CN106900142A - 应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，该自动搬运装置包括一搬运模组、一影像模组以及一计算模组。该搬运模组可自动将多层电路板置入钻靶机。该影像模组可取得该钻靶机X光摄影机所拍摄的该多层电路板内部电路图案的影像。该计算模组分析该影像计算出一位移量，再根据该位移量校正该多层电路板的位置以利钻靶机进行钻靶作业。透过上述装置可省去人力成本或是配置额外的电路板定位设备，实现多层电路板钻靶作业的自动化。

Description

应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置

技术领域

本发明关于一种应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，特别是指一种无需配置额外的电路板定位设备及人力，即可完成多层电路板钻靶作业的自动搬运装置。

现有技术

在电子装配中，印刷电路板(Printed Circuit Boards)是个关键零件。它搭载其他的电子零件并连通电路，以提供一个安稳的电路工作环境。在较复杂的电路配置应用需求时，电路可以被布置成多层的结构并压合在一起，形成一多层电路板。

多层电路板必须层间布建通孔以连通各层电路，由于多层电路板表面覆有铜箔无法以普通的摄影机进行识别，且有些多层电路板积层压合后边缘尚未裁切，形状不均一，难以根据外形基准来确定用于钻通孔的基准靶的位置，因此多是利用多层电路板专用的钻靶机钻出基准孔。

请参阅图1、图2a及图2b所示，一般多层电路板专用的钻靶机3a结构至少包括：一作业区31a、一X光摄影机以及一萤幕35a。该多层电路板5a可被放置于该作业区31a进行钻靶作业。当该多层电路板5a被放置于该作业区31a内时，该X光摄影机可穿透该多层电路板5a表面铜箔撷取该多层电路板5a内层的影像，并将该影像显示于萤幕35a上。操作人员1需要目视于钻靶机3a萤幕35a上的多层电路板5a内部电路图案，将用于定位的基准靶移动至X光摄影机的摄影范围，如图2a所示。钻靶机可自动辨识基准靶，于基准靶靶心进行钻靶作业，如图2b所示。一般来说，该X光摄影机会包括一第一摄影单元32a及一第二摄影单元33a，分别用以撷取不同的基准靶影像进行定位。然而，为了提高钻靶机的精度，X光摄影机需要设定为高倍率，导致X光摄影机的视野变小，当多层电路板5a置入钻靶机3a内时，基准靶可能会不在X光摄影机的摄影范围内，此时操作人员1必须移动多层电路板寻找基准靶，因此要将基准靶准确地放入X光摄影机的摄影范围变得困难且费时。

而近年来，许多厂商研发出多层电路板的自动进料装置，例如于钻靶机旁设置具有低倍率X光摄影机的进料装置，可以先对多层电路板进行位置校正，再投入钻靶机进行钻靶。但此方法设备的整体体积会增加，需要更大的空间放置机台。因此，无需其他校正装置辅助，即可在短时间内准确投入多层电路板的小型自动化X光钻靶机的需求出现。

再者，使用钻靶机的X光摄影机时，为撷取影像信号，需要进行X光钻靶机的改造，而不同机种的连接与处理方法亦需要分别对应，无法简单地实现自动化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将多层电路板自动搬运、定位及钻靶的装置及方法，可以取代目前多由人力为主进行的多层电路板钻靶作业。

为了达到上述目的，本发明提供一种应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，所述钻靶机用以进行一多层电路板的钻靶作业。该多层电路板内层包括有一电路图案以及一基准靶。该钻靶机包括一X光摄影机以及一作业区，当该多层电路板被放置于该作业区内时，该X光摄影机可撷取该多层电路板内层的影像。当该影像具有该基准靶的影像时，定义该多层电路板位于一第一位置上，该钻靶机接收来自该自动搬运装置的可钻靶信号，则该钻靶机可进行该钻靶作业。其特征在于，该自动搬运装置包括：一搬运模组、一影像模组以及一计算模组。当该多层电路板不是位于第一位置上时，该搬运模组用以将该多层电路板移动至一第二位置上，该第二位置位于该作业区内。该影像模组用以拍摄该钻靶机的一萤幕所显示的该第二位置的影像，或者接收该X光摄影机所撷取的该第二位置的影像信号。该计算模组与该搬运模组以及该影像模组电讯连接，该计算模组储存有与该电路图案相对应的一电路图案影像，且将该第二位置的影像与该电路图案影像相比对，使该搬运模组将该多层电路板移动至该第一位置上。

附图说明

图1为现有技术多层电路板钻靶作业的示意图；

图2a及2b为钻靶机辨识基准靶示意图；

图3为本发明较佳实施例的立体示意图一；

图4为本发明较佳实施例的立体示意图二；

图5为本发明较佳实施例的立体示意图三；

图6为多层电路板示意图；

图7a为本发明多层电路板位于第二位置的示意图；

图7b为本发明多层电路板位于第一位置的示意图；

图8为本发明多层电路板的位移量运算示意图；

图9为本发明另一实施例的立体示意图。

符号说明

操作人员 1

承载座 2

钻靶机 3,3a

作业区 31,31a

第一摄影单元 32,32a

第二摄影单元 33,33a

萤幕 35,35a

自动搬运装置 4

吸盘 41

影像模组 42,42a

计算模组 43

多轴机械手臂 44,45

停止单元 46

多层电路板 5,5a

第一基准靶 51

第二基准靶 52

第一图形 53

第二图形 54

摆放座 6

第一位置 91

第二位置 92

中心点 C1,C2,P1,P2,P,P’

距离 D1,D2

第一距离 CD

第二距离 RD

旋转中心 O

角度 θ

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，兹绘图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能如下，俾利完全了解，但须注意的是，该等内容不构成本发明的限定。

请同时参阅图3、图4、图5、图6、图7a及图7b所示，本发明提供一种自动搬运装置4，应用于一钻靶机3，所述钻靶机3其为现有技术中所述市面上常见的多层电路板钻靶机结构，用以进行一多层电路板5的钻靶作业。

该多层电路板5为常见的多层印刷电路板结构，其包括多个覆铜层面的双面电路板，并在每层板间放进一层绝缘层后加热压合而成。该多层电路板5内层包括有一电路图案以及至少一基准靶。于本实施例中，该电路图案包括一第一图形53以及一第二图形54，该基准靶的数量为二，分别为一第一基准靶51以及一第二基准靶52，该第一基准靶51及该第二基准靶52为一圆环图案。

该钻靶机3结构至少包括：一作业区31、一X光摄影机以及一萤幕35。该多层电路板5可被放置于该作业区31进行钻靶作业。该X光摄影机与该作业区31相距一高度，当该多层电路板5被放置于该作业区31内时，该X光摄影机可穿透该多层电路板5表面铜箔撷取该多层电路板5内层的影像。该X光摄影机包括一第一摄影单元32及一第二摄影单元33，两摄影单元相距该第一距离CD。当该第一摄影单元32及该第二摄影单元33所撷取的影像同时具有该第一基准靶51以及该第二基准靶52的影像时，定义该多层电路板位于一第一位置91上(如图7b所示)，该钻靶机接收来自该自动搬运装置4的可钻靶信号，则该钻靶机3于该第一基准靶51以及该第二基准靶52的靶心进行钻靶作业。该萤幕35用以显示该X光摄影机所撷取的影像。

该自动搬运装置4可搬运该多层电路板5至该作业区31内，其包括：一搬运模组、一影像模组42以及一计算模组43。

该搬运模组包括两组多轴机械手臂(44,45)，该搬运模组用以将该多层电路板5移动至一第二位置92上(如图7a所示)，该第二位置92位于该作业区31内。该两组多轴机械手臂(44,45)的前端具有复数个吸盘41，该等吸盘41用以辅助该两组多轴机械手臂(44,45)将该多层电路板5移动至该第二位置92上。较佳实施例中，该自动搬运装置4更包括一承载座2，该承载座2用以放置尚未钻靶的多层电路板5，以利该搬运模组吸取该多层电路板5。

该影像模组42为一摄影机，该影像模组42可拍摄该钻靶机3的萤幕35所显示的该第二位置92的影像，并将其传送至该计算模组43。

该计算模组43内部储存有一电路图案影像，该电路图案影像包括一第一基准靶51的影像、一第二基准靶52的影像、一第一预存影像以及一第二预存影像，且该第一预存影像以及该第二预存影像分别与该第一图形53以及该第二图形54相对应。该计算模组43纪录该影像模组42所取得的该第一基准靶51的影像以及该第二基准靶52的影像，及其与搬运模组之间的位置关系。该第一预存影像以及该第二预存影像的纪录可使用以下方法。

方法1：以X光摄影机的视野为一个区域，按照左右上下方向多次移动该多层电路板5，将各区域合成的扩大范围的影像作为该第一预存影像以及该第二预存影像，并事先纪录于该计算模组43。

方法2：利用该多层电路板5的设计数据(CAD数据)生成影像数据，将其作为该第一预存影像以及该第二预存影像，并事先纪录于该计算模组43。

该计算模组43分析该影像模组所取得的影像是否具有该第一基准靶51的影像以及该第二基准靶52的影像。当分析结果为是时，则该多层电路板5是位于该第一位置91上，可启动该钻靶机3进行钻靶作业。

当该影像模组42所取得的影像不具有该第一基准靶51的影像以及该第二基准靶52的影像时，则该计算模组43将该第二位置92的影像与该电路图案影像相比对，计算出一位移量。该搬运模组根据该位移量移动该多层电路板5至该第一位置91上，再启动该钻靶机3进行钻靶作业。其中，该第二位置92的影像与该电路图案影像的比对方式为：事先纪录的该第一预存影像以及该第二预存影像由复数个X光摄影机视野区域的影像合成(如图6中的虚线方块)，每一区域皆有容易识别的一区别特征，根据该区别特征，该计算模组43可搜索该第二位置92的影像存在于事先纪录的该第一预存影像以及该第二预存影像的位置，以确定该多层电路板5与该第一位置91的间的相对距离。此外，还可利用与该电路图案影像相对应的该多层电路板的设计数据(CAD数据)进行比对。

请更加参阅图6及图8所示，其为多层电路板的位移量运算示意图，如图中所示，符号O为两组多轴机械手臂(44,45)的旋转中心，C1(C1X,C1Y)为该第一预存影像的中心点，且C1与该第一基准靶51相距一距离(D1,D2)，C2(C2X,C2Y)为该第二预存影像的中心点，P1(P1X,P1Y)为该第一摄影单元32所撷取影像的中心点，P2(P2X,P2Y)为该第二摄影单元33所撷取影像的中心点，θ为需要修正的角度。

设定该旋转中心O为原点(0,0)；该第一摄影单元32、该第二摄影单元33的中点与该旋转中心O相距一第二距离RD，则C1(C1X,C1Y)为C2(C2X,C2Y)为P1(P1X,P1Y)为以及P2(P2X,P2Y)为且需要修正的角度θ可如公式(1)所示：

该搬运模组将该多层电路板5以旋转中心O为原点旋转-θ角度后，P1(P1X,P1Y)会变成新中心点P(PX,PY)，P2(P2X,P2Y)会变成新中心点P’(P’X,P’Y)，其中，

PX为

PY为

旋转后，该搬运模组将该多层电路板5移动距离(C1X－PX,C1Y－PY)可将中心点P校正至C1、中心点P’校正至C2，再移动距离(D1,D2)即可将该第一基准靶51及该第二基准靶52移动至该第一摄影单元32及该第二摄影单元33的撷取范围内，该钻靶机3接收来自该自动搬运装置4的可钻靶信号，于基准靶靶心进行钻靶作业。

在本发明一实施例中，该自动搬运装置4更包括一停止单元46，作为安全对策，当该搬运模组动作中碰撞到人或者其他物体时，将立即停止。

在本发明一实施例中，该自动搬运装置4可更包括一摆放座6，用以放置钻靶作业完成后的多层电路板5。

请参阅图9所示，其为本发明应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置另一实施例的结构示意图。在本发明另一实施例中，该影像模组电讯连接该X光摄影机，以接收该X光摄影机所撷取的该电路图案的影像信号。

透过上述方式，可以看出本发明揭示了一种应用于钻靶机的自动搬运装置，不需要增加额外的X光设备即可达到准确定位的效果，可以取代目前多由人力为主进行的多层电路板钻靶作业，具有降低成本，节省空间等优点。并且，钻靶机与自动搬运装置之间并不需要增设影像信号接口或改造，因此可对应各种规格的多层电路板X光钻靶机，简单实现自动化。

Claims (11)

1.一种应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，所述钻靶机用以进行一多层电路板的钻靶作业，该多层电路板内层包括有一电路图案以及一基准靶，该钻靶机包括一X光摄影机以及一作业区，当该多层电路板被放置于该作业区内时，该X光摄影机可撷取该多层电路板内层的影像，当该影像具有该基准靶的影像时，定义该多层电路板位于一第一位置上，该钻靶机接收来自该自动搬运装置的可钻靶信号，则该钻靶机可进行该钻靶作业；

其特征在于，该自动搬运装置包括：

一搬运模组，用以将该多层电路板移动至一第二位置上，该第二位置位于该作业区内；

一影像模组，用以拍摄该钻靶机的一萤幕所显示的该第二位置的影像，或者接收该X光摄影机所撷取的该第二位置的影像信号；

一计算模组，与该搬运模组以及该影像模组电讯连接，该计算模组储存有与该电路图案相对应的一电路图案影像，且将该第二位置的影像与该电路图案影像相比对，使该搬运模组将该多层电路板移动至该第一位置上。

2.如权利要求1所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，该计算模组内部储存的电路图案影像包括一第一基准靶的影像、一第二基准靶的影像、一第一预存影像以及一第二预存影像。该计算模组记录该影像模组所取得的该第一基准靶的影像以及该第二基准靶的影像，及其与搬运模组之间的位置关系。

3.如权利要求2所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，该计算模组利用该X光摄影机的视野为一个区域，按照左右上下方向多次移动该多层电路板，将各区域合成的扩大范围的影像作为该第一预存影像以及该第二预存影像，并纪录于该计算模组。

4.如权利要求3所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，当该影像模组所取得的影像不具有该第一基准靶的影像以及该第二基准靶的影像时，则该计算模组将该第二位置的影像与该电路图案影像相比对，其比对方式为：事先纪录的该第一预存影像以及该第二预存影像由复数个X光摄影机视野区域的影像合成，每一区域皆有容易识别的一区别特征，根据该区别特征，该计算模组可搜索该第二位置的影像存在于事先纪录的该第一预存影像以及该第二预存影像的位置，以确定该多层电路板与该第一位置之间的相对距离。

5.如权利要求2所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，该计算模组利用该多层电路板的设计数据生成影像数据，将其作为该第一预存影像以及该第二预存影像，并纪录于该计算模组。

6.如权利要求5所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，当该影像模组所取得的影像不具有该第一基准靶的影像以及该第二基准靶的影像时，则该计算模组将该第二位置的影像与该电路图案影像相比对，其比对方式为：利用与该电路图案影像相对应的该多层电路板的设计数据进行比对。

7.如权利要求1所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，该影像模组为一摄影机，该影像模组拍摄该钻靶机的萤幕所显示的该第二位置的影像。

8.如权利要求1所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，该影像模组电讯连接该X光摄影机，以接收该X光摄影机所撷取的该第二位置的影像信号。

9.如权利要求1所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，该搬运模组包括两组多轴机械手臂，该多轴机械手臂前端具有吸盘，可将该多层电路板移动至该作业区上。

10.如权利要求1所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，该自动搬运装置更包括一承载座以及一摆放座，该承载座用以放置尚未钻靶的多层电路板；该摆放座用以放置钻靶作业完成后的多层电路板。

11.如权利要求1所述的应用于多层电路板钻靶机的自动搬运装置，其特征在于，该自动搬运装置更包括一停止单元，当该搬运模组动作中碰撞到人或者其他物体时，将立即停止。