CN102454954B - 适用于基板的高速视觉定位装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于基板的高速视觉定位装置及其方法，该适用于基板的高速视觉定位装置包含：一架体；一暂存区；一定位区；一搬移定位装置，其可移动地设置于该架体上，用以吸取并搬移所述多个基板，其中该搬移定位装置包括一工形吸取头，其用于依序地吸附所述多个基板；至少两个设于该架体上的视觉装置，其对应该工形吸取头，所述至少两个视觉装置用以撷取被该搬移定位装置所吸取的每一基板的影像，以将所述多个基板加以定位；以及承放于该架体上的该载板。

Description

适用于基板的高速视觉定位装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种适用于基板的高速视觉定位装置及其方法，尤指一种适用于发光二极管的条形模块的高速、高精度的高速视觉定位装置及其方法。

背景技术

发光二极管的优点在于：(1)发光的能量转换效率高，所以较省电；(2)反应时间快，可以达到很高的闪烁频率；(3)较环保，没有汞的有害物质，且易于回收等等。除此之外，还有耐震荡等机械冲击、体积小、便于聚焦、色域广泛等优势。因此，「发光二极管」亦广泛地应用于各种光源领域。

例如，显示面板的光源的背光模块，可大致分成直下式光源或侧光式光源，其中，直下式背光模块即采用发光二极管灯条结构来作为光源产生器。

然而，对于发光二极管灯条结构的生产厂而言，长条状的灯条结构在生产时产生以下问题：

1、由于目前并无针对长条状的灯条结构或基板的自动化生产设备，故均以人工方式进行，例如以人工将基板贴合于载板上，而后进行基板的条形码打印；再以人工进行拆板；接着，再次以人工进行胶带贴板，而后进行印刷/置件/回焊等工序。明显可知，上述以人工方法所制作的贴板的精度不佳，除了人工贴合的误差，由于长条状基板本身的弯折或偏移，均造成精度无法有效控制，例如，贴板歪斜，未定位等，更造成打印条形码不良或印刷与置件不良等问题。

2、承1，由于精度无法有效控制，故必须安排大量人员进行各种检测作业，例如产品外观检测、检查发光二极管有无偏移等等，故人工成本亦造成发光二极管灯条结构的生产单位的负担。

3、再者，人工贴板作业效率变异较大，不论质量或速度都难以掌握。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种适用于基板的高速视觉定位装置及其方法，其将长条形基板进行精准的视觉定位，再进行贴板；另一方面，本发明更能取得贴板速度与精度的平衡，以符合业界的需求。

为了达到上述目的，本发明提供一种适用于基板的高速视觉定位装置，其包含：一架体；一设于该架体上的暂存区，所述多个基板暂存于该暂存区；一设于该架体上的定位区，所述多个基板通过一移动平台自该暂存区被逐一地移动至该定位区；一搬移定位装置，其可移动地设置于该架体上，用以吸取并搬移所述多个基板，其中该搬移定位装置包括一工形吸取头，其用于依序地吸附所述多个基板；至少两个设于该架体上的视觉装置，其对应该工形吸取头，该移动平台将每一基板运载至该视觉装置的下方，所述至少两个视觉装置用以撷取被该搬移定位装置所吸取的每一基板两端的影像，以将所述多个基板加以定位；以及承放于该架体上的该载板，由此，该搬移定位装置将已经过定位的所述多个基板高精度地放置于该载板上。

本发明更提供一种适用于基板的高速视觉定位方法，其包括以下步骤：提供一用以存放基板的暂存区，并将多个基板传送至该暂存区；提供一定位区，所述多个基板由该暂存区被移动至该定位区，其中利用一移动平台逐一地将每一基板由该暂存区移动至该定位区且该基板位于两视觉装置的(正)下方；利用一搬移定位装置的工形吸取头移入该基板与两视觉装置的中间(依序)吸取位于该定位区上的基板，当吸取该基板后回复至运行高度时，该运行高度即为视觉装置的对焦高度使其能同时利用至少两个设于该架体上的视觉装置撷取被该搬移定位装置所吸取的每一基板的两端影像，并将被吸取的每一基板加以定位，以达成高速视觉定位的目的；以及利用该搬移定位装置将上述经过定位的每一基板高精度地放置于一载板上，以完成贴板作业。

在一具体实施例中，本发明可利用移动平台缩短基板运送距离，并以工形吸取头吸取长条形的基板，更利用工形吸取头在搬移的同时利用视觉装置进行基板的定位调整(即减少视觉装置的移动次数)，故可形成高速的贴板；因此，上述贴板可以高速的方式达成，故可同时兼具贴板的速度与精准度。

本发明具有以下有益的效果：本发明利用自动化的视觉定位装置取代人工，故可提升贴板的精准度，更使后续的打印条形码、印刷/置件/回焊等制程具有高精密度，据此，不论是就生产线的速度与精确度而言，本发明的视觉定位装置/方法均具有大幅改善的效果，而人工成本亦能有效降低。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图1A为图1中的A部分的放大图。

图1B为本发明的工形吸取头的示意图。

图2为本发明将长条形基板贴合于载板的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10   架体

11A  暂存区            110  移动平台

                       111  吸取头

11B  定位区

13   搬移定位装置      130  工形吸取头

                       130A 第一空间

                       130B 第二空间

                       131  第一横部

                       132  第二横部

                       133  纵向连接部

                       134  通孔

14   视觉装置

15   载板              151  开槽

2    发光二极管的条形模块

20   长条形基板        201  定位标志

具体实施方式

本发明提出一种适用于基板的高速视觉定位装置及其方法，其主要可用于快速的搬移基板，例如发光二极管的条形模块，以解决传统机台无法适用于长条状的发光二极管的条形模块，故可制造生产单位对于提升生产效能的目标。

首先，请参阅图1至图1B所示，本发明的视觉定位装置包含：一架体10、一设于架体10上的暂存区11A、一设于架体10上的定位区(又称取料区)11B、一搬移定位装置13、至少两个设于该架体上的视觉装置14及一承放于架体10上的载板15，而该视觉定位装置的功用在于将多个基板，例如发光二极管的条形模块2或各种电路板、软板等，高速地搬移于该载板15(如图2所示)上以形成高精度的发光二极管的条形模块2的组合，以利后续制程的进行；而在本具体实施例中，发光二极管的条形模块2可为一长条形基板20，如铝合金基板等，该长条形基板20可用于承载多个发光二极管而形成一种LED灯条结构(又称LED LIGHT BAR)，但不以此为限，且该长条形基板20上设有多个定位标志201，以作为识别、定位，而上述定位标志201设置于该基板20两端的上表面。

以下将详细说明本发明的视觉定位装置的结构。请复参考图1，架体10为本装置的主体，换言之，后述的装置实质地架设于架体10。架体10上可包括有用以放置发光二极管的条形模块2的储存装置(图未示)等，储存装置相当于进料区，其功能在于放置上述发光二极管的条形模块2，而吸取头111即可将发光二极管的条形模块2由储存装置逐一(一次一条)取放且置于暂存区11A上的移动平台110，移动平台110较佳地具有真空吸力，并可承载发光二极管的条形模块2在暂存区11A与定位区11B之间往返移动。

另外，暂存区11A位于进料区与定位区11B之间，其功能在于暂存发光二极管的条形模块2，以缩短进料区与后述的定位区11B的距离。换言之，暂存区11A的位置较接近上述的定位区11B，并利用移动平台110承载发光二极管的条形模块2在暂存区11A与定位区11B之间往返移动，故可提高工作的效率(移动行程距离较短)，使发光二极管的条形模块2可高速地由暂存区11A传送至定位区11B。在具体实施例中，由于搬移定位装置13在吸取位于暂存区11A的发光二极管的条形模块2的同时即可进行定位的作业，故暂存区11A与定位区11B可为同一机台区域，本说明仅是在文字上加以定义以方便说明。

本发明的搬移定位装置13具有吸取头、吸盘或其它具有搬移能力的装置，其可适用于用以将发光二极管的条形模块2的长条形基板20由定位区11B快速地搬移至载板15，且在搬移的同时，搬移定位装置13可依据视觉装置14的检知讯号进行长条形基板20的定位，使发光二极管的条形模块2可以高精度的方式置放于载板15上。在本具体实施例中，移动平台110可逐一地将发光二极管的条形模块2高速地移动至搬移定位装置13/视觉装置14的下方(较佳为正下方)，而搬移定位装置13可上下移动吸取移动平台110上的发光二极管的条形模块2，搬移定位装置13可移动地设置在架体10上，而可使搬移定位装置13能沿着架体10的X方向与Y方向移动，以将发光二极管的条形模块2搬移至预定的区域，换言之，搬移定位装置13的设计为使长条形基板20的位置能于X轴、Y轴、Z轴及方位角等方向做一精细的调整，因而针对此目的而作的结构的变化并未超出本发明的范畴。

请配合图1A与图1B所示，该搬移定位装置13包括一工形吸取头130，其用于依序地吸附位于该移动平台110上的发光二极管的条形模块2，具体而言，该工形吸取头130包括一第一横部131、一第二横部132及连接该第一横部131及该第二横部132的纵向连接部133，该纵向连接部133将该第一横部131与该第二横部132之间的空间区隔成第一空间130A及第二空间130B，后文将详述第一空间130A及第二空间130B的作用；以此，第二横部132的下表面即可装设所述的吸取头、吸盘等装置，以用于吸取发光二极管的条形模块2，而第一横部131则可连接于马达等驱动装置，以使该工形吸取头130进行X轴、Y轴、Z轴及方位角等方向的位移，以调整所吸取的发光二极管的条形模块2的位置；另外，该第二横部132上更设有多个通孔134，所述多个通孔134大致位于第二横部132的两端，以对应所述多个发光二极管的条形模块2上的定位标志201。故当搬移定位装置13吸取移动平台110上的发光二极管的条形模块2而向上移动至运行高度时，即可使发光二极管的条形模块2的高度位于视觉装置14的焦点位置。

视觉装置14可为一摄影机或扫瞄器，例如感光耦合元件(Charge CoupledDevice，CCD)摄影机，其设于该架体10的定位区11B，而对应该工形吸取头130并通过通孔134以用于撷取影像，故视觉装置14可较佳地聚焦于被吸附的发光二极管的条形模块2，例如以分析、撷取长条形基板20的上表面影像，并利用上表面影像的定位标志201/对位记号等标记，以掌握长条形基板20之间的相对位置并加以定位，而搬移定位装置13可根据视觉装置14所分析的位置将长条形基板20以高精度的方式放置于载板15上。换言之，视觉装置14不需移动即可在搬移定位装置13吸取移动平台110上的发光二极管的条形模块2向上位移的同时，进行影像撷取，故更可进一步节省作业时间。

再一方面，由于应用面的不同，发光二极管的条形模块2可具有不同长度，例如笔记本电脑的屏幕或一般计算机屏幕所使用的发光二极管的条形模块2的长度约为212mm或299mm；而大尺寸电视产品所使用的发光二极管的条形模块2的长度约为685mm，故视觉装置14较佳地具有可调整特性，以针对不同长度的发光二极管的条形模块2进行上表面影像的定位标志201的分析，换言之，视觉装置14为可动地装设于该架体10上，故所述两个设于该架体10上的视觉装置14之间的相对距离可依照所吸取的发光二极管的条形模块2的长度加以调整。

具体的说，本发明的两个视觉装置14分别设置于该第一空间130A与第二空间130B中，故当搬移定位装置13移动时并不会与视觉装置14产生干涉，另外，当搬移定位装置13进行一吸取/搬移步骤的同时，视觉装置14通过所述多个通孔134以检视/分析所述多个发光二极管的条形模块2的定位标志201，继而评估长条形基板20的位置是否偏移或需要调整，若是，则控制搬移定位装置13移动并调整该长条形基板20的位置。换言之，当搬移定位装置13进行吸取/搬移步骤的同时，可根据视觉装置14所分析的结果同步调整长条形基板20的位置，即搬移定位装置13可依据该等定位标志201的位置及方向，微调该长条形基板20的X轴、Y轴、Z轴及方位角等方向及位置，而移动并放置该基板20至载板15，使两两相邻的基板20之间具有高精度的相对距离。

在一具体实施例中，所述至少两个视觉装置14均可为一种上视觉检测装置，且其聚焦距离可满足以下条件：能让长条形基板20于吸取的状态下，能同时检知该长条形基板20上表面的定位标志201的位置，以能根据检测/分析的结果调整该长条形基板20，使其位置精度能合乎标准。

载板15用以承载上述的发光二极管的条形模块2，以使所述多个发光二极管的条形模块2可高精度的排列于其上，而有效地进行后续制程。例如，在本具体实施例中，完成贴板后的载板15需进行后续的印刷制程，以于长条形基板20上喷涂条形码，例如bar code，因此，载板15上可开设有裸露部分的该长条形基板20的开槽151，以进行后续的条形码喷涂作业。另外，载板15上更可具有固定部件，例如磁铁元件、黏胶层等等，以利用固定部件将发光二极管的条形模块2稳定地固定于载板15上，故可维持所述多个发光二极管的条形模块2的相对位置，以达成高精度的贴板。值得说明的是，图2仅绘制出三个长条形基板20贴合于载板15上，但不以此为限，例如实际制程中，约有20个长条形基板20贴合于载板15。

据此，本发明可应用上述视觉定位装置进行以下的视觉定位方法，以针对发光二极管的条形模块2进行贴板作业：

步骤一：提供一用以存放发光二极管的条形模块2的暂存区11A。在此步骤中，多个发光二极管的条形模块2利用搬移定位装置13或其它搬移装置逐一将发光二极管的条形模块2由进料区搬移置放于暂存区11A，以提高将发光二极管的条形模块2搬移至定位区11B的速率。

步骤二：提供一定位区11B。在本步骤中，所述多个发光二极管的条形模块2由该暂存区11A被移动至该定位区11B，例如利用快速往返的搬移装置将发光二极管的条形模块2由该暂存区11A移动至该定位区11B。

步骤三：利用搬移定位装置13的工形吸取头130依序将定位区11B上的发光二极管的条形模块2高精度地贴合于一载板15上；换言的，在本步骤中，利用搬移定位装置13将定位区11B上的平整的发光二极管的条形模块2搬移至载板15上。且在本步骤中，利用至少两个视觉装置14撷取被该搬移定位装置13所吸取的所述多个发光二极管的条形模块2的影像，以利用定位标志201将所述多个发光二极管的条形模块2加以定位，因此，由于上述工形吸取头130与视觉装置14不产生动作上的干涉，故可同时进行吸取、搬移、定位的作业，以在较短时间内完成发光二极管的条形模块2的贴板作业。

因此，步骤四：即可利用该搬移定位装置13将所述多个经过定位检查的发光二极管的条形模块2被搬移并贴合至载板15上。

而在步骤四之后，由于发光二极管的条形模块2即以高精度的方式固定于载板15上，故可将多个精密定位的发光二极管的条形模块2进行后续制程，例如喷涂条形码等等。

因此，本发明可有效解决发光二极管的条形模块2在生产上的问题，利用高速、高精度视觉定位装置将发光二极管的条形模块2形成高精度贴板之后，可确保定位质量，提升后续打印条形码、印刷与置件的质量，即可省略检验程序，进而达到节省厂房、操作人员的效果。

综上所述，本发明具有下列诸项优点：

1、本发明将传统需以人工方式进行长条形基板贴板的作业提升至机械化自动生产的应用，因此，对LED LIGHT BAR制造厂而言，可节省大量人工；另外，进行上述视觉定位作业后的高精度贴板即可送入打印条形码、印刷/置件/回焊生产线中，故其产品精度、相位置均控制的相当精准。

2、本发明利用工形吸取头的设计，以适用于长条形的基板；另外，工形吸取头可与视觉装置形成错位，故在工形吸取头吸取长条形基板时，可同时进行视觉定位的作业，以大幅节省行程时间，例如本发明可将整体贴板时间控制约在1.5至2秒/片之间，且两两贴板之间的精度可达±20～50um，因此在生产的速度与精度上均有相当大的改善。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种适用于基板的高速视觉定位装置，其用以将多个基板放置于一载板，该基板上设有多个定位标志，其特征在于，该视觉定位装置包括：

一架体；

一设于该架体上的暂存区，所述多个基板暂存于该暂存区；

一设于该架体上的定位区，所述多个基板通过一移动平台自该暂存区逐一被移动至该定位区；

一搬移定位装置，其可移动地设置于该架体上，用以吸取并搬移所述多个基板，其中该搬移定位装置包括一工形吸取头，其用于依序地吸附所述多个基板，该工形吸取头包括一第一横部、一第二横部、及一连接该第一横部及该第二横部的纵向连接部，该纵向连接部将该第一横部与该第二横部之间的空间区隔成一第一空间及一第二空间，上述第二横部的下表面设有吸取上述基板的装置，该第二横部的两端设有多个通孔，上述通孔对应上述基板上的定位标志；

至少两个设于该架体的定位区的视觉装置，其对应该工形吸取头，该至少两个视觉装置设于该架体的定位区，并且该至少两个视觉装置分别设置于该第一空间及该第二空间，该移动平台将每一基板运载至所述至少两个视觉装置的下方，且该至少两个视觉装置分别通过上述通孔撷取位于该基板两侧的定位标志的影像，以将所述多个基板加以定位；以及

承放于该架体上的该载板，由此，该搬移定位装置已经过定位的所述多个基板高精度地放置于该载板上。

2.如权利要求1所述的适用于基板的高速视觉定位装置，其特征在于，所述至少两个视觉装置均为可动地设于该架体上。

3.如权利要求1所述的适用于基板的高速视觉定位装置，其特征在于，每一基板为一长条形基板。

4.一种适用于基板的高速视觉定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一用以存放基板的暂存区，并将多个基板传送至该暂存区，该多个基板上设有多个定位标志；

提供一定位区，所述多个基板由该暂存区被移动至该定位区，其中利用一移动平台逐一地将每一基板由该暂存区移动至该定位区；

利用一搬移定位装置的工形吸取头依序吸取位于该定位区上的基板，该工形吸取头包括一第一横部、一第二横部及连接该第一横部及该第二横部的纵向连接部，该纵向连接部将该第一横部与该第二横部之间的空间区隔成第一空间及第二空间，上述第二横部的下表面设有吸取上述基板的装置，该第二横部的两端还设有多个通孔，上述通孔对应上述基板上的定位标志，并同时利用至少两个设于架体的该定位区上的视觉装置撷取被该搬移定位装置所吸取的每一基板的影像，该至少两个视觉装置则分别设置于该第一空间及该第二空间，且该至少两个视觉装置分别通过该些通孔撷取位于该基板两侧的定位标志的影像，以将被吸取的每一基板加以定位，其中该移动平台将每一基板运载至该视觉装置的下方；以及

利用该搬移定位装置将上述经过定位的每一基板高精度地放置于一载板上。

5.如权利要求4所述的适用于基板的高速视觉定位方法，其特征在于，所述至少两个设于该架体上的视觉装置的相对距离依照所吸取的基板的长度加以调整。

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