-M_n-1)。

4.根据权利要求3所述的校正印刷电路板钻孔位置的检测检测方法，其特征在于，相邻扫描区间的重叠区域等于印刷电路板中巳知最大的钻孔直径。

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