CN1275307A - 在用于对结构元件和/或基片进行位置识别和/或质量控制的装置中进行照明调节的方法 - Google Patents

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Abstract

在一个装置中用于照明的调节方法和装置,以对基片和/或有待在其上面插装结构元件的位置进行识别和/或质量控制。当采用普通的方法时,利用照明装置(8)对于结构元件(19)和/或在基片上设置的标记(7)进行照明,利用相机(11)进行拍照。由于基片(5)、结构元件(19)、和标记(7)的材质不同,其光学性质各不相同,在有用结构和干扰结构之间经常出现对比度不足。通过采用由多个照明单元(12,14,16)构成的照明装置,各自在互不相同的光谱范围内发射光线,从而能够分别对其强度进行调节,达到利用可变光谱分布进行照明的目的,通过这种办法,就能保证在使用不同材料时的确能有足够的对比度。在自动插装机中使用的、对基片和/或结构元件进行位置识别和/或质量控制用的装置。

Description

在用于对结构元件和/或基片进行位置识别 和/或质量控制的装置中进行照明调节的方法
本发明涉及按照权利要求1前序部分的照明调节方法，用于对结构元件和/或基片的位置进行识别和/或质量控制的装置。
当采用自动插装机在印刷线路板上或陶瓷基片上插装结构元件时，特别是SMD(表面安装设备)-结构元件时，在插装之前要用位置识别装置测定结构元件与印刷线路板上的插装位置之间的相对位置。结构元件这个词包括以下所有的可插装的对象，例如，屏蔽板等等。作为位置识别装置使用的一般是图像系统，包括一个相机，例如CCD摄象机，和一个照明装置。在该装置中对于结构元件所作的外观检查类似于用作质量控制用的成套装置的工作情况，是为了识别有缺陷的结构元件，然后从插装流水线中将其剔除。
设在基片上的对中标记是为了识别基片的位置之用的。为了标出有缺陷的基片，要利用在基片上所设的干扰标记，借以使质量控制的装置能够识别，然后从插装流水线中剔除。所用的基片有各式各样(环氧树脂-/玻璃纤维束，塑料薄膜，陶瓷，胶纸板)。标记也使用各式各样的材料，例如光金属、无光金属/金属氧化物，或者塑料或清漆面层等。用不同材料做的基片和标记的光学表面特性有很大的差异；用这些材料作成的标记和基片经过照明生成的对比度也是如此。选择照明方式时，要使有用结构(一般指结构元件接头或标记)和干扰结构(例如结构元件本体或基片衬底)之间有很强的对比度。
为了此目的已知的方法是，借助于照明装置，从不同角度以不同强度对结构元件进行照明；该照明装置分成多个照明单元，各个单元又分别装有可调的强度控制装置。这样就使照明装置具有接近于恒定的光谱分布。
在WO 96/21343中发表了一个方法的示例，借助于一种分成扇区的环形照明结构对于结构元件所做的照明，不是在所有角度上都是均匀进行的，在规定的角度上就没有光线照射在结构上。凡是在这些角度上出现的特别明显的干扰结构图像的照明度都会因此受到抑制。
在此情况下，在使用接近恒定光谱分布的照明装置，分别对于采用在吸收、金属反光或漫反射等方面互不相同的光学性能的材料制成的标记、基片和/或结构元件进行照明时，各自不同的后向散射特性能够在成像求算装置中彼此区分。由于光学性能随照射光波长短的不同而改变，结果是，当采用接近恒定光谱分布的不利方式进行照明时，可能会使标记、基片和/或结构元件的一定组合不能彼此区分。根据使用的材料调换照明单元的耗费非常昂贵，在追求高效插装的条件下由于浪费时间是不可行的。
在JP 5-332939中发表了使用多个照明单元的质量控制方法，这种方法是分别单独使用各自的强度控制装置。其中，通过改变强度的办法来改变照明单元发射的光线，直到达到最佳照明(最大对比度)为止，采用这种办法能够可靠地识别结构元件。
在JP 8-219716A中发表了用不同的颜色识别照明目的物的方法，其中通过一种照明控制装置改变发射的光线。
为了使对比度达到最佳化而采用不同的颜色会造成更大的困难，这是因为在这个发表过的方法中，操作人员本人必须要为所检测的结构元件设定最佳的对比度。
因此本发明的任务是，提供一种照明调节方法，保证能够对于采用不同材质的基片、标记和/或结构元件进行可靠的识别，并且起到对于同样类型的结构元件进行快速识别的作用。
按照本发明，采用具备权利要求1特征部分的特征的在序言中所述方式的方法能够完成该任务。
与已知的方法相比，按照本发明的方法的优点在于：通过改变强度控制装置的参数，改变照明的光谱分布。由于结构元件、标记和基片材料的反射特性或漫射特性取决于波长，必须要达到色最佳照明，方才能够使采用不同材料制成的结构元件、基片和/或标记的干扰结构和有用结构之间的取得有改进的对比度。在此情况下，首先要在一组同样类型的结构元件和/或标记中首先求出第一个结构元件和/或标记所用的最佳照明调节值。将由此求出的强度调节值所用的参数存储起来，然后可供其他结构元件和/或标记使用。这样就能够保证获得对于同样类型的结构元件和/或标记的同样良好的识别能力。
在一个按照权利要求2的方法的既简单又便于实现的结构设计中，每个照明单元发射的光线都处于一个窄频带光谱范围以内，不同的照明单元发射不同光谱范围的光线。通过每个照明单元所属的强度调节装置改变各个照明单元的强度，就能调节不同光谱强度的色分布的照明。
按照权利要求3的另一个结构设计所用的是发射波长可调的照明单元。在此情况下，也同样是利用强度控制装置改变发射波长。采用这样的办法，使用的照明单元较少，构成的结构紧凑。
在按照权利要求4的方法的有利结构设计中，最佳照明是自动算出的，通过照明调节，取得改进的再现性。
在权利要求5的方法中，采用一种有利的方式，将一组发射同属一个共用光谱范围光线的照明单元统一进行调节。这样就能减少逐个进行控制用的强度控制装置的数目，减少为求算最佳照明所用的时间。
现利用实施例及附图对本发明作详细说明。附图所示如下：
图1是用于在基片上插装结构元件用的自动插装机的示意图，
图2是对于带有标记的基片进行照明用的照明装置示意图，
图3是对于结构元件进行照明用的照明装置示意图。
图1所示是位于一个龙门架1中的自动插装机的插装头2借助于图中未绘出的电动机沿着X和Y的方向运动的情况。在插装头上固定安装吸管3，在本示例中共有12个，用来从送料装置4中取出图中未示出的结构元件，然后再插入基片5上预先规定的位置上。标有标号5的基片包括印刷线路板或陶瓷基片。此处的基片5通过基片驱动装置6沿着X方向运动。在基片5上装有用来矫正结构元件在基片上的位置的标记7。标记通过照明装置8形成图像，然后输入到图像求算装置9。在本实施例中装有一个监视器，用来替代求算装置9作为肉眼观察之用。采用这种方式时，在基片5上作为位置识别之用的定心标记装置7的旁边还有供检测之用的废品标记7，后者是在不适合再进行插装的基片上所做的标记。采用这种方式时，对于不适合继续插装的基片5进行识别，然后从插装流水线中剔除。
在按照本发明的方法中，实施例中的照明装置8如图2所示。图中，相机11可以采用，例如一个CCD摄象机，用来拍摄标有标记7的基片5的图像。然后将其输送到附加连接的图像求算装置9中。标有标记的基片5通过照明单元12、14、16照明，其中的第一照明单元12在窄频光谱范围中求出一个第一波长，其强度由一个共用的强度控制装置13进行调节。另外还装有一个第二照明单元14，用来在第二窄频光谱范围中求出一个第二波长，其强度由一个共用的强度控制装置15进行调节，还有第三照明单元16，用来在第三窄频光谱范围中求出一个第三波长，其强度由一个共用的强度控制装置17进行调节。照明单元12、14、16通过固定装置18牢固连接在一个相机11上，从而能够连同相机11同时在基片5上方移动。照明单元12、14、16在实施例中采用环形光源结构。为了达到最佳照明，要逐个对照明单元12，14，16的强度分别进行调节；在此过程中，要在有关的强度控制装置13、15、17中不断进行调节，直到取得能使相机11拍出最佳对比度的最佳照明为止，然后将其存储在图像求算单元9。在使用波长可调的照明单元12、14、16时，例如是波长可调的发光二极管，求出的光谱范围要通过强度控制装置13、15、17进行调节。
如果在插装工艺中要对多个同样类型的基片连同同样类型的标记7进行照明，然后进行拍照，就需要首先在一个训练阶段中只对一个同样类型的标记求出最佳照明调节值，将相应的参数存储，然后将这些参数用在与其他同样类型的标记7相关的最佳照明上。在本实施例中将这样的工艺过程进行自动化，在插装工艺的一开始就将标记装置7的废件标记和有用标记和基片5作成几何形状的结构存储，并在训练阶段中对于各个照明单元12、14、16的强度进行调节，将相应的图像存储，从中求出对比度，再从中求出最佳对比度，再用来求出最佳强度调节值。在图2中业已示出，不同的照明单元12、14、16是从不同的方向对基片5及其标记7进行照明。由于发光二极管的价格便宜，所以特别适合于作为照明单元12、14、16使用，其强度的调节也特别简单。可以购到发射不同光谱色的发光二极管。另外，容易将发光二极管配置成矩阵，从而能够实现大面积的照明装置8。
图3所示是按照本发明的方法适合于作为对于装在吸管3上的一个插装头1上的结构元件19进行照明之用，借以确认结构元件的位置。采用这样的做法，结构元件19的接头在一般情况下可能会形成有用结构，而结构元件19的本体可能会形成缺陷结构。采用与所述的方法相似的方法，先将标记7和基片5在训练阶段中求出第一个结构元件的最佳照明方式，然后再以此作为其他同类结构元件19之用。
因此，按照本发明的方法的优点是：能够保证获得对于用不同材料制成的结构元件19、基片5和/或标记7进行最佳照明。

Claims (5)

1.在一个装置中用于照明的调节方法，以对结构元件(19)和/或基片(5)的位置进行识别和/或对质量进行控制，其中该装置包括：由照明单元(12，14，16)和分别装设的照明控制装置(13，15，17)构成的一个照明装置(8)以及一个所属的相机(11)和附加连接的图像求算单元(9)，后者至少分区拍摄结构元件(19)和/或设在基片上的标记的图像；其中，照明单元(12，14，16)发射的光通过改变所设照明控制装置(13，15，17)的参数，在其光谱范围内进行调节，直到达到最佳照明为止；该结构元件(19)和/或该标记(7)经过相机(11)拍摄之后，肯定能够在图像求算单元中加以识别。
其特征在于：
在进行插装一组同样类别的结构元件(19)和/或识别一组同样类别的标记(7)之前，首先分别对每组中的第一个结构元件(19)和/或第一个标记(7)进行照明；
确定并存储该照明控制装置(13，15，17)对于第一个结构元件(19)和/或该第一个标记(7)的最佳照明参数；
将所存的参数在对于各组中的其他结构元件(19)和/或其他标记(7)的照明中使用。
2.如权利要求1的照明调节方法，
其特征在于：
每个照明单元(12，14，16)分别按照该照明单元(12，14，16)所属波长发射一种窄频带光谱范围以内的光线，其中至少有两个照明单元(12，14，16)中的波长各不相同，通过改变各自所属的照明控制装置(13，15，17)参数，分开调节每个照明单元(12，14，16)的强度。
3.如权利要求1或2之一的照明调节方法，
其特征在于：
通过改变照明控制装置(13，15，17)的参数，调节每个照明单元(12，14，16)发射光的波长。
4.如权利要求1、2或3之一的照明调节方法，
其特征在于：
如下自动地达到最佳照明：
将结构元件(19)和/或标记(7)按照其几何结构划分成干扰结构和有用结构，
将干扰结构和有用结构存储，
通过改变参数，利用每个不同强度的照明单元(12，14，16)，将第一个结构元件(19)和/或第一个标记(7)拍摄成像，所求出的干扰结构和有用结构之间的对比度在图像求算单元(9)中进行存储，
根据求出的对比度结果，求出干扰结构和有用结构之间的最佳对比度，再根据最佳对比度求出于之相对应的参数，进行存储，以供各组中的其他结构元件(19)和/或标记(7)的照明之用。
5.如权利要求1至4之一的照明调节方法，
其特征在于：
求出在一种光谱范围中同属一组的各种光线共用的波长，统一改变同属一组照明单元(12，14，16)的强度。
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