CN104427222A - 以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，该装置具有一摄像装置、一收光单元、一第一取像单元及一第二取像单元。收光单元位于该第一取像单元与该第二取像单元之间，其包括有一全反射镜及一收光半反射镜，且该收光半反射镜以一收光反射角度对应于该摄像装置。第一取像单元位于上板件与该收光单元之间，具有一第一光源产生单元及一第一半反射镜。第二取像单元位于下板件与该收光半反射镜之间，具有一第二光源产生单元及一第二半反射镜。由该单一摄像装置以对上板件与下板件执行双向取像。本发明能够减少摄像装置数量，以自动对位的方式将X、Y轴调整至定位，达到提高产能及产品良率的效果。

Description

以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置

技术领域

本发明是关于一种光学定位装置，尤指一种利用单一摄像装置即可对一上板件与一下板件执行双向取像的结构设计。

背景技术

在许多产业领域中，经常会用到摄影装置作影像撷取、定位。由于受限于摄影装置的光学路径取像，一般仅能以单一摄影装置对某一特定位置范围进行影像取像。若该摄影装置用以光学点的辨识定位时，亦仅能对单一光学点进行辨识定位。若要对上下两个板件进行光学点的取像辨识定位的话，即需要配置两个摄影装置才能达到预定的目的。

以摄影装置应用在电路板印刷机作为光学点的取像定位应用为例，一般电路板上涂布焊料的方法大多采用模板印刷法，而该电路板欲进行印刷时，需一对位装置将电路板定位于印刷装置以进行印刷，而现有的对位装置，是由两个以上的摄影机设置于单独的定位模组并以人工目视或自动对位的方式进行校正对位。

现有对位装置存在了下列缺点：(1)至少需设置两个摄影机，使对位装置成本增加并适用于特定规格的机具。(2)以人工目视检查的方式将X、Y轴调整至定位，此操作耗时且会有较大的误差，导致产品良率下降。(3)需将对位装置以手动的方式移至欲进行印刷的电路板的平面。因此要如何解决上述现有技术的不足，即为从事此行业相关业者所亟欲研发的课题。

发明内容

缘此，鉴于现有对位装置的缺失，本发明的主要目的是提供以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，改善现有的对位装置必须以两个单独的摄影装置对两个标的物件进行取像、辨识、定位的缺点。

本发明的次要目的在于，以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置利用一摄像装置以自动对位的方式将X、Y轴调整至定位，以减少摄像装置的数量，以提高产能及产品良率进而降低使用者使用成本。

本发明的第一技术方案是，一种以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，设置在一上板件与一下板件之间，用以对该上板件的一第一光学点与该下板件的一第二光学点予以取像定位，其中，该光学定位装置包括一摄像装置、一收光单元、一第一取像单元和一第二取像单元。该摄像装置位于该上板件与该下板件之间；该收光单元包括一全反射镜和一收光半反射镜，其中，该全反射镜位于该上板件与该下板件之间，并面对于该摄像装置，该收光半反射镜位于该全反射镜与该摄像装置之间，并以一收光反射角度对应于该摄像装置；该第一取像单元，位于该上板件与该收光半反射镜之间，具有一第一投射端及一第一收光端，该第一取像单元中包括一第一光源产生单元和一第一半反射镜，其中，该第一光源产生单元用于产生一第一光源，该第一半反射镜，位于该第一投射端与该第一收光端之间，并以一第一取像角度相对应于该第一光源；该第二取像单元，位于该下板件与该收光半反射镜之间，具有一第二投射端及一第二收光端，该第二取像单元中包括一第二光源产生单元和一第二半反射镜，其中，该第二光源产生单元用于产生一第二光源，该第二半反射镜，位于该第二投射端与该第二收光端之间，并以一第二取像角度相对应于该第二光源；

该第一光源产生单元所产生的该第一光源经该第一半反射镜的反射而由该第一投射端投射向该上板件的该第一光学点，而该上板件的该第一光学点所反射的一第一反射光经由该第一投射端投射向该第一半反射镜，再由该第一收光端投射向该收光半反射镜，该收光半反射镜将该第一反射光投射向该全反射镜，再由该全反射镜反射出一第一成像经由该收光半反射镜至该摄像装置；

该第二光源产生单元所产生的该第二光源经该第二半反射镜的反射而由该第二投射端投射向该下板件的该第二光学点，而该下板件的该第二光学点所反射的一第二反射光经由该第二投射端投射向该第二半反射镜，再由该第二收光端投射向该收光半反射镜，再由该收光半反射镜反射出一第二成像反射至该摄像装置。

本发明的第二技术方案为，以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，设置在一上板件与一下板件之间，用以对该上板件的一第一光学点与该下板件的一第二光学点予以取像定位，其中，该光学定位装置包括一上板件承座、一下板件承座、一摄像装置、一收光单元、一第一取像单元、一第二取像单元。该上板件承座，用以承置该上板件，且该上板件承座结合一上位移机构，该上板件承座受该上位移机构带动位移；该下板件承座，用以承置该下板件，且该下板件承座结合一下位移机构，该下板件承座受该下位移机构带动位移；该摄像装置，位于该上板件与该下板件之间；该收光单元包括一全反射镜和一收光半反射镜，其中，该全反射镜，位于该上板件与该下板件之间，并面对于该摄像装置，该收光半反射镜，位于该全反射镜与该摄像装置之间，并以一收光反射角度对应于该摄像装置；该第一取像单元，位于该上板件与该收光半反射镜之间，具有一第一投射端及一第一收光端，该第一取像单元中包括一第一光源产生单元和一第一半反射镜，其中，该第一光源产生单元，产生一第一光源，该第一半反射镜，位于该第一投射端与该第一收光端之间，并以一第一取像角度相对应于该第一光源；该第二取像单元，位于该下板件与该收光半反射镜之间，具有一第二投射端及一第二收光端，该第二取像单元中包括一第二光源产生单元和一第二半反射镜，其中，该第二光源产生单元，产生一第二光源，该第二半反射镜，位于该第二投射端与该第二收光端之间，并以一第二取像角度相对应于该第二光源；

该第一光源产生单元所产生的该第一光源经由该第一取像单元的该第一投射端投射向该上板件的该第一光学点，而该上板件的该第一光学点所反射的一第一反射光经由该第一取像单元的该第一投射端后，由该第一取像单元的该第一收光端投射向该收光单元的该收光半反射镜，该收光半反射镜将该第一反射光投射向该全反射镜，再由该全反射镜反射出一第一成像经由该收光半反射镜至该摄像装置；

该第二光源产生单元所产生的该第二光源经由该第二取像单元的该第二投射端投射向该下板件的该第二光学点，而该下板件的该第二光学点所反射的一第二反射光经由该第二取像单元的该第二投射端后，由该第二取像单元的该第二收光端投射向该收光单元的该收光半反射镜，再由该收光半反射镜将该第二反射光投射出一第二成像至该摄像装置。

本发明的技术特点为，以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，主要由一摄像装置、一收光单元、一第一取像单元及一第二取像单元所组成。收光单元位于该第一取像单元与该第二取像单元之间，其包括有一全反射镜及一收光半反射镜，且该收光半反射镜以一收光反射角度对应于该摄像装置。第一取像单元位于该上板件与该收光单元之间，具有一第一光源产生单元及一第一半反射镜。第二取像单元位于该下板件与该收光半反射镜之间，具有一第二光源产生单元及一第二半反射镜。由该单一摄像装置以对上板件与下板件执行双向取像。

本发明实施例中，第一取像单元包括有一第一光源产生单元、一第一半反射镜。第二取像单元包括有一第二光源产生单元、一第二半反射镜。再者，第一取像单元进一步设置有一第一扩散件，第二取像单元进一步设置有一第二扩散件。

本发明应用时，将该装置设置在一上板件与一下板件之间，可对该上板件的一第一光学点与该下板件的一第二光学点予以取像定位。

综上所述，本发明能够以单一摄像装置执行双向取像的光学定位，减少了摄像装置数量，能以自动对位的方式将X、Y轴调整至定位，达到了高产能及产品良率进而降低使用者使用成本的效果。

本发明所采用的具体技术，将由以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1显示本发明以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置的示意图。

图2显示本发明进行取像的一示意图。

图3显示本发明进行取像的另一示意图。

图4显示本发明应用在一电路板印刷装置的正视图。

图5显示本发明应用在一电路板印刷装置的侧视图。

图6显示本发明应用在一电路板印刷装置的俯视图。

图中符号说明：

100 光学定位装置

1   上板件

11  第一光学点

2   下板件

21  第二光学点

31  摄像装置

32  收光单元

321 全反射镜

322 收光半反射镜

33  第一取像单元

331 第一投射端

332 第一收光端

333 第一光源产生单元

334 第一半反射镜

335 第一扩散件

34  第二取像单元

341 第二投射端

342 第二收光端

343 第二光源产生单元

344 第二半反射镜

345 第二扩散件

6   印刷装置

61  上板件承座

62  下板件承座

63  对位装置

64  上位移机构

65  下位移机构

L1  第一光源

L2  第一反射光

L3  第一成像

M1  第二光源

M2  第二反射光

M3  第二成像

θ  收光反射角度

θ1 第一取像角度

θ2 第二取像角度

X   X轴向

Y   Y轴向

Z Z轴向

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本发明以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置100设置在一上板件1与一下板件2之间，用以对该上板件1的一第一光学点11与该下板件2的一第二光学点21予以取像定位。该以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置包括有一摄像装置31、一收光单元32、一第一取像单元33、一第二取像单元34。

摄像装置31位于该上板件1与该下板件2之间，并面对于第一取像单元33与第二取像单元34之间。

收光单元32位于该第一取像单元与该第二取像单元之间，其中该收光单元32具有一全反射镜321及一收光半反射镜322，该全反射镜321面对该摄像装置31，提供光源反射至摄像装置31。

收光单元32的收光半反射镜322位于该全反射镜321与该摄像装置31之间，并以一收光反射角度对应于该摄像装置。

收光半反射镜322位于该全反射镜321与该摄像装置31之间，并以一收光反射角度θ对应于该摄像装置31。

第一取像单元33位于该上板件1与该收光半反射镜322之间，具有一第一投射端331、一第一收光端332。该第一取像单元33中包括有一第一光源产生单元333及一第一半反射镜334，该第一光源产生单元333可产生一第一光源L1。该一第一半反射镜334位于该第一投射端331与该第一收光端332之间，并以一第一取像角度θ1相对应于该第一光源L1。

第一取像单元33进一步设置有一第一扩散件335，该第一扩散件335位于该第一光源产生单元333与该第一半反射镜334之间，用以扩散该第一光源产生单元333所产生的该第一光源L1。

第二取像单元34位于该下板件2与该收光半反射镜322之间，具有一第二投射端341及一第二收光端342。该第二取像单元34中包括有一第二光源产生单元343及一第二半反射镜344，该第二光源产生单元343用于产生一第二光源M1，该第二半反射镜344位于该第二投射端341与该第二收光端342之间，并以一第二取像角度θ2相对应于该第二光源M1。

第二取像单元34进一步设置有一第二扩散件345，该第二扩散件345位于该第二光源产生单元343与该第二半反射镜344之间，用以扩散该第二光源产生单元343所产生的该第二光源M1。

当以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置100与该上板件1定位时，该第一光源产生单元333所产生的第一光源L1，经由第一扩散件335扩散该第一光源产生单元333所产生的第一光源L1，该第一光源L1经由第一半反射镜334的反射而由该第一投射端331以一第一取像角度θ1投射向该上板件1的第一光学点11，而该上板件1的该第一光学点11所反射的一第一反射光L2经由该第一投射端331投射向该第一半反射镜334，再由该第一收光端332投射向该收光半反射镜322，该收光半反射镜322将该第一反射光L2投射向该全反射镜321，再由该全反射镜321反射出一第一成像L3并以一收光反射角度θ经由该收光半反射镜322至该摄像装置31。

第二取像单元34的第二光源产生单元343所产生的该第二光源M1经由第二扩散件345扩散该第二光源产生单元343所产生的该第二光源M1，该第二光源M1经由第二半反射镜344的反射而由该第二投射端341以一第二取像角度θ2投射向该下板件2的该第二光学点21，而该下板件2的该第二光学点21所反射的一第二反射光M2经由该第二投射端341投射向该第二半反射镜344，再由该第二收光端342投射向的该收光半反射镜322，再由该收光半反射镜322反射出一第二成像M3反射至该摄像装置31。

请同时参阅图4至图6所示，本发明以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置应用结合在一印刷装置6，该印刷装置6设置有一上板件承座61、一下板件承座62及一对位装置63。该以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置100，设置在一上板件1与一下板件2之间，用以对该上板件1的一第一光学点11与该下板件的一第二光学点21予以取像定位，其中该上板件1为钢板，而该下板件2为一软性电路板。

上板件1定位在一印刷装置6的一上板件承座61，且该上板件承座61结合于一上位移机构64，本发明以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置不设限于任一种机具上使用，本实施例使用印刷装置为范例。该上位移机构64是一Z轴上位移机构，可驱动该上板件承座61以一Z轴向Z位移，该上板件承座61可受该上位移机构64带动位移。下板件2定位在一下板件承座62，且该下板件承座62结合于一下位移机构65，该下位移机构65是一XY轴上位移机构，可驱动该下板件承座62以X轴向X或Y轴向Y位移，该下板件承座62可受该下位移机构65带动位移。

当印刷装置6于使用时，将上板件1定位在上板件承座61，而下板件2定位在一下板件承座62，此时使用者驱动对位装置63，使对位装置63带动以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置100移动至印刷装置6的下板件承座62与上板件承座61之间，并取得上板件1的第一成像L3。

当摄像装置取得上板件1的第一成像L3时，该第一光源产生单元333所产生的该第一光源L1经由该第一取像单元33的该第一投射端331投射向该上板件1的该第一光学点11，而该上板件1的该第一光学点11所反射的一第一反射光L2经由该第一取像单元33的该第一投射端331后，由该第一取像单元33的该第一收光端332投射向的该收光单元32的该收光半反射镜322，该收光半反射镜322将该第一反射光L2投射向该全反射镜321，再由该全反射镜321反射出第一成像L3经由该收光半反射镜322至该摄像装置31。

当取得第二成像M3时，该第二光源产生单元343所产生的该第二光源M1经由该第二取像单元34的该第二投射端341投射向该下板件2的该第二光学点21，而该下板件2的该第二光学点21所反射的一第二反射光M2经由该第二取像单元34的该第二投射端341后，由该第二取像单元34的该第二收光端342投射向该收光单元32的该收光半反射镜322，再由该收光半反射镜322将该第二反射光M2投射出一第二成像M3至该摄像装置31。并依据第一光学点11与第二光学点21的第一成像L3以及第二成像M3，利用下位移机构65调整驱动该下板件承座62以X轴向X或Y轴向Y位移，使上板件1的第一光学点11与该下板件2的第二光学点21予以取像定位，此时对位装置63再次带动以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置100，使以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置100移出上板件承座61与下板件承座62之间，再利用上位移机构64带动上板件承座61下降，使上板件1贴合于下板件2表面并进行印刷。

以上所举实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围，凡其他未脱离本发明所揭示的精神下而完成的等效修饰或置换，均应包含于本发明所述权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，设置在一上板件与一下板件之间，用以对该上板件的一第一光学点与该下板件的一第二光学点予以取像定位，其特征在于，该光学定位装置包括：

一摄像装置，位于该上板件与该下板件之间；

一收光单元，包括有：

一全反射镜，位于该上板件与该下板件之间，并面对于该摄像装置；及

一收光半反射镜，位于该全反射镜与该摄像装置之间，并以一收光反射角度对应于该摄像装置；

一第一取像单元，位于该上板件与该收光半反射镜之间，具有一第一投射端及一第一收光端，该第一取像单元中包括有：

一第一光源产生单元，产生一第一光源；及

一第一半反射镜，位于该第一投射端与该第一收光端之间，并以一第一取像角度相对应于该第一光源；以及

一第二取像单元，位于该下板件与该收光半反射镜之间，具有一第二投射端及一第二收光端，该第二取像单元中包括有：

一第二光源产生单元，产生一第二光源；及

一第二半反射镜，位于该第二投射端与该第二收光端之间，并以一第二取像角度相对应于该第二光源；

该第一光源产生单元所产生的该第一光源经该第一半反射镜的反射而由该第一投射端投射向该上板件的该第一光学点，而该上板件的该第一光学点所反射的一第一反射光经由该第一投射端投射向该第一半反射镜，再由该第一收光端投射向该收光半反射镜，该收光半反射镜将该第一反射光投射向该全反射镜，再由该全反射镜反射出一第一成像经由该收光半反射镜至该摄像装置；

该第二光源产生单元所产生的该第二光源经该第二半反射镜的反射而由该第二投射端投射向该下板件的该第二光学点，而该下板件的该第二光学点所反射的一第二反射光经由该第二投射端投射向该第二半反射镜，再由该第二收光端投射向该收光半反射镜，再由该收光半反射镜反射出一第二成像反射至该摄像装置。

2.如权利要求1所述以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，其特征在于，该第一取像单元进一步设置有一第一扩散件，该第一扩散件位于该第一光源产生单元与该第一半反射镜之间，用以扩散该第一光源产生单元所产生的该第一光源。

3.如权利要求1所述以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，其特征在于，该第二取像单元进一步设置有一第二扩散件，该第二扩散件位于该第二光源产生单元与该第二半反射镜之间，用以扩散该第二光源产生单元所产生的该第二光源。

4.一种以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，设置在一上板件与一下板件之间，用以对该上板件的一第一光学点与该下板件的一第二光学点予以取像定位，其特征在于，该光学定位装置包括：

一上板件承座，用以承置该上板件，且该上板件承座结合一上位移机构，该上板件承座受该上位移机构带动位移；

一下板件承座，用以承置该下板件，且该下板件承座结合一下位移机构，该下板件承座受该下位移机构带动位移；

一摄像装置，位于该上板件与该下板件之间；

一收光单元，包括有：

一全反射镜，位于该上板件与该下板件之间，并面对于该摄像装置；及

一收光半反射镜，位于该全反射镜与该摄像装置之间，并以一收光反射角度对应于该摄像装置；

一第一取像单元，位于该上板件与该收光半反射镜之间，具有一第一投射端及一第一收光端，该第一取像单元中包括有：

一第一光源产生单元，产生一第一光源；及

一第一半反射镜，位于该第一投射端与该第一收光端之间，并以一第一取像角度相对应于该第一光源；以及

一第二取像单元，位于该下板件与该收光半反射镜之间，具有一第二投射端及一第二收光端，该第二取像单元中包括有：

一第二光源产生单元，产生一第二光源；及

一第二半反射镜，位于该第二投射端与该第二收光端之间，并以一第二取像角度相对应于该第二光源；

该第一光源产生单元所产生的该第一光源经由该第一取像单元的该第一投射端投射向该上板件的该第一光学点，而该上板件的该第一光学点所反射的一第一反射光经由该第一取像单元的该第一投射端后，由该第一取像单元的该第一收光端投射向该收光单元的该收光半反射镜，该收光半反射镜将该第一反射光投射向该全反射镜，再由该全反射镜反射出一第一成像经由该收光半反射镜至该摄像装置；

该第二光源产生单元所产生的该第二光源经由该第二取像单元的该第二投射端投射向该下板件的该第二光学点，而该下板件的该第二光学点所反射的一第二反射光经由该第二取像单元的该第二投射端后，由该第二取像单元的该第二收光端投射向该收光单元的该收光半反射镜，再由该收光半反射镜将该第二反射光投射出一第二成像至该摄像装置。

5.如权利要求4所述以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，其特征在于，该第一取像单元进一步设置有一第一扩散件，该第一扩散件位于该第一光源产生单元与该第一半反射镜之间，用以扩散该第一光源产生单元所产生的该第一光源。

6.如权利要求4所述以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，其特征在于，该第二取像单元进一步设置有一第二扩散件，该第二扩散件位于该第二光源产生单元与该第二半反射镜之间，用以扩散该第二光源产生单元所产生的该第二光源。

7.如权利要求4所述以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，其特征在于，该上板件为钢板，而该下板件是一软性电路板。

8.如权利要求4所述以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，其特征在于，该上位移机构是一Z轴上位移机构，以驱动该上板件承座以一Z轴向位移。

9.如权利要求4所述以单一摄像装置执行双向取像的光学定位装置，其特征在于，该下位移机构是一XY轴上位移机构，以驱动该下板件承座以一X轴向、Y轴向之一位移。