KR19980039100A - 부품의 클린칭 방향을 이용한 미삽 검사장치 및 방법 - Google Patents

부품의 클린칭 방향을 이용한 미삽 검사장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

부품의 클린칭 방향을 이용한 미삽 검사장치및 방법에 관한 것으로, 상기 PCB의 영상을 읽어들여 디지탈 데이타로 변환하는 스캐너와, 상기 스캐너로부터 디지탈 데 이타를 입력받아 저장하는 메모리부와, 상기 PCB의 영상데이타를 입력받아 화면에 표시하는 모니터와, 사용자등으로부터 데이타및 명령 등을 입력받는 입력수단과, 상기 PCB에 삽입될 부품의 정보를 저장하는 부품 정보 데이타 베이스와, 사전에 작성된 수치제어 데이타에서 각 홀에 삽입된 부품의 클린칭 방향 데이터를포함하는 미삽검사용 데이터베이스를 저장하는 미삽검사용 데이터베이스와, 상기 스캐너로 부터 상기 PCB의 영상데이타를 입력받아 홀 정보를 추출하고 상기 미삽 검사용 데이터 베이스에서 각 홀에 삽입된 부품의 클린칭 방향을 읽어들여 홀의 외곽선 중에서 상기 클린칭 방향에서 밝기의 변화를 검사하여 그 밝기의 여부에 따라 부품의 삽입상태를 판단하는 제어부를 구비하여 리드의 클린칭 방향에서 홀의 외곽선에 밝기의 변화가 있는지를 판단하여 삽입상태를 검사함으로써 인접하는 리드의 간섭에 의한 오판을 방지할 수 있다.

Description

부품의 클린칭 방향을 이용한 미삽 검사장치 및 방법
본 발명은 부품의 클린칭 방향을 이용한 미삽 검사장치및 방법에 관한 것으로, 특히 홀의 외곽선 중에서 상기 클린칭 방향에서 밝기의 변화를 검사하여 그 밝기의 여부에 따라 부품의 삽입상태를 판단하는 부품의 클린칭 방향을 이용한 미삽검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
전자 제품의 생산에서 프린트 기판에 부품을 삽입하는 것은 오래전 부터 자동화를 시도해 왔고 현재에는 보편화되어 있다. 이러한 자동 삽입과정을 살펴보면 다음과 같다.
(1)최초에 전기 회로도를 작성한다.
(2)전기 회로도를 기초로 프린트 기판의 패턴을 만든다.
(3)프린트 기판의 패턴으로 프린트 기판을 제작하고 제조및 조립을 위한 부품 데이타를 작성한다.
(4)프린트 기판의 패턴을 이용하여 부품의 장착위치및 장착 부품, 장착방향등에 대한 정보를 추출하여 각 장비에 맞는 수치 제어(Numeric Control) 데이타로 변환한다.
(5)수치 제어 데이타를 자동 삽입기에 입력하고 제작된 프린트 기판 및 필요 부품을 공급하여 자동 삽입을 수행하여 프린트 기판을 조립한다.
(6)자동 삽입이 끝난 프린트 기판을 자동 납땜기를 이용하여 부품을 납땜 조립하여 프린트 기판을 완성한다.
상기와 같은 PCB를 제작하는 과정에서 작업능률에 결정적인 영향을 미치는 과정은 부품의 미삽여부를 검사하는 과정이다. 위에서 언급한 일련의 과정에서 자동삽입이 끝난 PCB를 납땜하기 전에 부품의 삽입상태를 검사하여 삽입되지 않거나 잘못 삽입된 부품을 찾아내어 그 상태를 고쳐주지 않으면 납땜작업을마친 이후에 시행되는 전기검사에서 오류로 판정된 PCB는 그 전체를 버려야하기 때문에 그때까지의 작업공정이 낭비되고, 그 PCB에 사용된 부품과 자재를 버려야하는 등의 손실이 크다.
따라서, 부품 삽입 직후에 삽입오류를 발견하는 것이 필수적이다. 그러나 종래의 미삽검사는 인간의 시각을 이용한 목시검사외에 별로 신통한 검사방법이 없었으며, 이러한 목시검사는 인간의 시각을 이용하기 때문에, 인간인 작업자의 심리상태에 따라 제품의 품질이 변동을 할 수 있으며, 작업 속도와 시간이 작업자의 숙련도에 달려 있고 숙련된 작업자를 구하기가 어려우며 숙련될 동안 상당한 시간이 필요하다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 시각 검사장치를 이용하여 삽입전의 프린트 기판을 촬영하여 홀을 검출하고, 외곽선의 길이와 외곽선의 지름을 계산하 각 홀의 각 등급에 해당하는 외곽선 길이와 지름 길이를 비교하여 홀에 부품이 삽입되었는지의 여부를 판단하거나, 각 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값과 최소값을 계산하여 그 비율이 기준범위를 만족하는 경우에 홀로 판단하여 미삽 오류를 검사하는 과정을 실행한다.
그러나, 홀과 홀이 인점하여 절단되어 클린치된 리드선이 서로 근접하는 경우, 그 서로 근접한 리드선을 카메라로 찍어 그 영상을 얻어 화상 처리과정으로 처리하여 보면 두 리드선은 하나의 리드선으로서 판단되므로 정확한 미삽검사를 할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 리드선의 클린치 방향을 고려하여 미삽검사를 실행하는 부품의 클린칭 방향을 이용한 미삽 검사장치및 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 장치는 PCB의 영상을 읽어들여 디지탈 데이타로 변환하는 스캐너와, 상기 스캐너로부터 디지탈 데이타를 입력받아 저장하는 메모리부와, 상기 PCB의 영상 데이타를 입력받아 화면에 표시하는 모니터와, 사용자 등으로 부터 데이타 및 명령 등을 입력받는 입력수단과, 상기 PCB에 삽입될 부품의 정보를 저장하는 부품정보 데이타베이스와, 사전에 작성된 수치제어 데이타에서 각 홀에 삽입된 부품의 클린칭 방향 데이터를 포함하는 미삽검사용 데이터베이스를 저장하는 미삽검사용 데이터베이스와, 상기 스캐너로 부터 상기 PCB의 영상데이타를 입력받아 홀 정보를 추출하고 상기 미삽 검사용 데이터 베이스에서 각 홀에 삽입된 부품의 클린칭 방향을 읽어들여 홀의 외곽선 중에서 상기 클린칭 방향에서 밝기의 변화를 검사하여 그 밝기의 여부에 따라 부품의 삽입상태를 판단하는 제어부를 구비한다.
본 발명에 의한 방법은 이송 콘베어를 제어하여 검사할 PCB를 스캐너에 올려 놓아 상기 검사할 PCB의 영상을 스캔하여 입력받은 PCB의 영상을 처리하여 홀 정보를 추출하는 단계와, 메모리부에 저장해 놓은 미삽 검사용 데이타 베이스를 읽어들이고, 상기 PCB에서 두 개의 기준홀을 검색하여 각 홀의 데이타 베이스를 PCB 에 맞게 재조정하는 단계와, 상기 PCB의 홀의 외곽선 길이를 산출하여 데이터 베이스에서 읽어들인 외곽선 길이와의 비가 주어진 범위를 만족하는지를 검사하고, 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값 Dmax와 최소값 Dmin를 계산하여 그 비율이 다음의 정해진 범위를 만족하는지를 검사하는 단계와,
0.75≤Dmin/Dmax≤1.5
홀의 중심에서 동심원을 그리면서 밝기를 검사하고, 상기 미삽검사용 데이터베이스에서 읽어들인 리드 방향의 주변에서 밝기의 변화가 있는지를 검사하여리드 방향의 주변에서 밝기의 변화가 있으면 삽입양호로 판정하고, 밝기의 변화가 없으면 삽입불량으로 판정하는 단계를 구비한다.
도 1은 본 발명에 의한 미삽 검사장치의 구성을 보이는 블록도이다.
도 2(a)-(d)는 각 부품별, 장비별로 리드선이 클린칭되는 방향이다.
도 3은 자동 삽입장비가 부품을 삽입한 후에 그 리드선을 클린칭하는 방향이다.
도 4는 본 발명에 의한 미삽 검사용 데이타 베이스 생성방법을 보이는 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명에 의한 프린트 기판 미삽 검사장치의 제어방법을 보이는 플로우 차트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제어부 2 : 메모리부
3 : 스캐너 4 : 모니터
5 : 입력수단 7 : 미삽검사 데이타 베이스
8 : 부품 정보 데이타 베이스
이하 본 발명을 도면을 참고로하여 상세히 설명한다.
도 1에 본 발명에 의한 미삽 검사장치의 구성을 보이는 블록도가 도시된다.
본 발명에 의한 장치는 PCB의 영상을 읽어들여 디지탈 데이타로 변환하는 스캐너(3)와, 상기 스캐너(3)로부터 디지탈 데이타를 입력받아 저장하는 메모리부(2)와, 영상 데이타를 입력받아 화면에 표시하는 모니터(4)와, 사용자 등으로 부터 데이타 및 명령 등을 입력받는 입력수단(5)과, 상기 프린트 기판에 삽입될 부품의 정보를 저장하는 부품 정보 데이타 베이스(8)와, 사전에 작성된 수치제어 데이타에서 각 홀에 삽입된 부품의 클린칭 방향 데이터를 포함하는 미삽검사용 데이터베이스를 저장하는 미삽검사용 데이터베이스(7)와, 상기 스캐너(3)로 부터 상기 PCB의 영상데이타를 입력받아 홀 정보를 추출하고 상기 미삽 검사용 데이터 베이스에서 각 홀에 삽입된 부품의 클린칭 방향을 읽어들여 홀의 외곽선 중에서 상기 클린칭 방향에서 밝기의 변화를 검사하여 그밝기의 여부에 따라 부품의 삽입상태를 판단하는 제어부(1)로 구성된다.
자동삽입 장비가 부품을 삽입할 때 각 장비마다 PCB 를 일정 각도로 회전시켜 부품을 삽입하기 때문에 부품의 리드선이 클린칭되는 방향은 부품에 따라 다르며, 또한 자동삽입에 사용되는 장비에 따라 다르다. 도 2(a)-(d)에 각부품별, 장비별로 리드선이 클린칭되는 방향을 도시한다.
(a)는 래디얼(radiar) 부품의 리드선이 클린칭되는 방향을 보인것이며, (b)는 래디얼 부품이지만 (a)의 장비와는 다른 장비로 자동삽입된 경우의 클린칭 방향을 보인 것이다. (c)는 (a),(b)의 장비와는 다른 장비로 자동삽입된 클린칭방항이며, (c)는 집적회로의 삽입시에 클린칭 상태를 보인 것이며, (d)는 콘넥터(connector)의 클린칭 상태를 보인 것이다.
이상과 같이 자동 삽입장비가 부품을 삽입한 후에 그 리드선을 클린칭하는 방향은 도 3에 도시된 바와같이 부품의 홀(31)을 중심으로 45。의 간격을 갖는 8가지 방향이 가능하다는 것을 알 수 있다.
이하 본 발명의 작용, 효과를 설명한다.
본 발명에 의한 미삽 검사방법은 검사용 데이터 베이스를 생성하는 과정과 부품검사 과정으로 이루어진다. 검사용 데이터 베이스 생성과정은 자삽이 실행되기 전에 오프 라인(OFF-LINE)으로 이루어지며 본 발명에 의한 검사는 매번 자삽이 끝난 모든 PCB에 대하여 검사가 수행된다. 이때 미삽으로 판정된 부품들이 존재하는 PCB 는 주처리기가 별도의 위치로 이송하게 되며 미삽검사기에서 발견된 미삽홀들의 위치 정보를 이용하여 수정작업을 거치게 된다.
검사용 데이더 베이스 생성과정은 자삽이 실행되기 전에 오프 라인(OFF-LINE)으로 이루어지며 본 발명에 의한 검사는 매번 자삽이 끝난 모든 PCB에 대하여 검사가 다음과 같이 수행된다.
검사 대상체인 프린트 기판(80)이 이송 콘베어(60)에 실려 광학 기구부(90)에도착된다. 광학 기구부의 윗면은 투명한 유리로 되어 있으며, 프린트 기판(80)의 영상을 카메라부(10)의 카메라가 촬영할 수 있도록 조명을 제공하는 조명장치와 프린트 기판(80)을 스캐닝할 수 있도록 카메라부(10)를 이동시키는 이동장치들이 구비되어 있다.
광학 기구부(90)에 놓인 프린트 기판(80)의 영상이 카메라부(10)에 의해 촬영되어 A/D 변환부(20)로 출력된다. A/D 변환부(20)는 프린트 기판(80)의 영상신호를 입력받아 디지탈 데이타로 변환하여 화상처리부(30)로 출력한다. 화상처리부(30)는 이진화, 외곽선 검출등의 화상처리 과정을 실행하여 그 처리결과를 제어부(40)로 출력한다.
제어부(40)는 화상처리부(30)로부터 입력되는 화상처리 데이타를 입력받아 부품이 삽입되지 않은 프린트 기판으로 부터 인식에 필요한 데이타 베이스를 다음과 같이 추출하여 메모리부에 저장한다.
홀(B')의 좌표를 구하는 경우, 기준점은 점 B1이 기준점이 되고, 점 B'은 점Bl(X1,Y1)을 기준으로 하여 X 측으로 △X, Y 축으로 △Y 만큼 더하여 상대좌표(X1+△X, Y+△Y)를 산출한다.
이렇게 산출된 상대좌표는 사용자가 임의로 선택한 2 개의 홀의 중심점[B1(X1,Y1), B2(X2,Y2)]을 기준으로 기준축 벡터 B를 설정하고, 기준홀을 제외한 임의의 홀의 중심 Bn(Xn,Yn)을 (-X1,-Y1)만큼 이동시키고, X축으로 각도 θ만큼 시계방향으로 회전이동시켜 기준축 벡터 B 를 중심으로 한 상대좌표 THn(TXn,TYn)로 변환하고, 이 상대좌표 THn(TXn,TYn)을 홀의 데이타 베이스로 메모리부(50)에 저장한다.
저장되는 데이타 베이스의 포맷(FORMAT)은 다음과 같다.
상기와 같이 홀 정보를 추출하여 데이터 베이스를 생성한 다음에 사전에 작성되어 메모리부에 저장된 수치제어 데이터에서 각 홀에 삽입된 리드선의 클린칭방향을 읽어들여 자삽이 완료되었을 때의 각 홀의 리드방향을 추출하고, 상기홀 정보와 클린치 방향 정보를 이용하여 미삽검사용 데이터 베이스를 생성한다.
도 4에 본 발명에 의한 미삽 검사용 데이타 베이스 생성방법을 보이는 플로우 차트가 도시된다.
단계 401 에서 스캐너를 통하여 프린트 기판의 영상 데이타를 입력받고 모니터(4)에 표시한다. 단계 402에서 영상 인식 알고리즘을 이용하여 홀 정보를 추출한다. 단계 403에서 기준홀을 이용하여 기준방향을 설정하고 각 홀들의 상대좌표값을 산출한다. 단계 404에서 사전에 작성되어 메모리부에 저장된 수치제어 데이터에서 클린치 방향을 읽어들여 자삽완료시의 각 홀에 삽입된 리드의 방향을 산출한다. 단계 405 에서 홀정보와 클린치 정보를 이용하여 미삽검사용데이터 베이스를 생성한다. 단계 406 에서 모든 홀에 대해 데이터 베이스를 생성했는지를 판단한다. 모든 홀에 대해 데이터 베이스를 생성하지 않은 경우, 단계 403의 과정을 반복하고, 모든 홀에 대해 데이터 베이스를 생성한 경우, 단계 407에서 생성된 데이터 베이스를 메모리부에 저장하고 본 데이터 베이스생성 프로그램을 종료한다.
부품의 미삽검사는 검사하고자 하는 프린트 기판의 영상을 입력하고 앞서 획득한 데이타 베이스를 이용하여 데이타 베이스와 동일한 홀이 존재하는지를 검사하여 판단한다.
먼저 홀의 외곽선 길이를 검사하여 주어진 데이터 베이스에서 계산된 외곽선 길이와의 비가 주어진 범위를 만족하는지를 검사한다. 홀이 이상적인 원인 경우에 중심에서 외곽선까지의 길이값의 평균과 분산(표준편차)는 모두 0 이된다. 홀이 원에서 다른 형상으로 왜곡될수록 이 값은 증가하게 된다. 중심에서 외곽선까지의 길이값들의 분산을 계산하고 다시 이값을 평균거리에 대하여 정규화한 값 Derr을 계산한다. Derr값이 설정값보다 크면 홀이 아닌 것으로 간주하여 삽입으로 판정한다.
D(n) : 중심에서 n 번째 외곽화소까지의 길이
N : 외곽 화소의 개수
여기서 분산은 이상적인 원에서의 틀어짐정도를 나타내는 지표가 될 수 있는데 만일 이상적인 원이라면 거리정보 D(n)의 빈도 분포가 평균거리 Davrg에 집중하게 된다. 원의 왜곡이 심해질수록 거리정보 D(n)의 빈도분포는 평균거리에서 확산된 분포를 가지게 된다. 여기서 빈도 분포의 확산정도가 클수록 분산도 비례해서 커지므로 분산은 원의 왜곡의 정도를 나타내는 효과적인 지표로 사용할 수 있다. 또한 평균거리의 제곱 분산의 비 Derr은 원의 크기에 대하여 정규화된 값이된다.
도 5에 본 발명에 의한 프린트 기판 미삽 검사장치의 제어방법을 보이는 플로우 차트가 도시된다.
단계 501에서 이송 콘베어를 제어하여 검사할 PCB를 스캐너(3)에 올려 놓아 상기 검사할 PCB의 영상을 스캔한다. 단계 502 에서 스캐너(3)에서 입력받은 PCB의 영상을 처리하여 홀 정보를 추출한다. 단계 503에서 메모리부(2)에 저장해놓은 미삽 검사용 데이타 베이스를 읽어들인다. 단계 504 에서 상기 PCB에서두 개의 기준홀을 검색하여 각 홀의 데이타 베이스를 PCB 에 맞게 재조정한다. 단계 505 에서 상기 PCB의 홀의 외곽선 길이를 산출하여 데이터 베이스에서 읽어들인 외곽선 길이와의 비가 주어진 범위를 만족하는지를 검사한다. 단계 506에서 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값 Dmax와 그 길이의 최소값 Dmin를 계산하여 그 비율이 다음의 정해진 범위를 만족하는지를 검사한다.
0.75 ≤Dmin/Dmax≤1.5
단계 507에서 홀의 중심에서 동심원을 그리면서 밝기를 검사하고, 상기 미삽검사용 데이터베이스에서 읽어들인 리드 방향의 주변에서 밝기의 변화가 있는지를 검사한다. 단계 508에서 리드 방향의 주변에서 밝기의 변화가 있으면 삽입양호로 판정하고, 밝기의 변화가 없으면 삽입불량으로 판정하여 그 결과를 저장한다. 단계 509에서 모든 홀에 대하여 검사를 완료했는지를 판단하여 모든홀에 대하여 검사를 완료하지않은 경우, 단계 505 이하의 과정을 반복하고, 모든 홀에 대하여 검사를 완료한 경우, 본 프로그램을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 PCB의 영상을 스캔하여 홀정보를 검색하고, 리드의 클린칭 방향에서 홀의 외곽선에 밝기의 변화가 있는지를 판단하여 삽입상태를 검사함으로써 인접하는 리드의 간섭에 의한 오판을 방지할수 있으며, 수작업이 아닌 자동화에 의해 수행함으로 생산성을 향상시킬 수 있고, 컴퓨터를 이용하여 자료를 관리함으로써 보관성 및 이식성이 높은 자료를 얻을 수 있고, 전산 자료화하여 추후에 수정작업이나 생산관리를 효율적으로 달성할 수 있다.

Claims (2)

  1. PCB 의 미삽검사장치에 있어서, 상기 PCB의 영상을 읽어들여 디지탈 데이타로 변환하는 스캐너와, 상기 스캐너로부터 디지탈 데이타를 입력받아 저장하는 메모리부와, 상기 PCB의 영상 데이타를 입력받아 화면에 표시하는 모니터와, 사용자 등으로 부터 데이타 및 명령 등을 입력받는 입력수단과, 상기 PCB에 삽입될 부품의 정보를 저장하는 부품 정보 데이타 베이스와, 사전에 작성된 수치제어 데이타에서 각 홀에 삽입된 부품의 클런칭 방향 데이터를 포함하는 미삽검사용 데이터베이스를 저장하는 미삽검사용 데이터베이스와, 상기 스캐너로 부터 상기 PCB의 영상데이타를 입력받아 홀 정보를 추출하고 상기 미삽 검사용 데이터 베이스에서 각 홀에 삽입된 부품의 클린칭 방향을 읽어들여 홀의 외곽선 중에서 상기 클린칭 방향에서 밝기의 변화를 검사하여그 밝기의 여부에 따라 부품의 삽입상태를 판단하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품의 클린칭 방향을 이용한 미삽 검사장치.
  2. 미삽검사장치의 제어방법에 있어서, 이송 콘베어를 제어하여 검사할 PCB를 스캐너에 올려 놓아 상기 검사할 PCB의 영상을 스캔하여 입력받은 PCB의 영상을 처리하여 홀 정보를 추출하는 단계와, 메모리부에 저장해 놓은 미삽 검사용 데이타 베이스를 읽어들이고, 상기 PCB에서 두 개의 기준홀을 검색하여 각 홀의 데이타 베이스를 PCB 에 맞게 재조정하는 단계와, 상기 PCB의 홀의 외곽선 길이를 산출하여 데이터 베이스에서 읽어들인 외곽선길이와의 비가 주어진 범위를 만족하는지를 검사하고, 홀의 중심에서 외곽선까지의 길이의 최대값 Dmax와 최소값 Dmin를 계산하여 그 비율이 다음의 정해진범위를 만족하는지를 검사하는 단계와,
    0.75 ≤Dmin/Dmax≤1.5
    홀의 중심에서 동심원을 그리면서 밝기를 검사하고, 상기 미삽검사용 데이터베이스에서 읽어들인 리드 방향의 주변에서 밝기의 변화가 있는지를 검사하여 리드 방향의 주변에서 밝기의 변화가 있으면 삽입양호로 판정하고, 밝기의 변화가 없으면 삽입불량으로 판정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 클린칭 방향을 이용한 미삽 검사방법.
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