CN1291822C - 自动产生切割路径的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种自动产生切割路径的系统及方法，该系统包括一图像摄取装置以及一处理装置；该图像摄取装置先摄取电路板的图像以得到一图像信号，并发送该图像信号；然后，该处理装置接收并处理该图像信号，以至少得到最佳切割路径以及参考点位置对应关系并加以储存，将该最佳切割路径转换为加工程序，令该切割机以该加工程序进行切割动作；以及于再次进行切割前，将下一个待切割电路板的参考点与已储存的参考点位置对应关系进行对比，并根据对比结果决定是否对该待切割电路板进行切割路径的修正，以省去对电路板进行机械校准的动作，因此简化了对切割路径进行修正的动作，可节省加工时间，降低成本，提高了电路板优良率。

Description

自动产生切割路径的系统及方法

技术领域

本发明是关于一种自动产生切割路径的系统及方法，特别是关于一种使用在切割机上的自动产生切割路径的系统及方法。

背景技术

诸如手机、笔记本计算机、个人数字助理(PDA)等高级电子产品，因产品的电路复杂，且对电子信号的品质要求较高，故采用多层的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)以降低电路设计的难度与电子信号互相干扰所造成的影响。同时，为配合这些电子产品内部构件的配置，这种印刷电路板的结构也比一般封装基板复杂，切割的难度也较高，因此必须特别注意切割品质的好坏以及切割准确性。

如图7所示，上述高级电子产品用的印刷电路板200上通常具有电子组件承载区201及非承载区202，该承载区201中设置有多个电子组件(图未标)，该非承载区202中则形成有侧轨(Side Rail)203、多个位于侧轨203及承载区201上的定位参考点204、多个连接承载区201与非承载区202的连接部(待切割部分)205以及多个形成在各连接部205间的切割缝(Slots)206等。

现有技术需要制作可对应切割该连接部205的模具(图未标)，以冲压(Punch)方式将这种印刷电路板200中的承载区201与非承载区202彼此分离，以得到承载区201切割断面平整而无毛边的产品。

然而，应用这种以模具冲压印刷电路板的切割方式时，为了顺应不同结构的印刷电路板，需经常更换模具。同时，随着电子产品的发展，所需的印刷电路板结构也随之改变，因此不仅需要频繁地制造模具，更由于印刷电路板的构造越来越复杂，造成制作模具的困难及制模成本提高的问题。同时，由于冲压时必须保持切割断面平整且不得损伤电子组件，模具的制作精度的要求较高，更令制模成本提高。

此外，由于这种印刷电路板是以多层板为主，若以冲压的方式进行切割，冲压的力量会对板面造成冲击，有可能损坏电路板上的电子组件，更有可能造成板面向下弯曲，导致各层板之间分离，从而造成短路(Short)的现象，使制程所得的电路板的优良率下降。

为了解决冲压方式的缺点，现今多采用铣削(Routing)的方式。常见的铣削方式是以人工送料的方式，将印刷电路板侧轨置于切割机的夹卡具上，经过一连串的路径矫正动作后，再以诸如铣刀的切割单元进行切割。

但是，这种用于切割印刷电路板的铣削方式，需要人工进行测量以确定加工位置，往往由于视差原因，使得切割精度有所降底，不仅人工成本高且检测品质不一致，使成品的不良率偏高。同时，以人工目视对准的方式不仅易使操作人员受伤，且常常会因肉眼无法察觉到的微小变形或弯曲，使切割过程容易产生误差，为此还需要花费很多的时间进行路径矫正，从而导致制造时间延长以及制造成本提高，对于量少、品种多的产品，加工程序的矫正十分费时。

为解决上述问题，美国第6,073,844号专利公告中提出用于图像扫描仪的旋转式电荷耦合器件(Charge Couple Device，CCD)固定装置，台湾第455044号专利公告中则提出一种PCB自动产生切割路径的系统坐标应用的改良结构。

美国第6,073,844号专利公告是将电荷耦合器件固定在扫描仪中，令该电荷耦合器件作一维(One dimensional)旋转，以扫描印刷电路板。然而，该专利是通过定位组件(Positioning element)保持该电荷耦合器件位于正确的成像位置，但对切割加工前的电路板上的微小变型及弯曲却无法得知。

台湾第455044号专利公告则是将电荷耦合器件夹设在Z轴上，并配合十字光标产生器进行图像摄取，将摄取的图像传输至监视器供操作者监视，并经过一连串的路径矫正后进行切割动作。然而，该专利需配合诸如十字光标产生器及监视器等不同装置进行切割路径的矫正，因此，不仅购置成本较高，并且需要以更高的成本维修这些装置。

同时，每次对切割加工前的电路板上微小变型及弯曲进行偏差值校正时，会花费较多的时间进行路径矫正后再进行补正，会导致产能降低。此外，当电路板的切割机位置有所偏移时，上述现有技术必须以机械校准该电路板的位置，然后再根据经过一连串矫正的路径进行切割，不仅需要精密的机械进行电路板的位置校准，增加购置成本与制造成本，更会花费更多的校对时间，导致交货期延长，丧失竞争优势。

因此，如何令切割机在快速且精确地进行切割动作的时候，同时减少对切割路径进行矫正并简化修正动作，以节省加工时间并降低成本，实为亟待解决的课题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种不须矫正即可自动产生切割路径的自动产生切割路径的系统及方法，以省去对电路板进行机械校准的动作。

本发明的另一目的在于提供一种可简化对切割路径进行修正动作的自动产生切割路径的系统及方法。

本发明的再一目的在于提供一种可节省加工时间的自动产生切割路径的系统及方法。

本发明的又一目的在于提供一种可降低成本的自动产生切割路径的系统及方法。

本发明的另一目的在于提供一种可提高电路板优良率的自动产生切割路径的系统及方法。

为达成上述及其它的目的，本发明提供的自动产生切割路径的系统包括一图像摄取装置以及一处理装置。

上述图像摄取装置设置在切割机中，用以摄取切割机上待切割电路板的图像信号，并发送该图像信号。上述处理装置接收图像信号，并将其进行处理，以至少得到对应该电路板的切割路径以及多个参考点位置的资料。令处理装置将切割路径最佳化，然后将其转换为加工程序，并将该参考点位置进行运算，以得到参考点的位置对应关系，并将该加工程序及该参考点的位置对应关予以储存，由该加工程序驱动切割机进行切割动作，且当下次进行切割前，将新的电路板的参考点与已储存的参考点的位置对应关系进行对比，并根据对比结果进行切割路径的修正，以省去对电路板进行机械校准的动作。

在无切割机时，这种方法也可直接经由其它图像摄取装置，如扫描仪等，将电路板的图像扫描储存，接着再以相同的方法进行图像处理获得加工程序。

该处理装置包括一图像处理单元、一控制单元以及一存储单元。该图像处理单元具有一控制界面，可用于图像卡及视觉系统的操控，以对图像信号进行处理，再应用图像处理技术，找出切割路径以及参考点位置的资料。该控制单元将切割路径最佳化，以得到切割所需的最短移动距离。其中，该控制单元可将该最佳切割路径转换为加工程序的软件，并可将各个参考点位置的数据进行运算，以得到各个参考点位置彼此对应的参考点的位置对应关系。该存储单元记录所得的最佳切割路径以及该电路板上的各个参考点的对应位置关系资料，其中，该对应位置关系资料包括各个参考点的几何坐标位置。

该自动产生切割路径的系统中可选择设有一包括输入单元的显示装置，以由该显示装置接收来自处理装置的图像信号，显示该图像摄取装置的拍摄状态，并供操作者输入信息。

本发明的自动产生切割路径的方法包括下列步骤。首先，摄取该电路板的图像而得到该电路板的图像信号，并发送该图像信号；然后，接收并处理该图像信号，以至少得到最佳切割路径以及参考点位置对应关系并加以储存，将该最佳切割路径转换为加工程序，令切割机按照该加工程序进行切割动作；最后，在下次进行切割前，将下一个待切割电路板的参考点与已储存的参考点位置对应关系进行对比，并根据对比结果，对该待切割电路板进行切割路径的修正。其中，可选择用上述图像摄取装置摄取该电路板的图像，及用上述处理装置接收并处理该图像信号。这样，不须矫正即可自动产生切割路径，并可省去对电路板进行机械校准的动作。

当对比结果表明有误差时，则对该待切割电路板的参考点位置作修正运算，并利用获得的修正运算关系，进行整个电路板加工程序的修正。若经对比发现该参考点位置之间并无误差或误差值在许可范围内，则无须作修正动作，仍用该加工程序进行切割动作。

由于本发明的自动产生切割路径的系统及方法可自动产生切割路径，且当再次进行切割动作时，不须经一连串的切割路径的再修正。因此，本发明可解决现有技术的种种缺点，有效切断电路板的待切割部分。这样，即使加工前的电路板上具有微小的变型及弯曲，也可经参考点位置对应关系的对比予以修正，更可防止因不当切割所导致的短路，进而节省加工时间、降低成本、提高制程优良率。

附图说明

图1是本发明的自动产生切割路径的系统较佳实施例的方块示意图；

图2是本发明的自动产生切割路径的系统应用在切割机上的示意图；

图3是本发明的自动产生切割路径的系统中处理装置的方块示意图；

图4是本发明的自动产生切割路径的方法较佳实施例的流程图；

图5是本发明的较佳实施例中第一片电路板的参考点位置及其对应关系的示意图；

图6是本发明的较佳实施例中下一片电路板的参考点位置及其对应关系的示意图，其中，以对应图5的参考点位置及其对应关系修正位置误差；以及

图7是印刷电路板的示意图。

具体实施方式

实施例

以下配合图1至图4说明本发明的自动产生切割路径的系统及方法的较佳实施形态。如图1所示，本发明的自动产生切割路径的系统1包括一图像摄取装置11以及一处理装置13。其中，本发明的实施例以切割诸如手机、笔记本计算机、个人数字助理等高级电子产品的印刷电路板的切割机为例说明，由于现有的切割机与印刷电路板都为适用对象，其结构并未改变，故为简化起见并使本发明的特征更为清晰易懂，本实施例中的切割机与印刷电路板结构都简略叙述，仅为说明之用，而非限制本发明。

如图2所示，该图像摄取装置11设置于切割机100中、且可移动自由，以便从该切割机100正上方摄取该切割机100上待切割的印刷电路板200的图像信号，并发送该图像信号。图像摄取装置11可为具有电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)或其它具图像感应功能的等效组件的摄像机或扫描仪等，以摄取该电路板200的图像。其中，该图像摄取装置11的驱动原理及作用属于现有技术，故不另作说明。

该处理装置13接收及处理图像摄取装置11发出的图像信号，该处理装置13可以是例如计算机、服务器、内建处理程序的处理器或其它等效装置，并可选择内建有人机接口软件、通信软件、加工程序、加工参数及系统参数等资料。如图3所示，该处理装置13具有一图像处理单元131、一控制单元133以及一存储单元135。

图像处理单元131接收来自图像摄取装置11的图像信号，并将该图像信号进行处理，以得到对应该电路板200的切割路径以及其它诸如参考点位置的资料。其中，图像处理单元131具有一控制界面，用于对图像卡及视觉系统进行操控，以对图像信号进行处理，例如，该图像处理单元131可选择利用色差、照度、图像运算或其它适当的图像处理技术，找出切割路径以及参考点位置等资料。由于这种图像处理技术属于现有技术，故于此不再说明。

控制单元133将切割路径最佳化，以得到切割所需的最短移动距离，并且驱动切割机100的切割单元(图未标)，以最佳切割路径快速地切割电路板200。其中，控制单元133具有软件(图未标)，该软件可将该最佳切割路径转换为加工程序、并进行必要的动作与相关控制，它可选择地将各个参考点位置的数据进行运算，以得到各个参考点位置彼此对应参考点的位置对应关系。例如，可选择如图7所示的参考点中呈对角线关系的其中两点进行运算，以得到这两个点的斜率，此斜率即为参考点的位置对应关系。

当然，也可选择三点、四点或更多的参考点进行运算，以得到该电路板200的参考点的位置对应关系，并非以此为限，选择参考点的数目与位置，可供下次切割电路板参考点位置发生偏移时，进行电路板加工程序的相应修正功能(如旋转、平移、尺寸变化、偏移等)。其中，参考点位置对应关系可选择按照例如几何坐标位置来运算，这样，即使该电路板200的放置位置有偏移或者是该电路板200上具有微小的变型及弯曲，都可由此几何坐标位置进行对比，以相对调整该最佳切割路径，而无需像现有技术那样，用机械校准该电路板200的位置。借此，便可解决现有技术中无法在切割加工前得知电路板上的微小变型及弯曲的种种缺点，并省去对电路板进行机械校准的动作。

该存储单元135可以是例如计算机的硬盘、存储器或其它记录媒体，以由该存储单元135记录所得到的最佳切割路径以及该电路板200上的各个参考点对应的位置关系资料。其中，该对应的位置关系资料包括各个参考点的几何坐标位置。

此外，本发明的自动产生切割路径的系统1还可选择一显示装置(图未标)，该显示装置可结合例如人机接口，由该显示装置接收来自处理装置13的图像信号，显示图像摄取装置11的拍摄状态，供操作者输入必要信息。

如图4所示，本发明的自动产生切割路径的方法大致包括下列步骤。首次进行切割动作时，如图所示，在步骤S1中，首先对电路板200进行图像摄取动作。在此步骤中，是由图像摄取装置11对电路板200进行图像摄取。其中，虽本实施例是将图像摄取装置11设在切割机100的正上方，但是，只要该图像摄取装置11是设在切割机100可对准电路板200的位置上即可，并非以本实施例为限。

当该图像摄取装置11摄取到切割机100上的电路板200的图像后，便将此图像信号发送出去。

在步骤S2中，处理装置13接收及处理该图像信号，并至少得到最佳切割路径以及参考点的位置对应关系。在此步骤中，由处理装置13的图像处理单元131，接收来自图像摄取装置11的图像信号，并将该图像信号进行处理，以得到对应电路板200的切割路径以及其它诸如参考点位置的资料。该控制单元133将切割路径最佳化，以得到切割所需的最短移动距离、并将此最佳切割路径转换为加工程序，同时对各个参考点位置的资料进行运算，以得到包括各个参考点的几何坐标位置的各个参考点的位置对应关系。该存储单元135则储存包括有最佳切割路径的加工程序、该电路板200上，例如包括几何坐标位置的各个参考点的位置对应关系以及相关资料。这样，操作者无需进行矫正即可自动产生切割路径，并且加工程序可按照最佳切割路径驱动该切割机100，进行该电路板200的切割动作。

在步骤S3中，再次进行切割前，则将新的待切割电路板200的参考点与已储存的参考点的位置对应关系进行对比，并根据对比结果对新的电路板200进行切割路径的修正。如图5所示，在本实施例中可由三个参考点(例如有A、B及C等三点)的对应关系进行对比。当经过对比有误差时，则对参考点位置作修正运算，并利用所获得的修正运算关系，进行整个电路板加工程序的修正。

在此步骤中可先将A、B及C三个参考点的X轴及Y轴坐标位置找出(数据图未标)，并将各点的坐标与新的电路板200的A′、B′及C′三个参考点的X轴及Y轴坐标进行比较。其中，可利用例如图形对比及/或相关技术，自动找出上述A′、B′及C′三个参考点的X轴及Y轴坐标位置(图中未标数据)。

若有位置偏移，则以计算方式找出其修正关系式，并以此修正关系式演算出各个对应的E1、E2、E3等加工程序点所需的修正值，该修正值例如为Δ1x、Δ1y。然后，再将这些修正值反馈给E1、E2、E3等加工程序点，以得到新电路板200所需的加工程序。其中，所采用的参考点数目，取决于所需修正的标的，非以本实施例所述者为限。

反之，若经对比发现该参考点位置之间并无误差，或是该参考点位置的误差值在许可范围内，则无须作修正动作，仍以上次的加工程序进行切割动作。其中，当需要输入更多加工资料时，也可选择由该显示装置的输入单元(图未标)输入所需信息，以完成整个的加工程序。

综上可知，本发明的自动产生切割路径的系统及方法能解决现有技术中对路径重复进行矫正后再修正的缺点，可轻易地对切割机100的切割动作进行修正。同时，可由多个参考点的位置对应关系快速得知每一电路板与最初切割的电路板在切割机上的位置是否相同，并可由该参考点的位置对应关系对比出电路板的板面是否有差异，如此便可由电路板上既有的结构判断是否需要进行修正。

同时，参考点的位置对应关系越多，其得到的结果就越精确，但是即使是以多个参考点的位置对应关系进行误差判断，此误差判断所需的时间也会远远小于对路径重复矫正后再进行修正所需的时间以及对电路板进行机械校准所需的时间。

应用本发明时，仅需在同批次电路板中的第一片电路板上进行图像处理，此后不须矫正即可自动产生切割路径，并可简化对切割路径的修正动作，免除了对电路板进行机械校准的动作，不须购置其它组件或装置，节省了加工时间及降低制造及维修成本，进而提高了电路板的优良率。

同时，由于应用本发明的自动产生切割路径的系统及方法可令切割路径最佳化，在切割时可根据最短切割路径进行切割，不仅可解决现有用人工进行测量以确定加工位置的种种缺点，节省切割/铣削时间，减少误切板面的机率，更可减少刀具因经常误切板面而造成损伤。因此，不仅可提高制程的优良率，并可降低刀具的购置成本，更可降低制造成本及缩短制造时间。

Claims (27)

1.一种自动产生切割路径的系统，用于切割电路板的切割机，该切割机包括：一图像摄取装置及一处理装置，该图像摄取装置设置在该切割机中，摄取该切割机上待切割电路板的图像信号，并发送该图像信号；而该处理装置，接收该图像信号，并对其进行处理，以至少得到对应该电路板的切割路径以及多个参考点位置的资料，令该处理装置将该切割路径最佳化，然后将其转换为加工程序，并将该参考点位置进行运算以得到参考点的位置对应关系，该加工程序及该参考点的位置对应关系储存在该处理装置中，由该加工程序驱动该切割机进行切割动作，且在下次进行切割前，将下一个待切割电路板的参考点与已储存的参考点的位置对应关系进行对比，并视对比结果进行切割路径的修正，以省去对电路板进行机械校准的动作，而该自动产生切割路径的系统的特征在于：

依据该处理装置所取得的多个参考点位置进行运算以得到参考点位置对应关系，在将该对应关系储存在该处理装置中，令该处理装置依据该对应关系驱动切割机，且在再次进行切割前，将之前所储存的对应关系与下一个待切割电路板参考点比对，并依据比对结果进行路径修正。

2.如权利要求1所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该图像摄取装置是具有电荷耦合器件的摄像机。

3.如权利要求1所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该图像摄取装置是具有互补金属氧化物半导体的摄像机。

4.如权利要求1所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该图像摄取装置是具有图像感应功能组件的摄像机。

5.如权利要求1所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该图像摄取装置是扫描仪。

6.如权利要求1所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该处理装置选自由计算机、服务器以及内建处理程序的处理器组成的群组。

7.如权利要求1所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该处理装置具有一图像处理单元、一控制单元以及一存储单元。

8.如权利要求7所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该图像处理单元具有一控制界面，用于对图像卡及视觉系统进行操控，以对图像信号进行处理。

9.如权利要求7所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该图像处理单元可选择利用色差、照度、图像运算的图像处理技术，找出切割路径以及参考点位置的资料。

10.如权利要求7所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该控制单元将切割路径最佳化，以得到切割所需的最短移动距离。

11.如权利要求10所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该控制单元具有软件，由该软件将该最佳切割路径转换为加工程序，并将各个参考点位置的资料进行运算，以得到各个参考点位置彼此对应的参考点的位置对应关系。

12.如权利要求7所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该存储单元选自由计算机的硬盘、存储器以及记录媒体所组成的群组，由该存储单元记录所得的最佳切割路径以及该电路板上的各个参考点对应的位置关系资料。

13.如权利要求12所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该对应的位置关系资料包括各个参考点的几何坐标位置。

14.如权利要求1所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该系统还具有一显示装置，接收来自该处理装置的图像信号，显示该图像摄取装置的拍摄状态。

15.如权利要求14所述的自动产生切割路径的系统，其特征在于，该显示装置包括一输入单元，作为人机接口，供操作者输入信息。

16.一种自动产生切割路径的方法，用于切割电路板的切割机，该切割机摄取该电路板的图像，得到该电路板的图像信号，并发送该图像信号；且接收并处理该图像信号，至少得到最佳切割路径以及参考点的位置对应关系，并加以储存，将该最佳切割路径转换为加工程序，令该切割机以该加工程序进行切割动作；以及在下次切割前，将待切割电路板的参考点与已储存的参考点的位置对应关系进行对比，并根据对比结果决定是否对该电路板进行切割路径的修正，以省去对电路板进行机械校准的动作，该自动产生切割路径的方法的特征在于：

依据所得到的多个参考点位置进行运算以得到参考点位置对应关系，再将该对应关系予以储存，依据该对应关系驱动切割机，且在再次进行切割前，将先前所储存的对应关系与下一个待切割电路板参考点比对，并依据比对结果进行切割路径修正。

17.如权利要求16所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，由一图像摄取装置摄取该电路板的图像。

18.如权利要求16所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，由一处理装置接收并处理该图像信号。

19.如权利要求18所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，该处理装置具有一图像处理单元、一控制单元以及一存储单元。

20.如权利要求19所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，由该图像处理单元接收来自该图像摄取装置的图像信号，并将该图像信号进行处理，以自动产生切割路径。

21.如权利要求19所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，由控制单元将该切割路径最佳化，以得到切割所需的最短移动距离，并将此最佳切割路径转换为加工程序，同时对各个参考点位置的资料进行运算，以得到包括各个参考点的几何坐标位置的各个参考点的位置对应关系。

22.如权利要求19所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，由该存储单元储存包括最佳切割路径的加工程序以及该电路板上的各个参考点的位置对应关系。

23.如权利要求16所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，该参考点位置对应关系包括几何坐标位置。

24.如权利要求16所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，当该对比结果有误差时，则对该待切割电路板的参考点位置作修正运算，并利用所获得的修正运算关系，进行整个电路板加工程序的修正。

25.如权利要求16所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，若经对比发现该参考点位置之间并无误差，则无须作修正动作，仍以该加工程序进行切割动作。

26.如权利要求16所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，若经对比发现该参考点位置的误差值在许可范围内，则无须作修正动作，仍以该加工程序进行切割动作。

27.如权利要求16所述的自动产生切割路径的方法，其特征在于，当需要输入更多的加工资料时，可由一显示装置的输入单元输入所需信息，以完成完整的加工程序。

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