CN1828217B - 自动光学检测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种自动光学检测系统，包括：用于提供检测对象的装载器；视觉检测组件，其用于检测装载器所提供的检测对象的表面；标记单元，其用于在检测对象上连续形成的挠性PCB单元中被视为劣质的挠性PCB单元上作劣质产品标记；以及用于卸载已被检测的检测对象的卸载器。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动光学检测系统。更具体地说，本发明涉及这样一种自动光学检测系统和方法，用于对上面连续形成有挠性印制电路板(PCB)单元的膜式或带式检测对象的外观进行自动光学检测。
背景技术
印制电路板(PCB)是用于制造存储器或液晶显示器(LCD)的驱动集成电路等半导体器件的主要组成部分。近来，随着半导体器件朝更小尺寸和更轻重量发展的趋势，膜式或带式挠性PCB被广泛地使用。挠性PCB包括例如卷带自动结合(TAB)板和薄膜覆晶(COF)板。通过曝光、显影和蚀刻等工艺将精细的电路图案形成在板上。因此，制造者应该在发运送输挠性PCB之前进行外观检测，以检测挠性PCB的涂敷区、其中包含了半导体晶片的内引线区和阻焊剂区。
即，用于半导体IC的挠性PCB的制造者可以通过对前述检测项目的有效检测来提高成品率和加强质量管理。
这种常规的自动光学检测系统存在漏检测现象(劣质产品被当作优质产品)或者由外来物质或灰尘引起的过检测现象(正常的优质产品被当作劣质产品)。特别是，如果发生过检测现象，优质产品被自动废弃，因此明显地降低了产品成品率。所以，制造者的利润降低。由于膜式或带式PCB的制造者采用的常规自动光学检测系统仅仅通过透射光或仅仅通过反射光来获取图像，因此，经常会由于所获得图像中包含的外来物质和灰尘而引起过检测现象。
虽然发生了过检测现象，常规自动光学检测系统仍然继续进行检
测。经由该检测被视为劣质产品的PCB由劣质产品处理单元打孔或作标记。因此，由于外来物质或灰尘，它们被过检测为劣质产品。此外，常规自动光学检测系统不能避免根据其检测结果将正常的优质PCB当作劣质PCB处理。
常规自动光学检测系统很难在有限的空间内安装多个摄像机。因此，限制了所安装的摄像机的数量。为了安装附加的摄像机，系统应当具有更大尺寸以提供附加的摄像机的安装空间。
在常规自动光学检测系统中，将膜上的检测区域连续地交叉或纵向均等分段之后进行检测。在这种情况下，使用具有相同视角的摄像机。一般地，检测项目所要求的检测质量互不相同。然而，如果使用具有相同视角的摄像机，则实际的检测质量可能低于或高于检测项目所要求的检测质量。
发明内容
本发明的示例性实施例涉及一种自动光学检测系统和方法，用于检测上面连续形成有挠性印制电路板(PCB)单元的检测对象。在一个示例性实施例中，该自动光学检测系统包括：用于提供检测对象的装载器；视觉检测组件，其用于检测装载器所提供的检测对象的表面；以及用于卸载已被检测的检测对象的卸载器。该视觉检测组件包括多个对检测对象的表面进行拍摄的图像拾取部件。该图像拾取部件具有不同的视觉范围。所述图像拾取部件设有分别对应于所述检测对象的检测项目的视觉范围，所述检测对象的检测项目包括从由所述检测对象的输送基准孔、内引线区、图案涂敷区和阻焊剂区组成的组中选择的至少两个项目
在一个示例性的实施例中，自动光学检测方法包括以下步骤：由装载器提供检测对象的步骤；对装载器所提供的检测对象的表面进行检测的初级视觉检测步骤；以及卸载已被检测的检测对象的步骤。所述初级视觉检测步骤包括这样一个步骤，该步骤中，图像拾取部件以分别对应于检测项目的视觉范围(检测区域)对检测对象进行拍摄。
附图说明
图1是根据本发明的自动光学检测系统的框图。
图2是图1所示的自动光学检测系统的结构图。
图3是初级视觉检测组件的结构图。
图4是图3所示的初级视觉检测组件的支架的放大图。
图5显示了具有不同视觉范围(检测区域)并对检测对象进行拍摄的图像拾取部件。
图6是根据本发明使用自动光学检测系统的检测方法的流程图。
具体实施方式
下面参考附图更加充分地描述本发明，附图中示出了优选的实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，并不限于这里所说明的实施例。更确切地说，提供这些实施例是为了更充分彻底地公开，并将本发明的范围完整地传递给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚说明，放大了区和层的厚度。全文中，相同的附图标记表示相同的元件。
参考图1和图2，自动光学检测系统100包括多个线扫描摄像机、面扫描摄像机和彩色摄像机，用于自动检测上面连续形成有挠性PCB单元(图5中的12)的膜式或带式检测对象10。在图1中，符号 
表示检测对象的传送路径，符号‘→’表示信号传输。
自动光学检测系统100包括进给辊(装载器)102、初级视觉检测组件110、二级视觉检测组件150、标记单元160和卷绕辊(卸载器)106。在装载器102中，检测对象卷绕在卷轴104上。经由导向辊105，向初级视觉检测组件110的圆形传递单元提供由装载器102传送的检测对象10。该检测对象经由初级视觉检测组件110、二级视觉检测组件150和标记单元160卷绕在卸载器106的卷轴108上。
参考图2、图3和图4，初级视觉检测组件110包括圆形传递单元
112和四个图像拾取部件120a-120d，这四个图像拾取部件具有不同的视觉范围(检测区域或图像拾取区域)并对检测对象10进行拍摄。图像拾取部件120a-120d被布置成具有分别对应于检测对象10的检测项目的视觉范围。或者，图像拾取部件120a-120d可以具有相同的视觉范围。
圆形传递单元112包括用于支撑检测对象10的支架114。沿径向布置支架114以便沿着圆形路径传送检测对象10。所述“圆形路径”可以是弧形路径或者向上凸起的路径。每个支架114包括一对彼此分隔开的支架辊116。由于检测对象10沿着圆形路径传送，因此，初级视觉检测组件110具有比直线路径更长的传送路径。所以，可以安装大量的摄像机而不会相互干扰。一般地，利用固定托架“a”和用于调节摄像机位置的调节部件“b”来安装摄像机。因此，需要比摄像机尺寸宽得多的安装空间。
图像拾取部件120a-120d布置在圆形传递单元112的周围。图像拾取部件120a包括摄像机122a和两个照明部件124；图像拾取部件120b包括摄像机122b和两个照明部件124；图像拾取部件120c包括摄像机122c和两个照明部件124；以及图像拾取部件120d包括摄像机122d和两个照明部件124。每个照明部件124具有用于将透射光照射到检测对象10的透射照明装置124a和用于将反射光照射到检测对象10的反射照明装置124b。根据检测项目的特性，可以选择性地使用透射光和反射光中的任一个。透射照明装置124a安装在支架114上，经由一对支架辊116之间的缝隙将透射光照射到检测对象10。反射照明装置124b安装在摄像机与检测对象10之间，将反射光照射到检测对象10。将摄像机安装得垂直于所述“圆”的切线，且该摄像机可以是线扫描摄像机。
例如由于挠性PCB单元的内引线的弯曲、阻焊剂区的位置偏离、针孔以及输送基准孔的破裂等原因造成检测质量下降时，照射透射光
而不是反射光以用于防止检测质量的下降或者用于提高检测质量。另一方面，例如由于挠性PCB单元的引线/图案涂敷区的表面问题(如污迹、划痕和外来物质等)、阻焊剂的表面问题以及输送基准孔的表面问题等原因造成检测质量下降时，照射反射光而不是透射光以用于防止检测质量的下降或用于提高检测质量。
下面示出的是可以通过透射光和反射光最明确地检测出来的问题类型。
<透射光>
摄像机1---TAB产品的内引线的弯曲
摄像机2---阻焊剂区的位置偏离和针孔
摄像机3---输送基准孔的破裂、阻焊剂区的位置偏离和针孔
<反射光>
摄像机1---COF的内引线/图案涂敷区的表面问题(污迹、划痕和外来物质等)
摄像机2---图案涂敷区的表面问题(污迹、划痕和外来物质等)
摄像机3---阻焊剂的表面问题(外来物质、针孔等)、图案涂敷区的表面问题(污迹、划痕和外来物质等)以及输送基准孔的表面问题
如上所述，初级视觉检测组件110选择性地使用反射光或透射光以准确地检测各种类型的问题。由于自动光学检测系统100根据检测项目的特性选择性地使用透射光或反射光，因此可以提高检测质量。
下面详细描述图像拾取部件120a-120d。
如图3和图5所示，第一图像拾取部件120a的第一摄像机122a对挠性PCB单元12的内引线区进行拍摄以便检测内引线的弯曲、污迹、划痕和外来物质。第二图像拾取部件120b的第二摄像机122b对挠性
PCB单元12的图案涂敷区和阻焊剂区进行拍摄以便检测图案涂敷区的表面(污迹、划痕和外来物质)、阻焊剂区的针孔和划痕的位置偏离。第三图像拾取部件120c的第三摄像机122c对检测对象10的宽度进行拍摄以便检测阻焊剂区的针孔、划痕位置和位置偏离以及输送基准孔的破裂。
下面示出了各个摄像机的检测项目和该检测项目的使用实例。
(1)摄像机1(视觉范围：25mm)
*使用透射光检测TAB产品检测项目中的内引线的弯曲
*在COF的情况下使用反射光检测内引线的表面(污迹、划痕、外来物质等)
(2)摄像机2(视觉范围：35mm)
*使用反射光检测图案涂敷区的表面(污迹、划痕、外来物质等)和阻焊剂区(针孔、划痕、位置偏离等)
*根据产品和客户的检测标准，可以使用透射光
(3)摄像机3(视觉范围：50mm)
*使用反射光检测阻焊剂区(针孔、位置偏离等)和输送基准孔(孔的破裂等)
*根据检测对象和用户的检测标准，可以使用反射照明装置或透射照明装置
*参考第二摄像机的图像(图像数据)，建议使用用于防止外来物质所造成的过检测现象的新颖性检测方法。
第四图像拾取部件120d的第四摄像机122d具有与第一摄像机122a相同的视觉范围。但是，第四图像拾取部件120d使用与第一图像拾取部件120a不同的照明装置来获取图像。例如，当第一图像拾取部件120a使用反射照明装置对挠性PCB单元的内引线进行拍摄时，第四
图像拾取部件120d使用透射照明装置对上述内引线进行拍摄。
可根据用户的需求选择性地安装第四图像拾取部件120d。第四图像拾取部件120d被构造成对上述摄像机所拍摄的视觉范围(检测区域)中的重要检测区再次拍摄。
优选的是，调节检测对象的传输速度使其达到第一至第三摄像机中具有最窄视觉范围的第一摄像机120a的图像获取速度。优选地，根据已被调节的检测对象的传输速度，调节第二摄像机120b和第三摄像机120c的图像获取速度(使其下降)。如上所述，两个摄像机122a和122d分别使用透射照明装置和反射照明装置对相同的检测区域进行拍摄，比较所拍摄图像的特性，从而提高检测质量。
参考图1和图2，将初级视觉检测组件110的摄像机所拍摄的图像(图像数据)提供给图像处理器140。图像处理器140是基于自动光学检测对一般操作进行控制和处理的典型计算机系统。图像处理器140从摄像机接收图像，用于检测各种检测项目。
图像处理器140通过使用各个摄像机所提供的每个视觉范围(每个检测区域)的图像来检测各种检测项目，并将检测结果汇总，以此测定整个挠性PCB单元是优质的还是劣质的。
图像处理器140包括第一、第二、第三和第四处理单元142a、142b、142c和142d。第一处理单元142a通过使用通过第一摄像机122a和第四摄像机122d所拍摄的图像来检测挠性PCB单元12的内引线的弯曲、污迹、划痕和外来物质。第二处理单元142b通过第二摄像机122b所拍摄的图像来检测挠性PCB单元12的图案涂敷区的表面(污迹、划痕和外来物质)、阻焊剂区的针孔和划痕位置偏离。第三处理单元142c通过第三摄像机122c所拍摄的图像来检测挠性PCB单元12的阻焊剂区的表面(针孔、划痕位置、变形等)和基准孔的破裂。第四处理单
元142和最终处理单元144将在下面与二级视觉检测组件150一起说明。
二级视觉检测组件150最终对初级视觉检测组件110所检测的检测对象进行拍摄，以便检测该检测对象是优质的还是劣质的。二级视觉检测组件150包括面扫描摄像机152和彩色摄像机154。二级视觉检测组件150是可选择的部件，可以根据用户的需求增加或省去。
面扫描摄像机152通过面扫描和反射照明装置获取挠性PCB单元12的阻焊剂区的图像。将所获取的图像提供给第四处理单元142d，并通过第四处理单元142d检测该阻焊剂区。面扫描摄像机152主要用于获取TAB挠性PCB单元而不是COF挠性PCB单元的图像。由于TAB挠性PCB单元(特别是阻焊剂区)一般比COF挠性PCB单元更厚，因此，光很难透射TAB挠性PCB单元。所以，检测阻焊剂表面上的外来物质的可靠性相当低。为了克服上述缺陷，借助于面扫描摄像机152、使用反射照明装置153来检测在检测物体(特别是TAB型挠性PCB单元)的阻焊剂区表面上的外来物质。这样，可以提高检测可靠性。
彩色摄像机154检测由初级视觉检测组件和面扫描摄像机先前所获取的图像，并获取被视为劣质部分的彩色图像。将该彩色图像提供给图像处理器140的最终处理单元144。最终处理单元144在监视器146上显示该彩色图像和被视为劣质部分的图像。用户(或操作者)将所显示的两个图像相互比较，然后通过输入装置148输入该单元是优质的还是劣质的。
标记单元160在所检测的挠性PCB单元中每个被确认为劣质的挠性PCB单元上作劣质产品标记。该标记单元160由图像处理器控制。
下面详细描述对上面连续形成有挠性PCB单元的检测对象进行检测的方法。
参考图1、图2和图6，从装载器102输送的检测对象10经由导向辊105传输给初级视觉检测组件110的圆形传递单元(S210)。
在初级视觉检测组件110中，按顺序实施第一、第二和第三处理步骤和双拍摄步骤(S220)。第一处理步骤S222包括步骤S222a和步骤S222b，在步骤S222a中，第一摄像机122a对挠性PCB单元12的内引线区(第一检测区域)进行拍摄，在步骤S222b中，第一处理单元142a通过使用第一摄像机122a所拍摄的图像来测定挠性PCB单元12的内引线的弯曲、污迹、划痕和外来物质。
第二处理步骤S224包括步骤S224a和步骤S224b，在步骤S224a中，第二摄像机122b对挠性PCB单元12的图案涂敷区和阻焊剂区进行拍摄，在步骤S224b中，通过使用第二摄像机122b所拍摄的图像来检测图案涂敷区的表面(污迹、划痕和外来物质)，并测定阻焊剂区的针孔和划痕位置偏离。
第三处理步骤S226包括步骤S226a和步骤S226b，在步骤S226a中，第三摄像机122c对检测对象10的宽度进行拍摄，在步骤S226b中，第三处理单元142c通过使用第三摄像机122c所拍摄的图像来测定阻焊剂的表面(针孔、划痕位置、变形等)以及输送基准孔的破裂。
双拍摄步骤S228包括步骤S228a和步骤S228b，在步骤S228a中，第四摄像机122d对第一摄像机122a所拍摄的相同视觉范围(检测区域)进行拍摄，在步骤S228b中，第一处理单元142a通过使用第四摄像机122d所拍摄的图像来测定挠性PCB单元12的内引线的弯曲、污迹、划痕和外来物质。注意，第四摄像机122d使用与第一摄像机122a不同的照明装置。已经由初级视觉检测组件110进行过初级视觉检测的检测对象，被传送到二级视觉检测组件150。在二级视觉检测组件150的检测步骤S230中，实施扫描处理步骤S232和最终处理步骤S234。
扫描处理步骤S232包括步骤S232a和步骤S232b，在步骤S232a中，面扫描摄像机152借助于面扫描和反射照明装置对挠性PCB单元12的阻焊剂区进行拍摄，在步骤S232b中，第四处理单元142d检测阻焊剂区。
最终处理步骤S234包括步骤S234a、步骤S234b和步骤S234c，在步骤S234a中，彩色摄像机154检测先前的步骤所拍摄的图像(由初级视觉检测组件110和面扫描摄像机152拍摄)，并获取被视为劣质部分的彩色图像，在步骤S234b中，将该彩色图像和被视为劣质部分的图像显示在监视器146上，而且，在步骤S234c中，用户(或操作者)将所显示的两个图像相互比较，然后通过输入装置148输入该挠性PCB单元12是优质的还是劣质的。
标记单元160在最终被测定为劣质的挠性PCB单元上作劣质产品标记(S240)。经过劣质检测的PCB单元被卷绕在卸载器106上(S250)。
根据上述的自动光学检测系统，提高了检测质量，并安装了大量的摄像机而不会相互干扰。此外，可以防止漏检测或者过检测现象，从而提高检测可靠性、产品成品率和利润。
虽然结合附图中所示的本发明实施例已经描述了本发明，但是本发明并不限于此。显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种替换、修改和改变，而没有脱离本发明的范围和精神。
Claims (18)
1.一种自动光学检测系统，用于检测上面连续形成有挠性印制电路板单元的检测对象，该自动光学检测系统包括：
用于提供检测对象的装载器；
初级视觉检测组件，用于检测装载器所提供的检测对象的表面；以及
用于卸载已被检测的检测对象的卸载器，
其中，所述初级视觉检测组件包括多个对所述检测对象的表面进行拍摄的图像拾取部件，
每个所述图像拾取部件包括摄像机，使得所述自动光学检测系统至少包括第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机，
其中，第一摄像机，用于拍摄内引线区，以便检测所述挠性印制电路板单元的内引线的弯曲、污迹、划痕和外来物质；
第二摄像机，用于拍摄所述挠性印制电路板单元的图案涂敷区和阻焊剂区，以便检测图案涂敷区的表面问题、阻焊剂区的针孔和划痕位置偏离，所述图案涂敷区的表面问题为污迹、划痕以及外来物质；以及
第三摄像机，用于拍摄所述检测对象的宽度，以便检测所述挠性印制电路板单元的阻焊剂区的针孔、划痕位置和偏离及输送基准孔的破裂，
这些图像拾取部件具有不同的视觉范围，分别对应于所述检测对象的检测项目。
2.如权利要求1所述的自动光学检测系统，其中，每个所述图像拾取部件进一步包括：
用于将光照射到所述检测对象的照明单元，
其中，照明单元具有用于将透射光照射到所述检测对象的透射照明装置和用于将反射光照射到所述检测对象的反射照明装置中的至少一个。
3.如权利要求1所述的自动光学检测系统，其中，所述初级视觉检测组件进一步包括图像处理器，
其中，所述图像处理器包括：
第一处理单元，用于通过使用所述第一摄像机拍摄的图像来测定所述挠性印制电路板单元的内引线的弯曲、污迹、划痕和外来物质中的至少一项；
第二处理单元，用于通过使用所述第二摄像机拍摄的图像来测定所述挠性印制电路板单元的图案涂敷区的表面问题、阻焊剂区的针孔或划痕位置偏离中的至少一项，所述图案涂敷区的表面问题为污迹、划痕以及外来物质；以及
第三处理单元，用于通过使用所述第三摄像机拍摄的图像来测定所述挠性印制电路板单元的阻焊剂区的表面问题与输送基准孔的破裂中的至少一项，所述阻焊剂区的表面问题为针孔、划痕位置以及变形。
4.如权利要求1所述的自动光学检测系统，其中，在所述图像拾取部件中，两个图像拾取部件分别使用反射光和透射光以相同的视觉范围来获取各类问题情况下的图像。
5.如权利要求1所述的自动光学检测系统，其中，所述初级视觉检测部件进一步包括：
用于沿着圆形路径传递所述检测对象的圆形传递单元，
其中，所述图像拾取部件拍摄沿着所述圆形路径传递的所述检测对象的表面。
6.如权利要求5所述的自动光学检测系统，其中，所述圆形传递单元包括：
用于支撑所述检测对象以防止该检测对象弯曲或变长的支架，该支架设置得沿着所述圆形路径的径向，以便沿着圆形传递所述检测对象。
7.如权利要求6所述的自动光学检测系统，其中，每个所述图像拾取部件进一步包括用于将光照射到所述检测对象的照明部件；
所述支架包括一对彼此分隔开的支架辊；而且
所述照明部件包括透射照明装置，用于经由一对支架辊之间的缝隙将光照射到所述检测对象。
8.如权利要求1所述的自动光学检测系统，进一步包括：
二级视觉检测组件，用于最终拍摄由所述图像拾取部件拍摄过的所述检测对象，以便检测该检测对象是优质的还是劣质的。
9.如权利要求8所述的自动光学检测系统，其中，所述二级视觉检测组件包括通过面扫描对所述检测对象进行拍摄的面扫描摄像机。
10.如权利要求9所述的自动光学检测系统，其中，所述二级视觉检测组件进一步包括彩色摄像机，用于通过使用所述初级视觉检测组件或所述面扫描摄像机拍摄的图像来获取被视为劣质部分的彩色图像；而且
图像处理器在监视器上显示被所述初级或二级视觉检测组件视为劣质部分的图像以及由所述彩色摄像机获取的彩色图像，以便基于所显示的两个图像来测定所述检测对象是优质的还是劣质的。
11.如权利要求2所述的自动光学检测系统，其中，所述摄像机是线扫描摄像机。
12.如权利要求1所述的自动光学检测系统，进一步包括：
标记组件，用于在所述检测对象上形成的挠性印制电路板单元中被视为劣质的挠性印制电路板单元上作劣质产品标记。
13.一种自动光学检测方法，用于检测上面连续形成有挠性印制电路板单元的检测对象，该自动光学检测方法包括：
由装载器提供检测对象的步骤；
检测装载器所提供的检测对象的表面的初级视觉检测步骤；以及
卸载已被检测的检测对象的步骤，
其中，所述初级视觉检测步骤包括以下步骤：
第一处理步骤，即，通过线扫描对所述挠性印制电路板单元的内引线区进行拍摄，以便测定所述挠性印制电路板单元的内引线的弯曲、污迹、划痕和外来物质中的至少一项；
第二处理步骤，即，对所述挠性印制电路板单元的图案涂敷区和阻焊剂区进行拍摄，以便测定图案涂敷区的表面问题、阻焊剂区的针孔和划痕位置偏离中的至少一项，所述图案涂敷区的表面问题为污迹、划痕以及外来物质；以及
第三处理步骤，该步骤中，第三摄像机通过线扫描对所述检测对象的宽度进行拍摄，以便测定阻焊剂区的表面问题和输送基准孔的破裂中的至少一项，
这里，所述阻焊剂区的表面问题包括针孔、划痕位置和变形中的至少一项，
所述初级视觉检测步骤中，图像拾取部件以分别对应于检测项目的视觉范围拍摄所述检测对象，
其中，所述图像拾取部件设有分别对应于所述检测对象的检测项目的视觉范围。
14.如权利要求13所述的自动光学检测方法，其中，所述初级视觉检测步骤中，至少两个图像拾取部件分别使用反射光和透射光对所述检测对象的相同检测区域进行拍摄，以便比较和检测图像特性。
15.如权利要求13所述的自动光学检测方法，进一步包括二级视觉检测步骤，该步骤中，对已被所述初级视觉检测步骤中的图像拾取部件拍摄过的所述检测对象进行第二次拍摄，以便测定该检测对象是优质的还是劣质的。
16.如权利要求15所述的自动光学检测方法，其中，所述二级视觉检测步骤包括面扫描处理步骤，该步骤中，通过面扫描对所述挠性印制电路板单元进行拍摄，以计算该挠性印制电路板单元的检测结果。
17.如权利要求15所述的自动光学检测方法，其中，所述二级视觉检测步骤进一步包括最终处理步骤，该步骤中，显示被所述初级视觉检测步骤和所述面扫描处理步骤视为劣质部分的图像以及从被视为劣质部分获得的彩色图像，以便测定所述挠性印制电路板单元是优质的还是劣质的。
18.如权利要求13所述的自动光学检测方法，进一步包括：
标记步骤，即，在所述检测对象上形成的挠性印制电路板单元中被视为劣质的挠性印制电路板单元上作劣质产品标记。
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