CN101713635B - 印刷电路板及其定位系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种定位方法包括下列步骤：在印刷电路板上设置包括有一系列特征点的定位标签，并预存所述印刷电路板的标准影像；对定位标签进行连续的影像捕捉，以获取一系列包括至少一个特征点的分段影像；处理该一系列分段影像中的每一分段影像，获取所述每一分段影像中特征点在该分段影像中的影像位置信息以及在印刷电路板中的实际位置信息；根据所述每一分段影像中的特征点的实际位置信息找出该特征点对应预存的标准影像中的位置，并进一步根据所述特征点的影像位置信息确定该分段影像对应于标准影像中的位置。本发明还提供一种定位系统和印刷电路板。

Description

印刷电路板及其定位系统和方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种印刷电路板及其定位系统和方法。
背景技术
生产线中，印刷电路板在一个工作站安装完该工作站需要安装的元件后，由传送装置传输至另一工作站，以进一步安装该工作站中需要安装的元件。为了检测元件安装于印刷电路板上的质量，业界通常在印刷电路板安装完元件后对印刷电路板进行光学检测。
在印刷电路板的光学检测中，印刷电路板通过传送装置传输，从光学检测系统的一侧传输至另一侧，完成光学检测。在印刷电路板通过传送装置进入光学检测系统时，设置于光学检测系统中的计时器开始计时，并且光学检测系统中的多个成像设备对该印刷电路板上同一排的多个区域进行影像捕捉，以获取印刷电路板上同一排多个区域的多个影像，且该多个影像被输送至一处理器。该处理器中存储着印刷电路板的标准影像，并且该处理器根据该计时器的计时结果选取该标准影像的对应区域的影像分别与该多个成像设备获取的多个影像进行比较，以确定印刷电路板上有无元件漏装、虚焊、极性反转等质量问题。
由于处理器是根据计时器的计时结果选取标准影像的多个区域与该多个成像设备获取的多个影像进行比较，因此，要求印刷电路板每个时刻所在的位置必须是确定的，否则，根据计时器的计时结果进行的影像比较将出现差错。然而，在上述光学检测过程中，若传送装置的速度不稳定，则该处理器根据该计时器的计时结果选取的标准影像的区域将出现差错。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可更精确侦测印刷电路板位置的定位方法。
此外，还有必要提供一种可更精确侦测印刷电路板位置的定位系统。
另外，还有必要提供一种便于更精确侦测其位置的印刷电路板。
一种定位方法包括下列步骤：在印刷电路板上设置包括有一系列特征点的定位标签，所述定位标签包括第一定位线、第二定位线以及第三定位线，第一定位线和第二定位线为相同的两条虚线，第三定位线为实线，第一定位线和第二定位线的实体部分长度和虚体部分长度相同，且一个实体部分和一个虚体部分为第一定位线和第二定位线的一个周期；将所述第一定位线及第二定位线中实体部的端点设置为所述特征点，将第三定位线的绝对原点设置为原点。预存所述印刷电路板的标准影像。对定位标签进行连续的摄像，以获取一系列包括至少一个特征点的分段影像。处理该一系列分段影像中的每一分段影像，获取所述每一分段影像中特征点在该分段影像中的影像位置信息以及相对该原点的绝对坐标位置信息。根据每一分段影像中的特征点的绝对坐标位置信息找出该特征点对应预存的标准影像中的位置，并进一步根据所述特征点的影像位置信息确定该分段影像对应于标准影像中的位置。
一种定位系统用于对印刷电路板进行定位。所述定位系统包括传送装置、成像装置以及处理器。该印刷电路板上设置有包括一系列特征点的定位标签，该定位标签包括第一定位线、第二定位线以及第三定位线，第一定位线和第二定位线为相同的两条虚线，第三定位线为实线，第一定位线和第二定位线的实体部分长度和虚体部分长度均相同，且一个实体部分和一个虚体部分为第一定位线和第二定位线的一个周期，第一定位线和第二定位线中实体部的端点为所述特征点，该第三定位线的绝对原点为原点，该所述传送装置用于传送印刷电路板；成像装置用于对定位标签摄像，以获取一系列包括至少一个特征点的分段影像；处理器用于处理一系列分段影像中的每一分段影像，获取每一分段影像中的特征点在该每一分段影像中的影像位置信息以及相对该原点的绝对坐标位置信息，进而根据该每一分段影像中的特征点的绝对坐标位置信息和影像位置信息确定该分段影像对应于印刷电路板上的位置。
一种印刷电路板包括用于安装电子元件安装区和设置于安装区边缘用于辅助电子元件的安装的辅助区。所述印刷电路板还包括定位标签。所述定位标签设置于所述辅助区上，且所述定位标签包括一系列等间隔设置于所述辅助区上的特征点。该定位标签包括第一定位线、第二定位线以及第三定位线，第一定位线和第二定位线为相同的两条虚线，第三定位线为实线，第一定位线和第二定位线的实体部分长度和虚体部分长度均相同，且一个实体部分和一个虚体部分为第一定位线和第二定位线的一个周期。
定位系统和方法在印刷电路板上设置包括有一系列特征点的定位标签，通过成像装置连续获取定位标签的一系列包括至少一个特征点的分段影像，并对所述每一分段影像进行处理，获取所述每一分段影像中特征点在该分段影像中的影像位置信息以及所述特征点在所述印刷电路板上的实际位置信息，进而确定该每一分段影像对应于所述印刷电路板上的区域，可供自动光学检测过程中选取对应的区域与成像装置获取的影像进行比较，以检测所述印刷电路板的品质是否合格。
附图说明
图1为一较佳实施方式的印刷电路板的结构示意图。
图2为一较佳实施方式的定位系统架构图。
图3为图像采集设备采集得到的一系列定位标签的影像示意图。
图4为一较佳实施方式的定位方法流程图。
具体实施方式
本实施方式的印刷电路板的定位系统中的印刷电路板上设置有包括一系列特征点的定位标签，并预存有所述印刷电路板的标准影像，定位系统通过成像装置捕捉该定位标签的一系列包括至少一个特征点的分段影像，并通过影像分析确定该每一分段影像中的特征点在该分段影像中的影像位置信息以及在印刷电路板上的实际位置信息，进而根据该每一分段影像中的特征点的实际位置信息找出其对应于预存的标准影像中的位置，进一步根据该每一分段影像中的特征点的影像位置信息，确定该分段影像对应于印刷电路板中的区域。
请参阅图1，印刷电路板100包括用于安装元件的安装区110和用于辅助安装元件的辅助区112。辅助区112以5至10毫米宽度的矩形环围于安装区110外，用于印刷电路板100的定位和夹持，以防止在夹持印刷电路板100时损坏安装于印刷电路板100上的元件。在安装区110一侧的辅助区112上沿辅助区112的长方向设置有定位标签120。
该定位标签120包括平行于辅助区112长方向的第一定位线121、第二定位线122以及第三定位线123。第一定位线121和第二定位线122为相同的两条虚线，该两条虚线均以实体部分开始和结束，且该实体部分的长度与虚体部分的长度相同，分别为2L。第一定位线121和第二定位线122上的一个实体部分加一个虚体部分的长度作为一个周期T。第三定位线123为实线。第三定位线123的起点和终点分别与辅助区112长方向上的两侧边缘对齐，第二定位线122的起点与第三定位线123的起点对齐，第一定位线121的起点滞后于第二定位线122的起点T/4。在其它实施方式中，第一定位线121、第二定位线122以及第三定位线123之间的位置可以互换。
如图2所示，其为一较佳实施方式的定位系统的架构图，该定位系统200包括传送装置201、传感元件203、成像装置205以及处理器207。
传送装置201用于将印刷电路板100从定位系统200的一侧传输至另一侧，以对该印刷电路板100的各个区域进行光学检测。
传感元件203位于传送装置201的下方，用于在检测到印刷电路板100进入定位系统200时发出触发信号，在检测到印刷电路板100离开定位系统时发出锁定信号，并将该触发信号和锁定信号传输至成像装置205。在本实施方式中该传感元件203为光电传感元件203。
成像装置205位于传送装置201的上方，用于响应所述触发信号连续捕捉印刷电路板100上定位标签120的一系列分段影像，并将所述分段影像传输至处理器207；响应所述锁定信号停止对印刷电路板100上的定位标签120进行影像捕捉。为了准确获取印刷电路板100的位置，获取的定位标签120的分段影像中至少包括定位标签120的三条定位线，且至少包括第一定位线121和第二定位线122的T/4。但由于定位标签120随着印刷电路板100在传送装置201中进行传输，为了获取定位标签120各个部分的分段影像，成像装置205需要对定位标签120进行连续多次的影像捕捉，传送装置201传输印刷电路板100的速度与成像装置205的影像捕捉速度需要保证成像装置205能够捕捉到定位标签120上每一部分的分段影像。在本实施方式中，成像装置205为一个摄像机。
处理器207用于接收成像装置205捕捉到的定位标签120的分段影像，并对所述分段影像进行处理，以确定该分段影像对应于印刷电路板100中的区域。
处理器207处理一幅分段影像时，首先通过影像识别如色彩识别获取所述分段影像中第一定位线121和第二定位线122中实体部分的端点，即特征点，如图3所示的第一影像11中的第一特征点(xaz，yaz)、第二影像22中的第二特征点(xbz，ybz)以及第三特征点(xbw，ybw)。当一幅分段影像中同时出现两个特征点，如第二影像22中的第二特征点(xbz，ybz)和第三特征点(xbw，ybw)，处理器207将沿印刷电路板100的传输方向先出现的第二特征点(xbz，ybz)作为本次影像处理的特征点；然后，根据该特征点位于其所在定位线上的虚体部分到实体部分还是实体部分到虚体部分的位置上，确定该特征点对应于该定位线的一个周期中的位置或相位，如该第二特征点(xbz，ybz)处于从实体部分到虚体部分的位置，则其对应该定位线一个周期的中间或180度相位位置；根据该特征点的相位以及上一幅分段影像的绝对相位(其中，第一影像11没有前一幅分段影像参考，将第三定位线123从无到有的点设为零绝对相位，即印刷电路板100的绝对原点，第二影像22的相对相位即为其绝对相位)即可计算出该特征点在印刷电路板100中的绝对相位；再次，根据该特征点的绝对相位以及该特征点在该分段影像中的位置信息，可以计算出该分段影像中任意点的绝对相位；根据该任意点的绝对相位可计算出该任意点在印刷电路板100中的绝对坐标值。
下面以第二影像22为例说明处理器207的处理过程。为了避免出现拍摄不到定位标签120，同时为了减轻处理器207处理量，在第二影像22中或许会包括与第一影像11重合的第一重合部66以及与第三影像33重合的第二重合部77。
在第二影像22中，以分段影像的左上边界点为分段影像原点，即第二影像原点(xb0，yb0)，以印刷电路板100的传输方向为X轴，以垂直于印刷电路板100的传输方向为Y轴建立影像坐标。第二影像22中包括第一定位线121上的第三特征点(xbw，ybw)和第二定位线122上的第二特征点(xbz，ybz)。处理器207根据印刷电路板100的传输方向，将第二特征点(xbz，ybz)作为第二影像22处理的特征点。由于该第二特征点(xbz，ybz)位于第二定位线122从实体部分到虚体部分，所以该第二特征点(xbz，ybz)对应第二定位线122一个周期中的相位为180度。又由于第一影像11中的第一特征点(xaz，yaz)的绝对相位为零，因此，第二特征点(xbz，ybz)的绝对相位为180度，即对应在以第三定位线123的绝对原点为原点的坐标中的X轴坐标为2L，其Y轴的坐标可以通过计算该该第二特征点(xbz，ybz)与第三定位线123之间的距离获得。根据第二特征点在第二影像22中的影像坐标(xbz，ybz)以及第二特征点的绝对坐标可以获得第二影像22的第二分段影像原点(xb0，yb0)在以第三定位线123的绝对原点为原点的坐标中的绝对坐标。根据该第二分段影像原点的绝对坐标以及第二影像22中任意影像点的影像坐标(xbm，ybm)，即可获得该任意影像点在以第三定位线123的绝对原点为原点的坐标中的绝对坐标值。
处理器207将根据上述获取的分段影像中任意点的影像坐标值和绝对坐标值提供给自动光学检测系统，以便该自动光学检测系统可以根据该坐标值提取预存的标准影像的对应区域的与自动光学检测系统中的成像设备获取的分段影像进行比较，以确定印刷电路板100的品质是否合格。
上述定位系统200在印刷电路板100上设置包括若干特征点的定位标签120，并通过成像装置205对经过传送装置201传输来的印刷电路板100进行影像捕捉。通过对捕捉到的影像进行分析，精确获取印刷电路板100上各点的绝对坐标，进而提供给自动光学检测系统，供其判断印刷电路板100的质量是否合格。该定位系统200只要能连续拍摄定位标签120的影像，即使在传送装置201的速度出现不稳定的情况下，仍能准确地侦测印刷电路板100的位置。
本实施方式仅以包括第一定位线121、第二定位线122以及第三定位线123的定位标签120来设置特征点，进而通过获取特征点的影像坐标并根据特征点的绝对坐标确定该影像对应于印刷电路板100的区域，本领域技术人员应该意识到，通过其它方式设置特征点确定影像对应于印刷电路板100的区域的方法来也应当是本发明所涵盖之保护范围，如通过设置特定形式的点来替代本实施方式中的特征点的方法，该特定形式可以是具有相同或不同色彩的数字、字母、标点符号、简单图形等。
如图4所示，其为一较佳实施方式的定位方法的流程图，该定位方法包括下列步骤：
步骤S301：在印刷电路板上设置包括有一系列特征点的定位标签，并预存所述印刷电路板的标准影像。所述印刷电路板包括元件的安装区和设置于安装区边缘用于辅助安装元件的辅助区，所述包括一系列特征点等间隔地设置于印刷电路板的辅助区上。
步骤S303：对定位标签进行连续的影像捕捉，以获取一系列包括至少一个特征点的分段影像。
步骤S305：处理该一系列分段影像中的每一分段影像，获取所述每一分段影像中特征点在该分段影像中的影像位置信息以及在印刷电路板中的实际位置信息。通过如图2所示的处理器207处理分析，得到所述第二特征点在第二影像中的位置信息，即影像坐标值。
步骤S307：根据所述每一分段影像中的特征点的实际位置信息找出该特征点对应预存的标准影像中的位置，并进一步根据所述特征点的影像位置信息确定该分段影像对应于标准影像中的位置。
所述定位方法通过在印刷电路板上设置包括有一系列特征点的定位标签，并通过处理分析成像装置获取该一系列包括至少一个特征点的定位标签的分段影像，进而确定该每一分段影像对应于印刷电路板上的区域，可供自动光学检测过程中选取对应的区域与成像装置获取的影像进行比较，以检测所述印刷电路板的品质是否合格。

Claims (9)

1.一种定位方法，包括下列步骤：
在印刷电路板上设置包括有一系列特征点的定位标签，所述定位标签包括第一定位线、第二定位线以及第三定位线，第一定位线和第二定位线为相同的两条虚线，第三定位线为实线，第一定位线和第二定位线的实体部分长度和虚体部分长度相同，且一个实体部分和一个虚体部分为第一定位线和第二定位线的一个周期；
将所述第一定位线及第二定位线中实体部的端点设置为所述特征点，将第三定位线的起点设置为原点；
预存所述印刷电路板的标准影像；
对定位标签进行连续的影像捕捉，以获取一系列包括至少一个特征点的分段影像；
处理该一系列分段影像中的每一分段影像，获取所述每一分段影像中特征点在该分段影像中的影像位置信息以及相对该原点的绝对坐标位置信息；根据所述每一分段影像中的特征点的绝对坐标位置信息找出该特征点对应预存的标准影像中的位置，并进一步根据所述特征点的影像位置信息确定该分段影像对应于标准影像中的位置。
2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述印刷电路板包括用于安装元件的安装区和设置于安装区边缘用于辅助安装元件的辅助区，该一系列特征点等间隔设置于该印刷电路板的辅助区上。
3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于：第三定位线的起点和终点与印刷电路板的边缘对齐且第一定位线与第二定位线之间相差四分之一个周期。
4.一种定位系统用于对印刷电路板进行定位，其包括传送装置、成像装置以及处理器，所述传送装置用于传送印刷电路板，其特征在于：该印刷电路板上设置有包括一系列特征点的定位标签，该定位标签包括第一定位线、第二定位线以及第三定位线，第一定位线和第二定位线为相同的两条虚线，第三定位线为实线，第一定位线和第二定位线的实体部分长度和虚体部分长度均相同，且一个实体部分和一个虚体部分为第一定位线和第二定位线的一个周期，第一定位线和第二定位线中实体部的端点为所述特征点，该第三定位线的起点为原点，该成像装置用于对该定位标签进行摄像，以获取一系列包括至少一个特征点的分段影像，处理器用于处理所述一系列分段影像中的每一分段影像，获取所述每一分段影像中的特征点在该每一分段影像中的影像位置信息以及相对该原点的绝对坐标位置信息，进而根据该每一分段影像中的特征点的绝对坐标位置信息和影像位置信息确定该分段影像对应于印刷电路板上的位置。
5.如权利要求4所述的定位系统，其特征在于：第三定位线的起点和终点与印刷电路板的边缘对齐且第一定位线与第二定位线之间相差四分之一个周期。
6.如权利要求4所述的定位系统，其特征在于：所述印刷电路板包括用于安装元件的安装区和设置于安装区边缘用于辅助安装元件的辅助区，且该一系列特征点等间隔设置于印刷电路板的该辅助区上。
7.如权利要求4所述的定位系统，其特征在于：所述定位系统还包括传感元件，所述传感元件用于在侦测到所述印刷电路板进入定位系统时产生触发信号，以触发该成像装置开始对该定位标签进行连续的影像捕捉；该传感元件还用于在侦测到印刷电路板离开定位系统时产生锁定信号，以通知该成像装置停止对所述定位标签的影像捕捉。
8.一种印刷电路板包括用于安装电子元件安装区和设置于安装区边缘用于辅助电子元件的安装的辅助区，其特征在于：所述印刷电路板还包括定位标签，所述定位标签设置于所述辅助区上，且所述定位标签包括一系列等间隔设置于所述辅助区上的特征点，该定位标签包括第一定位线、第二定位线以及第三定位线，第一定位线和第二定位线为相同的两条虚线，第三定位线为实线，第一定位线和第二定位线的实体部分长度和虚体部分长度均相同，第一定位线和第二定位线中实体部的端点为所述特征点，且一个实体部分和一个虚体部分为第一定位线和第二定位线的一个周期。
9.如权利要求8所述的印刷电路板，其特征在于：所述第三定位线的起点和终点与印刷电路板的前缘对齐，且第一定位线与第二定位线之间相差四分之一个周期。
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Assignee: Hongfutai precision electronics (Yantai) Co., Ltd.

Assignor: Hung Fujin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd.|Hon Hai Precision Industry Co

Contract record no.: 2010990000395

Denomination of invention: Printed circuit board (PCB) and positioning system as well as positioning method thereof

License type: Exclusive License

Open date: 20100526

Record date: 20100629

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Granted publication date: 20120321

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