CN1487265A

CN1487265A - 位置检测方法、位置检测装置、及印刷电路板的定位方法

Info

Publication number: CN1487265A
Application number: CNA031067808A
Authority: CN
Inventors: 福岛正人; 和; 村松义和; 志; 崎野忠志; 三; 酒井庄三
Original assignee: UHT Corp
Current assignee: UHT Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-04-07
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: KR20030071533A; JP2003254714A; TW591198B; CN1226592C; TW200304539A

Abstract

本发明提供一种不使多个摄像装置相互干涉地以高精度在短时间内对按微小间隔配置的多个基准部位进行摄像、检测各基准部位的座标的位置检测方法、位置检测装置、及印刷电路板的定位方法。具有光学导向装置(10)和摄像装置(20)；该光学导向装置(10)由光学分支装置将至少两个基准部位的像分割成与各该基准部位对应的多个像，将入射到入射口(11a)的至少两个基准部位(31a)的像分割成与各该基准部位对应的多个像，将这些像分别引导至出射口(11b)；该摄像装置(20)分别对着多个上述出射口(10b)；通过对由该多个摄像装置(20)获得的多个摄像数据进行图像处理，检测上述各基准部位(31a)的座标。

Description

位置检测方法、位置检测装置、及印刷电路板的定位方法

技术领域

本发明涉及一种检测以微小间隔配置的多个基准部位的各座标的位置检测方法和位置检测装置，特别是涉及适合于作为对形成于印刷基材上的印刷电路板进行冲裁的前作业，高精度地检测出印刷电路板上的基准部位和载置有印刷电路板的基台上的基准部位等的座标的位置检测方法、位置检测装置、及使用该位置检测方法和位置检测装置的印刷电路板的定位方法。

背景技术

在冲裁形成于柔性薄膜等印刷基材W上的印刷电路板w的场合，沿其端部的修整外形线w1的匚字形的部分、所谓的修整孔w2的冲裁要求高精度(参照图8)。即，在由该修整孔w2围成的印刷电路板w的端部形成多个配线图案的连接导线，在包含修整孔w2在内由过去的冲压装置对印刷电路板w整体进行冲裁的场合，上述连接导线部周围的冲裁精度低，所以，易于发生该导线部与该导线部的连接不良，产生产品可靠性下降的问题。

因此，现有技术(参照日本专利公报第2662477号)在印刷电路板的端部近旁设置对准标记，由CCD摄像机等摄像装置对该对准标记进行摄像，同时，由图像处理对该对准标记的座标进行检测，将该检测出的座标作为基准，由冲头对印刷电路板的端部的修整孔进行冲裁。

可是，按照上述现有技术，当印刷电路板的端部与冲头在角度上不一致时，需要对形成该印刷电路板的印刷基材或冲头和与该冲头对应的金属模进行角度修正，所以，需要对各印刷电路板至少检测出两个对准标记的座标。

然而，在想用1台摄像装置对两个对准标记进行摄像的场合，由于需要使视野范围比由相同分辨能力的1台摄像装置对1个对准标记进行摄像的场合宽，为此摄像精度变差。

虽提出有设置分别与两个对准标记对应的2台摄像装置的方案，但在印刷电路板为小型的场合，由于两个对准标记的间隔也成为微小尺寸，所以，产生上述2台摄像装置可能产生干涉的问题。另外，虽可考虑通过倾斜地设置上述2台摄像装置以避免上述干涉的方案，但在该场合，由于图像失真，所以不能获得高精度的摄像。

另外，虽也可考虑分别对应于两个对准标记使1台摄像装置移动的方案，但在该场合，由于需要摄像装置的移动时间，所以，座标检测时间变长。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种不使多个摄像装置相互干涉地以高精度在短时间内对按微小间隔配置的多个基准部位进行摄像、检测各基准部位的座标的位置检测方法、位置检测装置、及印刷电路板的定位方法。

为了解决上述问题，本发明的位置检测方法将至少两个基准部位的像光学地分割成与每个该基准部位对应的多个像，由各摄像装置对这些分割获得的多个像进行摄像，对这些多个摄像数据分别进行图像处理从而检测出上述各基准部位的座标。

在这里，上述基准部位例如为形成于印刷基材上的印刷电路板的匚字状修整外径线的两个出角状的顶部和用于从上述印刷基材冲裁印刷电路板的金属模的多个规定部位等。

另外，上述光学分割意味着使用棱镜和反射镜等将朝向一个方向的像分成多个像，并朝不同方向分别引导这些多个像，作为具体例，通过使断面为等腰三角形的棱镜反射镜，将从一个方向入射到该棱镜反射镜的顶部侧的像分成2部分，并使该分割获得的两个像分别朝不同的方向反射。

按照上述技术手段，将多个基准部位的像光学地分割成与每个该基准部位对应的多个像，从而使这些基准部位间的间隔扩大地分别入射到对应的摄像装置。

另外，在第2发明的位置检测装置中，具有将入射到入射口的至少两个基准部位的像光学地分割成与每个该基准部位对应的多个像并将这些分割获得的多个像分别向出射口引导的光学导向装置和多个分别对着上述出射口的摄像装置，通过分别对由这些多个摄像装置获得的摄像数据进行图像处理，从而检测出上述各基准部位的座标。

另外，第3发明的位置检测装置的特征在于，上述光学导向装置具有使入射到上述入射口的至少两个基准部位的像朝同一方向反射的第1反射装置、将由该第1反射装置反射的像分割成与每个上述基准部位对应的多个像并使该分割获得的多个像分别引导至不同的方向的光学分支装置、及反射由该光学分支装置分割的各像并将其引导至上述出射口的第2反射装置。

另外，第4发明的位置检测装置的特征在于，通过使上述光学导向装置和上述摄像装置相对移动，使摄像获得的各基准部位的像的视野范围移动。

在这里，上述光学导向装置和上述摄像装置相互移动包含在固定上述光学导向装置的状态移动上述摄像装置的场合、在固定上述摄像装置的状态下移动上述光学导向装置的场合、及使上述光学导向装置与上述摄像装置双方分别朝不同方向移动的场合。

另外，上述第5发明的位置检测装置的特征在于，上述基准部位为两个，通过在与两个上述第2反射装置的配置方向大体直交的方向使上述光学导向装置与两个上述摄像装置相对移动，使两个上述视野范围朝接近离开的方向移动。

另外，第6发明的位置检测装置的特征在于，上述基准部位为两个，通过在与两个上述第2反射装置的配置方向大体平行的方向使上述光学导向装置与两个上述摄像装置相对移动，从而使两个上述视野范围中的一方朝与上述移动方向大体直交的方向移动，并使另一方朝与上述一方的视野范围的移动方向相反的方向移动。

另外，第7发明为使用位置检测装置的印刷电路板的定位方法，其特征在于：分别检测基台上的至少两个基准部位的座标和与这些座标对应的印刷电路板上的多个座标，使上述基台与上述印刷电路板中的一方或双方移动，使上述印刷电路板上的上述基准部位与上述基台上的上述基准部位一致。

附图说明

图1为示出本发明的位置检测装置的一例的示意构造的透视图。

图2为示出光学导向装置的一例的内部构造的透视图。

图3为示出第2反射装置的一例的透视图。

图4为示出电连接摄像装置与图像处理装置的一例的透视图。

图5(a1)-(c1)为示出视野范围依次在金属模(基台)上移动的状态的平面图，(a2)-(c2)为示出对上述各视野范围摄像获得的图像的平面图。

图6为按(a)-(c)依次示出本发明印刷电路板的定位顺序的要部平面图。

图7为示出本发明的位置检测装置的另一例的透视图。

图8为示出印刷电路板和形成多个该印刷电路板的印刷基材的一例的平面图。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施形式。

图1示出本发明的位置检测装置的一例。

该位置检测装置A具有光学导向装置10和摄像装置20；该光学导向装置10将入射到入射口11a的两个基准部位的像分割成与各个该基准部位对应的两个像，将该两个像分别引导至出射口11b；该摄像装置20分别对着两个上述出射口10b、10b；通过对由该多个摄像装置20获得的多个摄像数据进行图像处理，检测上述各基准部位的座标。

按照本实施形式的优选一例，上述基准部位形成为与冲头对应的金属模30(基台)的コ字状的孔31的出角状的两个部位31a、31a(参照图1)。

光学导向装置10在主体外壳11内具有使从入射口11a入射的两个基准部位31a、31a的像双方都朝后方反射的第1反射装置12、将由该第1反射装置12反射的像分割成与每个上述基准部位31a对应的多个像的光学分支装置13、及反射由该光学分支装置13分割的各像将其引导至上述出射口10b的第2反射装置14。

主体外壳11在平面视图下大体呈T字状，在其前端侧部位具有朝下开口的1个入射口11a，同时，在其后端侧部位具有朝上方开口的两个出射口11b、11b，将从1个入射口11a入射的像分支后引导至两个出射口11b、11b地将内部形成为空心状。

第1反射装置12为反射镜，通过在以水平状支承的主体外壳11内按约45度的倾斜角度固定，反射从下方入射的两个基准部位31a、31a的像，朝主体外壳11内的后方引导。该第1反射装置12如与上述同样地作用，则也可为棱镜。

光学分支装置13为大体等腰三角形断面的棱镜反射镜，在使其顶部朝向上述第1反射装置12的状态下固定于主体外壳11的中央后端部。该光学分支装置13将从第1反射装置12侧入射的像朝左右45度方向分割成两个部分地反射，将该分割获得的两个像引导至第2反射装置14。

第2反射装置14为所谓顶形棱镜(也称屋顶形棱镜或反射面棱镜)，使从入射面14a入射的像依次由该棱镜内的两个反射面14b、14c反射，从出射面14d出射(参照图3)。上述两个反射面14b、14c的角度为90度，这些反射面14b、14c的棱线141与入射面14a的角度为45度。

该第2反射装置14反射由光学分支装置13分割获得的各像将其引导至出射口11b地固定到主体外壳11的左右的出射口11b、11b的各内侧，而且该两个第2反射装置14、14使其入射面14a、14a相向地配置。

下面详细说明该第2反射装置14的作用。如图3所示，文字P的像p入射到入射面14a的座标(di，di′)时，在反射面14b的点14b1反射，成为在X-Z平面上顺时针回转90度、在X-Y平面上顺时针回转45度获得的像p′。

该像p′在反射面14c的点14c1反射，成为在X-Z平面上顺时针回转90度、在X-Y平面上顺时针回转45度的像p″，从出射面14d的座标(do，do′)出射。

然而，按照上述构成的光学导向装置10，如图2所示那样，显示于第1反射装置12下方的工件面Wx的文字R和文字L的像r1、l1通过入射到第1反射装置12受到反射，成为与上述工件面Wx垂直的像r2和像l2。

这些像r2和像l2入射到光学分支装置13，分割成上述两个文字R和文字L分别对应的两个像r3和像l3地受到反射。这些像r3和像l3朝相反的方向沿与向光学分支装置13的入射方向成直角的方向直进，分别入射到右侧的第2反射装置14和左侧的第2反射装置14。

像r3通过反射到右侧的第2反射装置14内的反射面14b(参照图3)，从而成为朝顺时针方向使工件面Wx上的文字R回转90度获得的像r4。

另外，像l3通过由左侧的第2反射装置14内的反射面14b反射而成为使工件面Wx上的文字L逆时针回转90获得的像l4。

像r4和像l4分别入射到左右的摄像装置20。

这些摄像装置20、20为CCD摄像机，分别朝着光学导向装置10的两个出射口11b、11b地配置。

各摄像装置20朝XY方向水平移动地支承在由滚珠螺杆机构、导轨、伺服马达等组合构成的水平移动机构(图中未示出)。

另外，在各摄像装置20的后端通过图像二分支电路板41和图像处理装置42电连接显示器43(参照图4)，将由两个摄像装置20、20摄像的两个图像分别显示于左右的显示器43、43。

按照上述构成的位置检测装置A，金属模30上的两个基准部位31a、31a的像由第1反射装置12、光学分支装置13、第2反射装置14依次反射，从而分割成对应于每个上述基准部位31a的两个像，该分割的各像由摄像装置20摄像，显示于各显示器43，同时，由图像处理装置42进行图像处理，检测出其座标。

此时，金属模30按相对该金属模30上的左右的视野范围S、S具有角度的状态配置，在左右的视野范围S、S间的宽度与两个基准部位31a、31a的宽度不同的场合，通过朝与两个第2反射装置14、14的配置方向大体直交的方向或/和大体平行的方向水平移动双方的摄像装置20、20，可移动左右的视野范围S、S的各位置。

例如，如图5(a1)所示那样，金属模30在相对由两摄像装置20、30获得的该金属模30上的左右的视野范围S、S在顺时针方向具有角度的状态下配置，而且，在两个基准部位31a、31a的宽度比左右的视野范围S、S间宽的场合，朝与两个第2反射装置14的配置方向直交地而且接近两个基准部位31a的方向(图1的X1方向)移动两摄像装置20、20。这样，右侧的视野范围S朝Rx1方向移动，而且左侧的视野范围S朝Lx1方向移动，即朝两个视野范围S、S间扩大的方向移动(图5(b1))。

另外，使两摄像装置20、20朝与两个第2反射装置14的配置方向平行的左方向(图1的Y2方向)移动。这样，右侧的视野范围S朝Ry2方向(图5的下方向)移动，而且，左侧的视野范围SL向Ly2方向(图5的上方向)移动(图5(c1))。

因此，两个基准部位31a、31a位于偏向分别对应的视野范围S的大体中央的位置，在显示器43、43上，也在偏向各显示器43的大体中央的位置显示对应的基准部位31a。

基准部位31a、31a的各座标由图像处理检测，根据需要，修正金属模30和与该金属模30对应的冲头(图中未示出)的角度或重合于该金属模30的印刷基材W的角度。

上述摄像装置20的移动方向为一例，两个摄像装置20可分别由上述的水平移动机构朝所期望的水平方向移动，左右的视野范围S、S分别朝与对应的摄像装置20的移动方向相应的方向移动。

即，相对右侧的摄像装置20的X1方向的移动，其视野范围S朝Rx1方向移动，相对右侧的摄像装置20的X2方向的移动，其视野范围S朝Rx2方向移动，相对右侧的摄像装置20的Y1方向的移动，其视野范围S朝Ry1方向移动，相对右侧的摄像装置20的Y2方向的移动，其视野范围S朝Ry2方向移动。

相对左侧的摄像装置20的X1方向的移动，其视野范围S朝Lx1方向移动，相对左侧的摄像装置20的X2方向的移动，其视野范围S朝Lx2方向移动，相对左侧的摄像装置20的Y1方向的移动，其视野范围S朝Ly1方向移动，相对左侧的摄像装置20的Y2方向的移动，其视野范围S朝Ly2方向移动。

下面，根据图6说明使用上述构成的位置检测装置A将印刷电路板w定位于金属模30(基台)上的顺序。

首先，如图6(a)所示，对于载置印刷基材W的金属模30上的两个基准部位31a、31a，由图像处理装置42对由摄像装置20分别摄像的摄像图像进行图像处理，从而检测座标。

然后，由上述位置检测装置A检测载置于上述金属模30近旁的印刷基材W的与上述基准部位31a、31a对应的部位即印刷电路板w端部的匚字状的修整外形线w1上的两个出角状基准部位w1a、w1a的各座标(参照图6(b))。

由可进行水平方向的回转和移动的公知的输送机构或移动机构(图中未示出)使印刷基材W或金属模30朝XY方向或/及回转方向移动，使基准部位w1a、w1a和基准部位31a、31a一致，重合印刷基材W与金属模30，在印刷基材W上的印刷电路板w端部由匚字状断面的冲头(图中未示出)冲裁修整孔w2(参照图6(c))。

下面，根据图7说明本发明的位置检测装置的另一例。

上述位置检测装置A可水平移动两个摄像装置20、20地构成，而该位置检测装置B固定两个摄像装置20、20，并可朝XY方向水平移动光学导向装置10，关于其它构成，由于与上述位置检测装置A同样，所以，采用相同符号，省略重复的详细说明。

可使光学导向装置10朝XY方向移动的水平移动机构与上述位置检测装置A的场合一样，由滚珠螺杆机构、导轨、伺服马达等组合构成(图中未示出)。

按照该位置检测装置A，左右的视野范围S、S朝与光学导向装置10的移动方向相应的方向移动。

即，相对光学导向装置10的X1方向的移动，右侧的视野范围S朝Rx2方向移动，同时，左侧的视野范围S朝Lx2方向移动。

另外，相对光学导向装置10的X2方向的移动，右侧的视野范围S朝Rx1方向移动，同时，左侧的视野范围S朝Lx1方向移动。

另外，相对光学导向装置10的Y1方向的移动，右侧的视野范围S朝Ry2方向移动，同时，左侧的视野范围S朝Ly2方向移动。

另外，相对光学导向装置10的Y2方向的移动，右侧的视野范围S朝Ry1方向移动，同时，左侧的视野范围S朝Ly1方向移动。

上述位置检测装置A分别使两个摄像装置20、20水平移动地构成，但也可将两个摄像装置20、20一体固定，使得可由单一的水平移动机构使该两摄像装置20、20朝XY方向移动，从而获得更简单的构造。

另外，作为一优选例，上述位置检测装置A和B通过分别对应于两个摄像装置20、20具有两个显示器43、43，使相对视野范围S、S的移动的跟踪性良好，同时，可将各视野范围S的面积确保得较宽，但也可将两个摄像装置20、20的摄像图像显示到单一的显示器。

另外，上述位置检测装置A和B示出了将两个基准部位31a、31a的像分割成两个、分别由摄像装置对该分割获得的两个像进行摄像的一例，但也可将3个以上的基准部位分割成与各个该基准部位对应的多个像，由摄像装置分别对该分割获得的多个像进行摄像。

另外，上述位置检测装置A和B可为在同一装置内具有光学导向装置10、摄像装置20、20、图像处理装置42、显示器43、43等的构成，也可为将上述构成的一部分或各装置作为独立的装置设置的构成。

另外，上述光学导向装置10示出了具有第1反射装置12、光学分支装置13、及两个第2反射装置14、14的优选的一例，但如为将至少两个基准部分的像分割成对各基准部分对应的多个像的构成，则例如也可形成为仅具有光学分支装置13的构成或在上述光学导向装置10的构成的基础上追加光学分支装置或/和反射装置的构成。

另外，上述位置检测装置A和B形成为摄像对象的基准部位不限于上述金属模30上的基准部位31a和上述印刷基材W上的基准部位w1a，例如也可为设于金属模上或印刷基材上等的至少两个对准标记。

本发明如以上说明的那样地构成，所以，可获得以下记载的那样的效果。

由于将至少两个基准部位的像分割成分别与各基准部位对应的多个像，由摄像装置对该各像进行摄像，所以，不使多个摄像装置相互干涉，可按高精度在短时间对按微小间隔配置的多个基准部位进行摄像，可检测出各基准部位的座标(权利要求1-3)

而且，如使光学导向装置和摄像装置相对移动，则可将各基准部位包含于视野范围内地容易地使该视野范围移动。例如，在基准部位为两个并使得两个摄像装置同时朝与两个第2反射装置的配置方向大体直交的方向移动的场合，随着两个摄像装置的移动，可使两个视野范围朝接近离开的方向移动。另外，在基准部位为两个并使两个摄像装置同时朝与两个第2反射装置的配置方向大体平行的方向移动的场合，随着两个摄像装置的移动，可使两个上述视野范围内的一方朝与摄像装置的上述移动方向大体直交的方向移动，同时，使另一方朝与上述一方的视野范围的移动方向相反的方向移动(权利要求4-7)。

另外，按照上述印刷电路板的定位方法，可容易而且正确地将形成于印刷基材的印刷电路板重合到金属模等基台上的规定位置，进而可高精度地进行印刷电路板的穿孔加工和切断加工等。

Claims

1.一种位置检测方法，将至少两个基准部位的像光学地分割成与每个该基准部位对应的多个像，由各摄像装置对这些分割获得的多个像进行摄像，对这些多个摄像数据分别进行图像处理从而检测出上述各基准部位的座标。

2.一种位置检测装置，具有将入射到入射口的至少两个基准部位的像光学地分割成与每个该基准部位对应的多个像并将这些分割获得的多个像分别向出射口引导的光学导向装置和多个分别对着上述出射口的摄像装置，通过分别对由这些多个摄像装置获得的摄像数据进行图像处理，从而检测出上述各基准部位的座标。

3.根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于：上述光学导向装置具有使入射到上述入射口的至少两个基准部位的像朝同一方向反射的第1反射装置、将由该第1反射装置反射的像分割成与每个上述基准部位对应的多个像并使该分割获得的多个像分别引导至不同的方向的光学分支装置、及反射由该光学分支装置分割的各像并将其引导至上述出射口的第2反射装置。

4.根据权利要求2或3所述的位置检测装置，其特征在于：通过使上述光学导向装置和上述摄像装置相对移动，使摄像获得的各基准部位的像的视野范围移动。

5.根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于：上述基准部位为两个，通过在与两个上述第2反射装置的配置方向大体直交的方向使上述光学导向装置与两个上述摄像装置相对移动，从而使两个上述视野范围朝接近离开的方向移动。

6.根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于：上述基准部位为两个，通过在与两个上述第2反射装置的配置方向大体平行的方向使上述光学导向装置与两个上述摄像装置相对移动，从而使两个上述视野范围中的一方朝与上述移动方向大体直交的方向移动，并使另一方朝与上述一方的视野范围的移动方向相反的方向移动。

7.根据权利要求5所述的位置检测装置，其特征在于：上述基准部位为两个，通过在与两个上述第2反射装置的配置方向大体平行的方向使上述光学导向装置与两个上述摄像装置相对移动，从而使两个上述视野范围中的一方朝与上述移动方向大体直交的方向移动，并使另一方朝与上述一方的视野范围的移动方向相反的方向移动。

8.一种使用权利要求1所述的位置检测方法或权利要求2所述的位置检测装置的印刷电路板的定位方法，其特征在于：分别检测基台上的至少两个基准部位的座标和与这些座标对应的印刷电路板上的多个座标，使上述基台与上述印刷电路板中的一方或双方移动，使上述印刷电路板上的上述基准部位与上述基台上的上述基准部位一致。