FR2743147A1

FR2743147A1 - Apparatus for visual testing of surface characteristics of reproduced articles, e.g. for verifying printed circuit boards

Info

Publication number: FR2743147A1
Application number: FR9515652A
Authority: FR
Inventors: Jean Philippe Sayag
Original assignee: ACEP France
Current assignee: ACEP France
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-04
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: FR2743147B1

Abstract

The verification apparatus includes a standard article (A) and an article reproduced from it (B) which are mounted side by side and correspondingly orientated on a support (2). The two video cameras (5,6) are located above the support (2) and directed to corresponding zones on the two articles. The support for the two articles (2) may be moved along two orthogonal axes manually or by using step by step motors (3x,3y). A computer (7) processes the video camera signals such that enlarged images of corresponding zones are shown side by side (a,b) on a screen (8).

Description

La présente invention concerne un appareil de contrôle visuel des caractéristiques de surface de pièces reproduites suivant un modèle de référence prédéterminé, utilisable notamment pour le contrôle de cartes de circuits imprimés. The present invention relates to an apparatus for visual control of the surface characteristics of parts reproduced according to a predetermined reference model, usable in particular for the control of printed circuit boards.

Dans de nombreux domaines industriels, il est courant, après une étape de fabrication finale de pièces d'un modèle prédéterminé, de procéder à un examen visuel de chacune de ces pièces afin de vérifier la qualité de la fabrication et notamment la précision des pièces obtenues et leur correspondance avec le modèle dont elles constituent une reproduction. Les appareils qui sont actuellement connus pour effectuer un tel contrôle visuel, comportent généralement une caméra vidéo braquée sur la pièce à vérifier, comportant un objectif permettant d'agrandir les zones des pièces observées, et un moniteur permettant d'afficher, sur son écran, l'agrandissement des zones observées.Dans le cas d'une application de l'appareil de contrôle à la vérification de cartes de circuits imprimés, le contrôle permet de vérifier que les composants appropriés sont bien implantés aux endroits corrects sur les différentes cartes et que les soudures ont été effectuées correctement. In many industrial fields, it is common, after a final stage of manufacturing parts of a predetermined model, to carry out a visual examination of each of these parts in order to check the quality of the manufacture and in particular the precision of the parts obtained. and their correspondence with the model of which they constitute a reproduction. The devices which are currently known for carrying out such a visual check generally include a video camera aimed at the part to be checked, comprising a lens making it possible to enlarge the areas of the parts observed, and a monitor making it possible to display, on its screen, the enlargement of the areas observed. In the case of an application of the control device to the verification of printed circuit boards, the control makes it possible to verify that the appropriate components are well installed in the correct locations on the different boards and that the welds have been carried out correctly.

Un but de la présente invention est de fournir un appareil de contrôle visuel du type précité qui permet à l'opérateur effectuant le contrôle d'apprécier très rapidement et très commodément si la pièce à vérifier présente bien toutes les caractéristiques désirées. An object of the present invention is to provide a visual control device of the aforementioned type which allows the operator carrying out the control to assess very quickly and very conveniently if the part to be checked has all the desired characteristics.

A cet effet, cet appareil de contrôle visuel des caractéristiques de surface de pièces reproduites conformément à un étalon de référence prédéterminé, notamment pour la vérification de cartes de circuit imprimé, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un support sur lequel sont montés et fixés, dans les mêmes positions relatives, l'étalon de référence et la pièce à vérifier, au moins une paire de caméras vidéo montées de manière à être dirigées respectivement vers les mêmes zones de l'étalon de référence et de la pièce à vérifier et à produire des signaux vidéo respectifs de référence et de mesure correspondant aux images captées par les deux caméras, des moyens pour provoquer un déplacement relatif, suivant au moins une direction, entre le support de l'étalon de référence et de la pièce à vérifier et la paire de caméras vidéo de manière à examiner simultanément des zones correspondantes sur l'étalon de référence et la pièce à vérifier, et un ordinateur à écran d'affichage auquel sont connectées les deux caméras vidéo, cet ordinateur comportant un moyen pour traiter séparément les signaux vidéo de référence et de mesure et pour afficher simultanément, dans deux parties distinctes de l'écran, des images agrandies des zones respectives de l'étalon de référence et de la pièce à vérifier examinées par les deux caméras, afin de permettre d'effectuer un contrôle visuel rapide et précis de chaque zone de la pièce à vérifier par une comparaison de son image avec l'image de la zone correspondante de l'étalon de référence qui se trouve à côté d'elle sur l'écran d'affichage. To this end, this apparatus for visual control of the surface characteristics of parts reproduced in accordance with a predetermined reference standard, in particular for the verification of printed circuit boards, is characterized in that it comprises at least one support on which are mounted and fixed, in the same relative positions, the reference standard and the part to be checked, at least one pair of video cameras mounted so as to be directed respectively to the same areas of the reference standard and of the part to be checked and producing respective reference and measurement video signals corresponding to the images captured by the two cameras, means for causing a relative displacement, in at least one direction, between the support of the reference standard and the part to be checked and the pair of video cameras so as to simultaneously examine corresponding zones on the reference standard and the p part to be checked, and a computer with a display screen to which the two video cameras are connected, this computer comprising means for separately processing the reference and measurement video signals and for simultaneously displaying, in two distinct parts of the screen, enlarged images of the respective zones of the reference standard and of the part to be checked examined by the two cameras, in order to allow a quick and precise visual control of each area of the piece to be checked by a comparison of its image with the image of the corresponding area of the reference standard next to it on the display screen.

Suivant une forme d'exécution avantageuse de l'invention, le support est constitué par une table sur laquelle sont montés et fixés l'étalon de référence et la pièce à vérifier, et la table support peut être déplacée suivant au moins une direction dans le champ d'observation des deux caméras vidéo. Cette table support peut être avantageusement déplacée suivant deux directions perpendiculaires l'une à l'autre. According to an advantageous embodiment of the invention, the support consists of a table on which are mounted and fixed the reference standard and the part to be checked, and the support table can be moved in at least one direction in the field of observation of the two video cameras. This support table can advantageously be moved in two directions perpendicular to each other.

Suivant une variante d'exécution, l'étalon de référence et la pièce à vérifier peuvent être placés et fixés sur deux supports respectifs indépendants, et des moyens sont alors prévus pour déplacer ces deux supports à la même vitesse et en phase, de telle façon qu'à chaque instant les deux caméras vidéo analysent les mêmes zones respectives de l'étalon de référence et de la pièce à vérifier. According to an alternative embodiment, the reference standard and the part to be checked can be placed and fixed on two independent respective supports, and means are then provided for moving these two supports at the same speed and in phase, in such a way that at each instant the two video cameras analyze the same respective areas of the reference standard and the part to be checked.

On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé qui est une vue en perspective schématique d'un appareil de contrôle visuel à deux caméras vidéo suivant la présente invention. An embodiment of the present invention will be described below, by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawing which is a schematic perspective view of a visual inspection apparatus with two video cameras according to the present invention .

Sur la figure unique du dessin, on peut voir que l'appareil de contrôle visuel suivant la présente invention est destiné à permettre à un opérateur d'effectuer une comparaison visuelle entre des zones agrandies d'un modèle ou étalon de référence A et une pièce B fabriquée en série et devant reproduire les caractéristiques de l'étalon de référence A. In the single figure of the drawing, it can be seen that the visual inspection apparatus according to the present invention is intended to allow an operator to carry out a visual comparison between enlarged areas of a model or reference standard A and a part. B manufactured in series and having to reproduce the characteristics of the reference standard A.

Dans la description qui va suivre, on considérera que l'étalon de référence A et la pièce à vérifier B sont tous les deux des cartes de circuit imprimé portant chacune un tracé conducteur prédéterminé et sur lesquelles sont fixés, en des endroits correspondants appropriés, divers composants tels que condensateurs, résistances, etc... Toutefois, il va de soi que l'appareil de contrôle pourrait être aussi utilisé pour la vérification de n'importe quel type de pièce.In the description which follows, it will be considered that the reference standard A and the part to be checked B are both printed circuit boards each carrying a predetermined conductive trace and on which are fixed, in appropriate corresponding places, various components such as capacitors, resistors, etc. However, it goes without saying that the control device could also be used to check any type of part.

Dans la forme d'exécution non limitative représentée sur le dessin, l'appareil suivant la présente invention comporte un bâti 1, représenté schématiquement, sur lequel est monté un support mobile 2 constitué par une table horizontale. Cette table support 2 peut être déplacée horizontalement suivant une direction, par exemple la direction X, ou bien encore deux directions orthogonales, suivant ìes directions X et Y. Les mouvements de la table 2, suivant les directions X et/ou Y, sont commandés par des dispositifs 3x et 3y, qui peuvent être des dispositifs de commande manuelle ou automatique. Dans ce dernier cas, les dispositifs 3x et 3y d'entraînement de la table support 2 sont avantageusement constitués par des moteurs pas à pas.Les mouvements suivant les directions X et Y peuvent être totalement libres, en étant laissés à la disposition de l'opérateur, ou bien ils peuvent être coordonnés de manière à déplacer automatiquement la table support 2 entre des positions prédéterminées, pour aller de l'emplacement d'un composant prédéterminé à l'emplacement d'un autre composant prédéterminé, grâce à une interface 4 reliée aux deux moteurs 3x et 3y et reprenant les données d'implantation automatique des composants. La carte A constituant l'étalon de référence et la carte B constituant la carte à vérifier sont placées et fixées sur la table 2 dans les mêmes positions relatives, c'est-à-dire des positions qui sont superposables par un mouvement -de translation. In the nonlimiting embodiment shown in the drawing, the apparatus according to the present invention comprises a frame 1, shown diagrammatically, on which is mounted a movable support 2 constituted by a horizontal table. This support table 2 can be moved horizontally in one direction, for example the direction X, or even two orthogonal directions, in the directions X and Y. The movements of table 2, in the directions X and / or Y, are controlled by 3x and 3y devices, which can be manual or automatic control devices. In the latter case, the devices 3x and 3y for driving the support table 2 are advantageously constituted by stepping motors. The movements in the directions X and Y can be completely free, being left at the disposal of the operator, or they can be coordinated so as to automatically move the support table 2 between predetermined positions, to go from the location of a predetermined component to the location of another predetermined component, by virtue of an interface 4 connected to the two motors 3x and 3y and incorporating the data for automatic installation of the components. Card A constituting the reference standard and card B constituting the card to be checked are placed and fixed on table 2 in the same relative positions, that is to say positions which are superimposable by a movement -of translation .

L'appareil de contrôle visuel comporte par ailleurs, audessus de la table support mobile 2, deux caméras vidéo à grossissement variable 5 et 6 montées sur une partie la du bâti 1. Les positions des deux caméras vidéo 5 et 6 sont réglables l'une par rapport à l'autre, l'une de ces caméras pouvant être fixe et l'autre étant réglable en position sur la partie la du bâti 1 ou bien encore les deux caméras 5 et 6 pouvant être toutes les deux réglables en position. Le montage est réalisé de telle façon qu'avant le début de chaque opération de vérification, les axes de visée 5a et 6a des caméras 5 et 6, matérialisés par l'émission de croix virtuelles au centre des images produites, soient dirigés vers les mêmes points de référence sur la carte étalon de référence A et sur la carte à vérifier B. The visual control device also comprises, above the mobile support table 2, two video cameras with variable magnification 5 and 6 mounted on a part 1a of the frame 1. The positions of the two video cameras 5 and 6 are adjustable one relative to the other, one of these cameras can be fixed and the other being adjustable in position on the part 1a of the frame 1 or even the two cameras 5 and 6 can both be adjustable in position. The assembly is carried out in such a way that before the start of each verification operation, the viewing axes 5a and 6a of the cameras 5 and 6, materialized by the emission of virtual crosses in the center of the images produced, are directed towards the same reference points on the reference standard card A and on the card to be checked B.

Les deux caméras vidéo 5 et 6 qui émettent respectivement des signaux vidéo de référence et de mesure, sont connectées à un ordinateur 7 comportant un écran d'affichage 8. Cet ordinateur comporte une carte vidéo permettant de traiter séparément les signaux vidéo de référence et de mesure et de reproduire les images correspondantes a et b prises par les deux caméras 5 et 6, dans deux parties distinctes de l'écran 8 de l'ordinateur. The two video cameras 5 and 6 which respectively transmit reference and measurement video signals are connected to a computer 7 comprising a display screen 8. This computer includes a video card making it possible to process the reference video signals and measure and reproduce the corresponding images a and b taken by the two cameras 5 and 6, in two separate parts of the screen 8 of the computer.

Le fonctionnement de l'appareil de contrôle visuel suivant la présente invention résulte clairement de la description qui précède. Une fois la carte étalon de référence
A et la carte à vérifier B placées dans des positions appropriées sur la table support mobile 2, en dessous des caméras 5 et 6 et dans leurs axes de visée, il suffit de déplacer successivement cette table support 2, dans les directions X et/ou Y, pour faire apparaître simultanément, dans les deux zones distinctes de l'écran d'affichage 8 de l'ordinateur 7, les images a et b produites respectivement par les caméras vidéo 5 et 6 et qui correspondent, en étant agrandies, aux zones correspondantes analysées par les deux caméras.L'opérateur peut alors aisément comparer, sur l'écran, les agrandissements des images des circuits imprimés et vérifier la qualité des soudures et la correspondance des composants dont les références sont autrement illisibles à l'oeil nu. Le travail de vérification de la qualité des cartes de circuit imprimé fabriquées B est donc grandement facilité et il peut être effectué d'une manière beaucoup plus sûre.The operation of the visual inspection apparatus according to the present invention clearly results from the foregoing description. Once the reference standard card
A and the card to be checked B placed in appropriate positions on the mobile support table 2, below the cameras 5 and 6 and in their viewing axes, it suffices to successively move this support table 2, in the directions X and / or Y, to display simultaneously, in the two distinct zones of the display screen 8 of the computer 7, the images a and b produced respectively by the video cameras 5 and 6 and which correspond, by being enlarged, to the zones analyzed by the two cameras. The operator can then easily compare, on the screen, the enlargements of the images of the printed circuits and check the quality of the soldering and the correspondence of the components whose references are otherwise illegible to the naked eye. The work of verifying the quality of the printed circuit boards B is therefore greatly facilitated and it can be carried out in a much safer manner.

Bien que dans la description qui précède, on ait indiqué que la carte étalon de référence A et la carte à vérifier B sont portées par un seul et même support mobile 2, on pourrait également envisager d'utiliser deux supports indépendants, à condition que ces deux support s se déplacent à la même vitesse et en phase, c'est-à-dire que les deux cartes A et B conservent la même position relative. Par ailleurs, les supports indépendants pourraient être animés de mouvements de rotation respectifs synchronisés au lieu de mouvements de translation. Although in the above description, it has been indicated that the reference standard card A and the card to be checked B are carried by one and the same mobile support 2, one could also consider using two independent supports, provided that these two supports move at the same speed and in phase, that is to say that the two cards A and B keep the same relative position. Furthermore, the independent supports could be driven by respective synchronized rotational movements instead of translational movements.

Suivant une variante, l'étalon de référence A et la pièce à vérifier B pourraient être montés dans des positions fixes et les deux caméras vidéo 5 et 6 seraient alors déplacées conjointement pour pouvoir être braquées, successivement, sur des zones correspondantes de l'étalon A et de la pièce B maintenues fixes. According to a variant, the reference standard A and the part to be checked B could be mounted in fixed positions and the two video cameras 5 and 6 would then be moved together so that they can be aimed, successively, at corresponding zones of the standard. A and of part B kept fixed.

L'appareil de contrôle visuel pourrait être également utilisé pour vérifier des caractéristiques de surface de pièces à trois dimensions. Dans ce cas, pour effectuer une vérification de pièces dans le sens de la hauteur, par rapport à un étalon de référence, l'appareil comporterait une paire de caméras vidéo disposées horizontalement et dirigées l'une vers l'étalon de référence et l'autre vers la pièce à vérifier. La vérification de la pièce s'effectuerait alors par un mouvement relatif vertical entre les deux caméras vidéo d'une part et l'étalon de référence et la pièce à vérifier d'autre part. The visual tester could also be used to check the surface characteristics of three-dimensional parts. In this case, to carry out a verification of parts in the height direction, compared to a reference standard, the apparatus would comprise a pair of video cameras arranged horizontally and directed one towards the reference standard and the another to the room to be checked. The verification of the part would then be carried out by a relative vertical movement between the two video cameras on the one hand and the reference standard and the part to be checked on the other hand.

Claims

1. Apparatus for visual control of the surface characteristics of parts (B) reproduced in accordance with a predetermined reference standard (A), in particular for the verification of printed circuit boards, characterized in that it comprises at least one support (2 ) on which are mounted and fixed, in the same relative positions, the reference standard (A) and the part to be checked (B), at least one pair of video cameras (5,6) mounted so as to be directed respectively to the same areas of the reference standard (A) and of the part to be checked (B) and to produce respective reference and measurement video signals corresponding to the images captured by the two cameras, means (3x, 3y) to cause a relative displacement, in at least one direction, between the support (2) of the reference standard (A) and of the part to be checked (B) and the pair of video cameras (5,6) so as to simultaneously examine corresponding areas ntes on the reference standard (A) and the part to be checked (B), and a computer (7) with display screen (8) to which the two video cameras (5,6) are connected, this computer comprising a means for separately processing the reference and measurement video signals and for simultaneously displaying, in two separate parts of the screen (8), enlarged images (a, b) of the respective areas of the reference standard (A) and of the part to be checked (B) examined by the two cameras (5,6), in order to allow a quick and precise visual control of each zone of the part to be checked (B) by a comparison of its image (b ) with the image (a) of the corresponding area of the reference standard (A) which is next to it on the display screen (8).

2. Apparatus according to claim 1 characterized in that the support (2) consists of a table on which are mounted and fixed the reference standard (A) and the part to be checked (B), and the support table (2 ) can be moved, by drive means (3x, 3y), following at least one direction in the field of observation of the two video cameras (5,6).

3. Apparatus according to claim 2 characterized in that it comprises an interface (4) connected to automatic drive means for moving the support table (2) between predetermined positions.

4. Apparatus according to any one of claims 2 or 3 characterized in that the support table (2) can be moved in two directions (X, Y) perpendicular to one another.

5. Apparatus according to claim 1 characterized in that the reference standard (A) and the part to be checked (B) are placed and fixed on two respective independent supports, and means are then provided to move these two supports to the same speed and phase, so that at each instant the two video cameras analyze the same respective areas of the reference standard (A) and the part to be checked (B).

6. Apparatus according to claim 1 characterized in that the reference standard (A) and the part to be checked (B) are mounted in fixed positions and the two video cameras (5) and (6) are moved together to be able be pointed, successively, on corresponding zones of the standard (A) and of the part (B) kept fixed.