CN103313525B - 电路板定位校正系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电路板定位校正系统，计算一电路板于产线上的位置偏差，以供一自动化装置将一零件安装于电路板。电路板上具有一定位标记。电路板定位校正系统包含一定位摄像机及一数据处理装置。定位摄像机架设于电路板一侧，并朝向电路板方向撷取一取样影像，而取样影像包含定位标记。数据处理装置储存一参考坐标值，且数据处理装置分析取样影像中定位标记的位置，取得定位标记的当前坐标值，并计算当前坐标值及参考坐标值的差值，以作为校正值校正自动化装置输出的坐标。

Description

电路板定位校正系统及方法

【技术领域】

本发明涉及一种自动化装置的坐标系统定位校正，特别是有关一种电路板定位校正系统及方法。

【背景技术】

于制作一电路板，例如一计算机主机板时，许多电子零件必须逐一放置于基板上，并加以焊接。于自动化作业时，控制器通常是汇入金属线路图样（Pattern）（通常由GerberFile提供），取得每一电子零件于基板的坐标后，便可逐一将每一座传输至自动化装置，使自动化装置可以将电子零件安装在正确位置。

自动化作业的控制器是建立一坐标系统，以套用于基板上。基板上的参考点必须精准地对准坐标系统中的参考坐标点，此一坐标系统才能适用于基板。因此，实务上是在固定基板的站台设置几个标记，且基板上也设置若干标记。当输送带等输送设备将基板输送到此站台时，才以人力调整治具，以固定基板，同时此基板上的标记对准站台上的标记。如此一来，基板上的参考点才能精准地对准坐标系统中的参考坐标点，使得坐标系统适用于基板。

因此，虽然目前自动化设备已经广泛地应用于电路板的生产作业，但基板的定位工作仍需要人力执行，致使人力成本难以下降，且此一工作耗时而成为提升产率时的瓶颈点。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供一种电路板定位校正系统及方法，可快速地产生坐标校正值以校正自动化装置，而省去繁杂的电路板校正作业。

本发明的电路板定位校正系统，计算一电路板于产线上的位置偏差，以供一自动化装置正确地将一零件安装于电路板。电路板上具有一定位标记。电路板定位校正系统包含一定位摄像机及一数据处理装置。

定位摄像机架设于电路板的一侧，并朝向电路板方向撷取一取样影像，取样影像包含定位标记。数据处理装置储存有一参考坐标值。数据处理装置更分析取样影像中定位标记的位置，取得定位标记的当前坐标值，并计算当前坐标值及参考坐标值的差值，以作为校正值校正自动化装置输出的坐标。

本发明所述的电路板定位校正系统，其中更包含一输送设备，此一输送设备包含一容置轨道及一驱动装置，容置轨道包含二侧架及一底板，其中二侧架互相平行设置，且延伸于底板的相对二侧边，驱动装置设置于容置轨道中，用以驱动电路板于二侧架之间移动，且移动方向平行于二侧架。

本发明所述的电路板定位校正系统，其中驱动装置包含二输送带，分别设置于二侧架，且二输送带分别承载电路板的二侧边。

本发明所述的电路板定位校正系统，其中驱动装置更包含至少一延伸承载件，连接于二输送带其中之一，且二输送带其中之一通过延伸承载件承载电路板。

本发明所述的电路板定位校正系统，其中定位摄像机设置于容置轨道的底板上。

本发明所述的电路板定位校正系统，其中定位摄像机位于底板上，且朝向电路板撷取取样影像。

本发明所述的电路板定位校正系统，其中更包含一第二定位标记，且电路板定位校正系统包含二定位摄像机，分别撷取包含定位标记及第二定位标记的取样影像。

本发明所述的电路板定位校正系统，其中定位标记包含电路板的定位点(Markpoint)、螺栓孔、插孔或穿孔。

本发明并揭露一种电路板定位校正方法，校正一电路板的位置偏差，以供一自动化装置将一零件安装于电路板。其中电路板上设置一定位标记。电路板定位校正方法包含下列步骤：

移动电路板至一预定位置；

于一固定位置，且朝向一固定方向，以一定位摄像机撷取包含定位标记的一取样影像；

加载一参考坐标值至一数据处理装置，代表定位标记于取样影像中所需具备的坐标值；

以数据处理装置分析取样影像中定位标记的当前坐标值；

以数据处理装置计算当前坐标值及参考坐标值的差值，以作为坐标系统的校正值；及

校正输出至自动化装置的坐标值至自动化装置。

本发明所述的电路板定位校正方法，其中当前坐标值包含定位标记于取样影像中的位置及旋转角度。

本发明的功效在于，当电路板移动至预定位置后，通过校正值校正输出至自动化装置的坐标，就可以消除电路板没有精准地被固定于定位点的问题，因此，通过本发明，电路板的定位作业中，不需人力介入电路板的位置定位，大幅削减人力需求，同时以缩短了电路板于输送设备中每一站点的停留时间，而大幅提升产率。

【附图说明】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一实施例的立体示意图。

图2为本发明一实施例的立体剖视图。

图3为本发明一实施例的取样影像的示意图，揭示定位特征位于参考坐标值对应的位置。

图4为本发明一实施例的取样影像的示意图，揭示定位特征位于当前坐标值对应的位置。

图5为本发明一实施例的电路板定位校正方法的步骤流程图。

主要组件符号说明：

100输送设备 800自动化装置

112侧架 920定位标记

120驱动装置 S取样影像

124延伸承载件

300数据处理装置

900电路板

930第二定位标记

110容置轨道

114底板

122输送带

200定位摄像机

【具体实施方式】

请参阅图1及图2所示，为本发明实施例所揭露的一种电路板定位校正系统，用以计算一电路板900于产线上的位置偏差，修正电路板900上的一坐标系统，以供一自动化装置800正确地将一零件（insertion-part）安装于电路板900上。自动化装置800用以拾取（pick-up）零件，并于四轴向移动零件。四轴向包含三个线性轴向及一旋转轴向。其中三个线性轴向包含于电路板900上平移的第一轴向及第二轴向，以及垂直接近或远离电路板900表面的第三轴向。旋转轴向平行于第三轴向，以使零件进行旋转。

如图1及图2所示，电路板定位校正系统包含一输送设备100、一定位摄像机200及一数据处理装置300。

如图1及图2所示，输送设备100包含一容置轨道110及一驱动装置120。容置轨道110包含二侧架112及一底板114。二侧架112互相平行设置，且延伸于底板114的相对二侧边。

如图1及图2所示，驱动装置120设置于容置轨道110中，用以驱动电路板900于二侧架112之间移动，且移动方向平行于二侧架112。于一具体应用例中，驱动装置120包含二输送带122，分别设置于二侧架112，且二输送带122分别承载电路板900的二侧边。此外，驱动装置120更包含至少一延伸承载件124，连接于二输送带122其中之一。当电路板900的宽度小于二输送带122之间的距离时，输送带122其中之一通过延伸承载件124承载电路板900，从而避免电路板900的宽度太小而致使二输送带122无法直接承载电路板900的问题。

如图2所示，定位摄像机200位于容置轨道110的底板114上的一固定位置，且架设于电路板900的一侧，朝向电路板900方向撷取一取样影像S。其中定位摄像机200固定于底板114上，且朝向底板114的上方，使定位摄像机200朝向电路板900撷取取样影像S。

电路板900上设置一定位标记920。当电路板900移动至容置轨道110中的预定位置时，电路板900位于定位摄像机200的上方，且定位摄像机200系对准定位标记920以撷取取样影像S，而使得取样影像S包含定位标记。

如图3所示，于新的规格的电路板900进行零件的安装作业之前，数据处理装置300是先进行一校正坐标的学习历程，以建立一进行坐标校正的参考坐标值（x, y, θ），代表定位标记920于取样影像S中所需具备的坐标值。

如图3所示，于学习历程中，数据处理装置300是先取得电路板900的参考影像，以进行校正坐标作业的学习历程。取得参考影像的方式是将电路板900固定于容置轨道110中的预定位置，使得电路板900的位置、放置的偏斜角度可以匹配初始坐标系统，而可直接匹配Gerber File所提供的金属线路图样（Pattern）。接着以定位摄像机200朝向底板114上方的电路板900撷取一取样影像S，以作为参考影像。取样影像S通常包含电路板900的一部分及定位标记920。

接着，数据处理装置300分析参考影像中定位标记920的位置，而取得定位标记920的坐标值，以作为参考坐标值（x, y, θ）。

如图4所示，数据处理装置300储存有参考数据值。当每一电路板900于容置轨道110中被移动至预定位置，且被加以固定之后，数据处理装置300先加载参考坐标值（x, y,θ），并驱动定位摄像机200撷取取样影像S。数据处理装置300数据处理装置接收取样影像并分析取样影像S中定位标记920的位置，取得定位标记920的当前坐标值（x’, y’, θ’）。

接着，数据处理装置300计算当前坐标值（x’, y’, θ’）及参考坐标值（x, y, θ）的差值，包含定位标记920于取样影像S中的位置变化（Δx, Δy）以及定位标记920的旋转角度变化（Δθ），以作为校正值，以校正自动化装置800输出的坐标，使得自动化装置800可以补偿电路板900的位置偏差而将所拾取的零件安装到正确的位置。

参阅图2所示，电路板定位校正系统更包含一第二定位标记930。定位标记920或第二定位标记930包含电路板的定位点(Mark point)、螺栓孔、插孔或穿孔。电路板定位校正系统包含二定位摄像机200，分别撷取包含定位标记920及第二定位标记930的取样影像。通过分析定位标记920及第二定位标记930于各取样影像S中的位置变化（Δx, Δy），数据处理装置300亦可计算定位标记920或第二定位标记930的旋转角度变化（Δθ），而计算出正确的校正值。

于一具体实施例中，电路板定位校正系统更包含一指定波长光源，用以投射指定波长光至电路板900，以使定位标记920于参考影像中更为明显。例如，定位标记920包含荧光材料，而指定波长光为紫外线，用以激发荧光材料发出荧光，使得参考影像中的定位标记920呈现荧光，而更有利于数据处理装置300分析定位标记920的位置。

基于上述电路板定位校正系统，本发明更提出一种电路板定位校正方法，用以校正一电路板900的位置偏差，以修正电路板900上的一坐标系统，以供一自动化装置800将一零件（insertion-part）安装于电路板900。电路板900上设置一定位标记920，且定位标记920通常位于电路板900的一角落，以避免影响个零组件的布局。

依据此一方法，是先提供电路板900，并以输送设备100移动电路板900至一预定位置，如Step 110所示。

接着，于一固定位置，且朝向一固定方向，以一定位摄像机200撷取包含定位标记920的一取样影像S，如Step 120所示。

加载一参考坐标值（x, y, θ）至一数据处理装置300，如Step 130所示。参考坐标代表定位标记920于取样影像S中所需具备的坐标值，且参考坐标值（x, y, θ）包含定位标记920于取样影像S中的位置（x, y）及旋转角度（θ）。

以数据处理装置300分析取样影像S中定位标记920的位置（x’, y’）及旋转角度（θ’），而取得定位标记920的当前坐标值（x’, y’, θ’），如Step 140所示。

以数据处理装置300计算参考坐标值（x, y, θ）及当前坐标值（x’, y’, θ’）的差值，包含定位标记920于取样影像S中的位置变化（Δx, Δy）以及定位标记920的旋转角度变化（Δθ），以作为坐标系统的校正值（Δx, Δy, Δθ），如Step 150所示。

数据处理装置300以校正值（Δx, Δy, Δθ）校正输出至自动化装置800的坐标值至自动化装置800，如Step 160所示，使得自动化装置800可以将所拾取的零件放置到正确的位置，消除电路板900没有位于正确位置且具备角度偏差的问题，以使自动化装置800可以准确地放置零件。

如此一来，当电路板900移动至预定位置后，便不需要人力调整电路板900的位置。通过坐标系统的校正值校正输出至自动化装置800的坐标，就可以消除电路板900没有精准地被固定于定位点的问题，因此，电路板900可以自动地以自动化设备输送、固定，而不需人力介入电路板900的位置定位作业，大幅削减人力需求，同时以缩短了电路板900于输送设备100中每一站点的停留时间，而大幅提升产率。

虽然本发明的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，举凡依本发明申请范围所述的形状、构造、特征及数量当可做些许的变更，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种电路板定位校正系统，计算一电路板于产线上的位置偏差，以供一自动化装置将一零件安装于所述电路板，所述电路板上具有一定位标记，其特征在于，所述电路板定位校正系统包括有：

一定位摄像机，架设于所述电路板一侧，并朝向所述电路板方向撷取一取样影像，所述取样影像包含所述定位标记；以及

一数据处理装置，储存有一参考坐标值，且所述数据处理装置分析所述取样影像中所述定位标记的位置，取得所述定位标记的当前坐标值，并计算所述当前坐标值及所述参考坐标值的差值，作为校正值校正所述自动化装置输出的坐标；所述当前坐标值包含所述定位标记于所述取样影像中的位置及旋转角度。

2.根据权利要求1所述的电路板定位校正系统，其特征在于，更包含一输送设备，所述输送设备包含：

一容置轨道，包含二侧架及一底板，其中所述二侧架互相平行设置，且延伸于所述底板的相对二侧边；及

一驱动装置，设置于所述容置轨道中，用以驱动所述电路板于所述二侧架之间移动，且移动方向平行于所述二侧架。

3.根据权利要求2所述的电路板定位校正系统，其特征在于，所述驱动装置包含二输送带，分别设置于所述二侧架，且所述二输送带分别承载所述电路板的二侧边。

4.根据权利要求3所述的电路板定位校正系统，其特征在于，所述驱动装置更包含至少一延伸承载件，连接于所述二输送带其中之一，且所述二输送带其中之一通过所述延伸承载件承载所述电路板。

5.根据权利要求2所述的电路板定位校正系统，其特征在于，所述定位摄像机设置于所述容置轨道的底板上。

6.根据权利要求5所述的电路板定位校正系统，其特征在于，所述定位摄像机位于所述底板上，且朝向所述电路板撷取所述取样影像。

7.根据权利要求1所述的电路板定位校正系统，其特征在于，更包含一第二定位标记，且所述电路板定位校正系统包含二定位摄像机，分别撷取包含所述定位标记及所述第二定位标记的取样影像。

8.根据权利要求1所述的电路板定位校正系统，其特征在于，所述定位标记包含电路板的定位点、螺栓孔、插孔或穿孔。

9.一种电路板定位校正方法，校正一电路板的位置偏差，供一自动化装置将一零件安装于电路板，其中所述电路板上设置一定位标记，其特征在于，所述电路板定位校正方法包括以下步骤：

移动所述电路板至一预定位置；

于一固定位置，且朝向一固定方向，以一定位摄像机撷取包含所述定位标记的一取样影像；

加载一参考坐标值至一数据处理装置，代表所述定位标记于所述取样影像中所需具备的坐标值；

以所述数据处理装置分析所述取样影像中所述定位标记的当前坐标值；

以所述数据处理装置计算所述当前坐标值及参考坐标值的差值；以及

校正输出至所述自动化装置的坐标值至所述自动化装置；所述当前坐标值包含所述定位标记于所述取样影像中的位置及旋转角度。