CN105806848B - 印刷电路板装配检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种印刷电路板装配检测系统，用以检测印刷电路板装配结构上的零件装配是否有错失，包括第一光源、影像提取装置、控制装置和检测分析装置。第一光源用以投射光线至印刷电路板装配结构的背面，其中印刷电路板装配结构具有用以装配多个零件的多个贯穿孔以及用以固定的至少三个固定孔。影像提取装置用以提取印刷电路板装配结构的第一正面影像。控制装置，控制第一光源和影像提取装置，使影像提取装置在第一光源启动的后取得第一正面影像。检测分析装置用以分析第一正面影像。若检测有出现贯穿孔光点，则判定印刷电路板装配结构缺件。

Description

印刷电路板装配检测系统及其检测方法

技术领域

本发明有关于印刷电路板装配检测系统，特别是有关于使用背光源进行检测的印刷电路板装配检测系统。

背景技术

常用的印刷电路板装配(Printed Circuit Board Assembly,PCBA)影像检测系统在建构产品影像分析范围时，须由操作者针对产品零件分布逐一人工框选定义以及对代测零件框选定义。上述方法不仅费时，且当遗漏框选影响检测涵盖率时，无法确保每个产品的检测覆盖率为百分之百。此外，待测产品在检测时的置放位置不可有任何偏差。若偏差发生时，将造成取像与定义影像不符，增加了误测发生机率。

常用的印刷电路板装配影像检测系统在做零件缺件检测时，需取产品样品做影像提取比对基准。之后，再对待测印刷电路板装配结构取像后与基准影像做差异比对。因此，当提取基准影像时的环境设定与实际取像时的环境设定不同，需重新定义新的基准影像。

常用的印刷电路板装配影像检测系统在检测装配零件的方向时，需要先建立待测印刷电路板装配结构的表面印刷特征做比对基准。之后，再实际对待测印刷电路板装配结构取像后，与建立的基准影像做差异比对。若不同印刷电路板装配结构之间具有品质差异时，会影响到以上的比对结果。

有鉴于此，本发明提出一种印刷电路板装配检测系统和印刷电路板装配检测方法来改进原先的问题。

发明内容

本发明的一实施例提供一种印刷电路板装配检测系统，用以检测该印刷电路板装配结构上的零件装配是否有错失。该印刷电路板装配检测系统包括一第一光源、一影像提取装置、一控制装置、以及一检测分析装置。该第一光源用以投射光线至该印刷电路板装配结构的背面，其中该印刷电路板装配结构具有用以装配多个零件的多个贯穿孔以及用以固定该印刷电路板装配结构的至少三个固定孔。该影像提取装置用以提取该印刷电路板装配结构的一第一正面影像。该控制装置耦接并控制该第一光源和该影像提取装置。该控制装置在该第一光源启动时，使该影像提取装置取得该第一正面影像。该检测分析装置用以分析该第一正面影像。若该检测分析装置检测该第一正面影像有出现贯穿孔光点，则判定该印刷电路板装配结构缺件。

本发明的一实施例提供一种印刷电路板装配检测方法，用以检测该印刷电路板装配结构上的零件装配是否有错失。该检测方法包括：从该印刷电路板装配结构的背面投射光线，其中该印刷电路板装配结构具有用以装配零件的多个贯穿孔以及用以固定该印刷电路板装配结构的至少三个固定孔；取该印刷电路板装配结构的一第一正面影像；以及分析该第一正面影像，若检测该第一正面影像有出现贯穿孔光点，则判定该印刷电路板装配结构缺件。

附图说明

为能更完整地理解本揭露实施例及其优点，现在参考与附图一起进行的以下描述作出，其中：

图1是依据本发明的一第一实施例实现印刷电路板装配检测系统的系统配置图。

图2是依据本发明的第一实施例实现印刷电路板装配结构上的一电容元件的示意图。

图3A、图3B和图3C是依据本发明的一第二实施例实现印刷电路板装配检测方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

10～印刷电路板装配检测系统

11～印刷电路板装配结构

12～第一条码读取器

13～第二条码读取器

14～电脑显示系统

110～第一光源

120～第二光源

130～影像提取装置

140～控制装置

150～检测分析装置

160～流动线轨道

20～电容元件

201～第一极性区域

具体实施方式

本发明所附图示的实施例或例子将如以下说明。本发明的范畴并非以此为限。本领域技术人员应能知悉在不脱离本发明的精神和架构的前提下，当可作些许更动、替换和置换。在本发明的实施例中，元件符号可能被重复地使用，本发明的数种实施例可能共用相同的元件符号，但为一实施例所使用的特征元件不必然为另一实施例所使用。

图1是依据本发明的一第一实施例实现印刷电路板装配检测系统10的系统配置图。在本发明的第一实施例中，印刷电路板装配检测系统10包括一第一光源110、一第二光源120、一影像提取装置130、一控制装置140、一检测分析装置150、以及一流动线轨道160。印刷电路板装配检测系统10用以检测一印刷电路板装配结构11上的零件装配是否有错失，例如，缺件(零件并未装设在印刷电路板上)、错件(装设到错误的零件)、反向(极性零件的装设方向相反)等等，其中印刷电路板装配结构11具有用以装配多个零件的多个贯穿孔以及用以固定印刷电路板装配结构11的至少三个固定孔。在本发明的第一实施例中，印刷电路板装配结构11，包括：设有多个贯穿孔及至少三个固定孔的印刷电路板本体，以及多个零件；该等零件例如是双列直插封装(DIP)零件等，该等零件的针脚通过该等贯穿孔而插设于该印刷电路板本体。此外，该印刷电路板装配结构11是一电子系统电路板(例如电脑主机板)的半成品，并具有四个固定孔(例如螺丝孔)，但本揭露并不限定于此。印刷电路板装配结构11在通过印刷电路板装配检测系统10的检测，并确认印刷电路板装配结构11上装配已无错失之后，才会将印刷电路板装配结构11送入焊锡机器(例如锡炉)中以将装配的所有零件焊接完毕。

在本发明的第一实施例中，控制装置140耦接并控制第一光源110、第二光源120以及影像提取装置130。检测分析装置150耦接至影像提取装置130。第一光源110用以投射光线至印刷电路板装配结构11的背面。第二光源120则用以投射光线至印刷电路板装配结构11的正面。在本发明的第一实施例中，第二光源120设置在图1所示印刷电路板装配结构11的正上方；但本发明不限定于此，第二光源120亦可以四周环绕的方式设置在印刷电路板装配结构11的上方，使其能均匀打光在印刷电路板装配结构11的正面以避免产生色阶误差。影像提取装置130用以提取印刷电路板装配结构11正面的一影像。如图1所示，影像提取装置130设置于印刷电路板装配检测系统10的右侧；但本发明不限定于此，影像提取装置130亦可设置于印刷电路板装配检测系统10中可提取印刷电路板装配结构11正面影像的任何位置，例如，设置于印刷电路板装配检测系统10的左侧或是置中。流动线轨道160用以放置印刷电路板装配结构11，其中第一光源110发出至印刷电路板装配结构11的光线不会被流动线轨道160遮蔽。在印刷电路板装配结构11被放置在流动线轨道160上之后，流动线轨道160会以一移动速度输送印刷电路板装配结构11通过印刷电路板装配检测系统10。印刷电路板装配结构11在通过印刷电路板装配检测系统10之前，会先经过一第一条码读取器12。第一条码读取器12会读取印刷电路板装配结构11的一生产序号，并传送该生产序号给印刷电路板装配检测系统10。印刷电路板装配检测系统10接收该生产序号之后，控制装置140启动第一光源110，使第一光源110投射光线至印刷电路板装配结构11的背面。

在启动第一光源110之后，控制装置140控制影像提取装置130取得一第一影像。接着，检测分析装置150分析该第一影像，其中该第一影像之中包括一背光影像。检测分析装置150检测该背光影像上固定孔光点的数目。若检测分析装置150未检测出全部的固定孔光点(四个固定孔光点)，则控制装置140于一间隔时间后控制影像提取装置130重新取得下一张第一影像。检测分析装置150重新分析该下一张第一影像。若检测分析装置150检测出印刷电路板装配结构11的全部固定孔光点(四个固定孔光点)，则判定该第一影像为印刷电路板装配结构11的一第一正面影像。当影像提取装置130提取得到该第一正面影像时，代表印刷电路板装配结构11上所有装配零件已全部移动进入影像提取装置130的拍摄范围之内。

如果有一零件未装设在印刷电路板装配结构11上，则第一光源110发出的光线会穿透装配该零件的贯穿孔而显示在该第一正面影像中。此时，该第一正面影像上会出现漏光的情形。因此，检测分析装置150可通过分析该第一正面影像的四个固定孔光点所形成的一影像检测范围内有无贯穿孔漏光点的情形，以得知印刷电路板装配结构11是否缺件。由于检测分析装置150储存有印刷电路板装配结构11每一固定孔和每一贯穿孔的座标位置，检测分析装置150更可通过贯穿孔漏光点与四个固定孔光点的相对位置对应找出印刷电路板装配结构11缺少的是哪一零件。

在本发明的第一实施例中，在取得该第一正面影像后的一固定时间，控制装置140控制影像提取装置130以提取印刷电路板装配结构11的一第二正面影像。检测分析装置150依据该第一正面影像和该第二正面影像中四个固定孔光点移动的相对距离和该固定时间，计算出印刷电路板装配结构11在流动线轨道160上的一移动速度。同时，检测分析装置150亦能由该移动速度和该第二正面影像中四个固定孔光点位置，计算出印刷电路板装配结构11于流动线轨道160上的目前位置。换句话说，可通过影像提取装置130提取多张漏光点影像，并由检测分析装置150分析任两张漏光点影像的固定孔光点位置变化和拍照时间间隔得出印刷电路板装配结构11的移动速度。

在影像提取装置130取得该第一正面影像和该第二正面影像之后，控制装置140关闭第一光源110并启动第二光源120。此时，第二光源120投射光线至印刷电路板装配结构11的正面。控制装置140依据该移动速度，控制影像提取装置130在印刷电路板装配结构11抵达一目标区域时，取得一第三正面影像。在本发明的第一实施例中，该目标区域是位于影像提取装置130拍摄范围的正中央，但本揭露不限定于此，影像提取装置130亦可设定印刷电路板装配结构11抵达影像提取装置130的正下方时取得该第三正面影像。值得注意的是该第一正面影像或该第二正面影像中仅有印刷电路板装配结构11的漏光点信息，而该第三正面影像则是显示印刷电路板装配结构11正面的一影像画面。

接者，检测分析装置150分析该第一正面影像或该第二正面影像中全部固定孔光点的位置和该移动速度，定义该第三正面影像的一影像检测范围。换句话说，检测分析装置150定义出印刷电路板装配结构11在该第三正面影像中的范围作为该影像检测范围。由于四个固定孔是位于印刷电路板装配结构11的四个角落，该影像检测范围会涵盖印刷电路板装配结构11上的所有零件。另外，由于印刷电路板装配结构11在被放上流动线轨道160时可能会有偏移的情形，检测分析装置150会检测该第一正面影像或该第二正面影像中全部固定孔光点的位置与该等固定孔的预定座标是否出现偏移。若该第一正面影像或该第二正面影像中全部固定孔光点的位置与该等固定孔的预定座标位置产生一偏移，则检测分析装置150先依据该偏移补偿校正该第三正面影像的位置，再定义该影像检测范围。

图2是依据本发明的第一实施例实现印刷电路板装配结构11上的一电容元件20的示意图。在本发明的第一实施例中，检测分析装置150预先存有印刷电路板装配结构11对应的一影像信息，其中该影像信息包含多个区域的样品影像，其中每一样品影像分别为每一零件所在区域的样品影像。接着，检测分析装置150依据该等固定孔光点位置自动框选出该影像检测范围中该等区域的对应影像。检测分析装置150比对该样品影像和该样品影像的对应影像以检测两者之间是否有色阶差异，并依此判定印刷电路板装配结构11上的该等零件是否装配错误。举例来说，检测分析装置150先自动框选出该影像信息中一电容元件20的样品影像以及该影像检测范围中电容元件20区域的对应影像。如图2所示，电容元件20具有两个不同极性端，元件制造者会在电容元件20其中一个极性侧201标示不同颜色(黑色)以做区分。接着，检测分析装置150先分析该影像检测范围内电容元件20区域的对应影像。例如，检测分析装置150分析该影像检测范围中电容元件20的一第一极性区域201(1/4圆)内的色阶阀值为黑色色阶(0,0,0)；然而，印刷电路板装配结构11上电容元件20对应样品影像的第一极性区域201的色阶阀值为蓝色色阶(0,0,255)。此时，检测分析装置150检测出在印刷电路板装配结构11上的电容元件20装配错误。

此外，检测分析装置150先前已透过该第一正面影像中贯穿孔漏光点与四个固定孔光点的相对位置对应找出印刷电路板装配结构11缺少的是哪一零件。此时，检测分析装置150通过该贯穿孔漏光点找出该影像检测范围内缺少零件所属区域的影像，并进行分析比对(比对色阶差异)以确认印刷电路板装配结构11是否真的缺件。检测分析装置150亦可通过一BOM表逐一检测BOM表中每一零件的装配状况(是否缺件、错件或是反向)。最后，检测分析装置150会将印刷电路板装配结构11的检测结果及印刷电路板装配结构11对应的生产序号记录下来，并上传至云端数据库。印刷电路板装配结构11在经过印刷电路板装配检测系统的检测之后，会经过一第二条码读取器13。第二条码读取器13会读取出印刷电路板装配结构11的生产序号。此时，连接至第二条码读取器13的电脑显示系统14就会依据该生产序号向云端数据库索取印刷电路板装配结构11的检测结果，并将其显示在电脑显示系统14的一显示器上。检测人员再依据印刷电路板装配结构11的检测结果得知印刷电路板装配结构11上的零件装配是否有错失。若有错失，检测人员再进行修补作业。

图3A、图3B和图3C是依据本发明的一第二实施例实现印刷电路板装配检测方法的流程图。首先，在步骤S301中，印刷电路板装配结构11经过第一条码读取器12。第一条码读取器12读取印刷电路板装配结构11的一生产序号，并传送该生产序号给印刷电路板装配检测系统10。在步骤S302中，印刷电路板装配检测系统10在接收该生产序号之后，控制装置140启动第一光源110，使第一光源110投射光线至印刷电路板装配结构11的背面。

在步骤S303中，控制装置140控制影像提取装置130取得一第一影像。接着，检测分析装置150分析该第一影像的中一背光影像的固定孔光点数目。若检测分析装置150未检测出全部的固定孔光点，则于一间隔时间后回到步骤S303。若检测分析装置150检测出印刷电路板装配结构11的全部固定孔光点(四个固定孔光点)，则进入步骤S304。

在步骤S304中，检测分析装置150将该第一影像做为印刷电路板装配结构11的一第一正面影像，并进入步骤S305。在步骤S305中，检测分析装置150分析该第一正面影像内有无贯穿孔漏光点的情形，以得知印刷电路板装配结构11是否缺件，且检测分析装置150更通过贯穿孔漏光点与四个固定孔光点的相对位置对应找出印刷电路板装配结构11缺少的是哪一零件，并进入步骤S306。

在步骤S306中，影像提取装置130提取印刷电路板装配结构11的一第二正面影像。检测分析装置150依据该第一正面影像和该第二正面影像计算出印刷电路板装配结构11在流动线轨道160上的一移动速度，且检测分析装置150亦由该移动速度和该第二正面影像计算出印刷电路板装配结构11于流动线轨道160上的目前位置。在步骤S307中，控制装置140关闭第一光源110并启动第二光源120。此时，第二光源120投射光线至印刷电路板装配结构11的正面。控制装置140依据该移动速度控制影像提取装置130以提取一第三正面影像。

在步骤S308中，检测分析装置150检测该第一正面影像或该第二正面影像中全部固定孔光点的位置与该等固定孔的预定座标是否出现偏移。若出现偏移，进入步骤S310。若无则进入步骤S309。在步骤S309中，检测分析装置150分析该第一正面影像或该第二正面影像以定义该第三正面影像的一影像检测范围，并进入步骤S311。

在步骤S310中，检测分析装置150先依据该偏移补偿校正该第三正面影像的位置，再定义该影像检测范围，并进入步骤S311。在步骤S311中，检测分析装置150比对该样品影像和该影像检测范围内某一区域的影像，以检测两者之间是否有色阶差异，并判定印刷电路板装配结构11上的该等零件是否装配错误。

在步骤S312中，检测分析装置150通过该贯穿孔漏光点找出该影像检测范围内缺少零件所属区域的影像，并进行分析比对(比对色阶差异)以确认印刷电路板装配结构11是否真的缺件。在步骤S313中，检测分析装置150会将印刷电路板装配结构11的检测结果及印刷电路板装配结构11对应的生产序号记录下来，并上传至云端数据库。在步骤S314中，印刷电路板装配结构11离开印刷电路板装配检测系统的检测，并经过一第二条码读取器13。第二条码读取器13读取出印刷电路板装配结构11的生产序号。

最后，在步骤S315中，连接至第二条码读取器13的电脑显示系统14就会依据该生产序号向云端数据库索取印刷电路板装配结构11的检测结果，并将其显示在电脑显示系统14的一显示器上。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，使得本领域技术人员能够更清楚地理解本发明的内容。然而，本领域技术人员应理解到他们可轻易地以本发明做为基础，设计或修改流程以及操作不同的印刷电路板装配检测系统/检测方法进行相同的目的和/或达到这里介绍的实施例的相同优点。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定为准。

Claims (10)

1.一种印刷电路板装配检测系统，用以检测该印刷电路板装配结构上的零件装配是否有错失，包括：

一第一光源，用以投射光线至该印刷电路板装配结构的背面，其中该印刷电路板装配结构具有用以装配多个零件的多个贯穿孔以及用以固定该印刷电路板装配结构的至少三个固定孔；

一影像提取装置，用以提取该印刷电路板装配结构的一第一正面影像；

一控制装置，耦接并控制该第一光源和该影像提取装置，在该第一光源启动之后，使该影像提取装置取得该第一正面影像；

一检测分析装置，分析该第一正面影像，若该检测分析装置检测该第一正面影像有出现贯穿孔光点，则判定该印刷电路板装配结构缺件；

在取得该第一正面影像的一固定时间后，该影像提取装置提取一第二正面影像；

根据该第一正面影像和该第二正面影像计算以一移动速度通过该印刷电路板装配检测系统的该印刷电路板装配结构的该移动速度；

该控制装置依据该移动速度，控制该影像提取装置在该印刷电路板装配结构抵达一目标区域时，取得一第三正面影像，并判定该印刷电路板装配结构上的该多个零件是否装配错误；

所述印刷电路板装配检测系统还包括一流动线轨道，用以放置该印刷电路板装配结构，其中该第一光源发出至该印刷电路板装配结构背面的光线不会被该流动线轨道遮蔽；

其中该检测分析装置依据该第一正面影像和该第二正面影像，判定该印刷电路板装配结构于该流动线轨道上的一移动速度或于该流动线轨道上的目前位置；

所述印刷电路板装配检测系统还包括一第二光源，耦接至该控制装置，用以投射光线至该印刷电路板装配结构的正面，其中在该影像提取装置取得该第一正面影像和该第二正面影像之后，该控制装置关闭该第一光源并启动该第二光源。

2.如权利要求1所述的印刷电路板装配检测系统，其中该检测分析装置分析该第三正面影像还包括：

该检测分析装置分析该第一正面影像或该第二正面影像中全部固定孔光点的位置和该移动速度，定义该第三正面影像的一影像检测范围，其中该影像检测范围涵盖该印刷电路板装配结构上的所有零件；以及

该检测分析装置比对该印刷电路板装配结构的一样品影像和该影像检测范围是否有色阶差异，以判定该印刷电路板装配结构上的该等零件是否装配错误。

3.如权利要求2所述的印刷电路板装配检测系统，其中若该第一正面影像或该第二正面影像中全部固定孔光点的位置与该等固定孔的预定座标位置产生一偏移，则该检测分析装置先依据该偏移补偿校正该第三正面影像的位置，再定义该影像检测范围。

4.如权利要求2所述的印刷电路板装配检测系统，其中该检测分析装置自动框选该影像检测范围中每一该零件的对应影像。

5.如权利要求1所述的印刷电路板装配检测系统，其中该影像提取装置取得该第一正面影像还包括：

该控制装置，在该第一光源启动时，使该影像提取装置取得一第一影像；

该检测分析装置，分析该第一影像，若该检测分析装置分析该第一影像未检测出全部固定孔光点，则该影像提取装置重新取得该第一影像；以及

若该检测分析装置检测该第一影像有全部固定孔光点，则判定该第一影像为该第一正面影像。

6.一种印刷电路板装配检测方法，用以检测该印刷电路板装配结构上的零件装配是否有错失，包括：

投射光线至该印刷电路板装配结构的背面，其中该印刷电路板装配结构具有用以装配多个零件的多个贯穿孔以及用以固定该印刷电路板装配结构的至少三个固定孔；

提取该印刷电路板装配结构的一第一正面影像；

分析该第一正面影像，若检测该第一正面影像有出现贯穿孔光点，则判定该印刷电路板装配结构缺件；

在取得该第一正面影像的一固定时间后，提取一第二正面影像；

根据该第一正面影像和该第二正面影像计算以一移动速度通过的该印刷电路板装配结构的该移动速度；

依据该移动速度，在该印刷电路板装配结构抵达一目标区域时，取得一第三正面影像，并判定该印刷电路板装配结构上的该多个零件是否装配错误；

所述印刷电路板装配检测方法还包括依据该第一正面影像和该第二正面影像，判定该印刷电路板装配结构于一流动线轨道上的一移动速度或于该流动线轨道上的目前位置；

所述的印刷电路板装配检测方法还包括在取得该第一正面影像和该第二正面影像之后，投射光线至该印刷电路板装配结构的正面，以取得该第三正面影像。

7.如权利要求6所述的印刷电路板装配检测方法，其中分析该第三正面影像还包括：

分析该第一正面影像或该第二正面影像中全部固定孔光点的位置和该移动速度，定义该第三正面影像的一影像检测范围，其中该影像检测范围涵盖该印刷电路板装配结构上的所有零件；以及

比对该印刷电路板装配结构的一样品影像和该影像检测范围是否有色阶差异，以判定该印刷电路板装配结构上的该等零件是否装配错误。

8.如权利要求7所述的印刷电路板装配检测方法，其中若该第一正面影像或该第二正面影像中全部固定孔光点的位置与该等固定孔的预定座标位置产生一偏移，则先依据该偏移补偿校正该第三正面影像的位置，再定义该影像检测范围。

9.如权利要求6所述的印刷电路板装配检测方法，还包括自动框选该影像检测范围中每一该零件的对应影像。

10.如权利要求6所述的印刷电路板装配检测方法，其中取得该第一正面影像还包括：

在投射光线至该印刷电路板装配结构的背面之后，取得该印刷电路板装配结构的正面的一第一影像；

分析该第一影像，其中若分析该第一影像未检测出全部固定孔光点，则重新取得该第一影像；以及

其中若该检测分析装置检测该第一影像有全部固定孔光点，则判定该第一影像为该第一正面影像。