TW201418731A - 電子零件腳位判斷與插件之方法與系統 - Google Patents

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Abstract

一種電子零件腳位判斷與插件之方法與系統，其係以一取放裝置取一電子元件，其係具有複數個針腳。然後以一影像擷取裝置擷取關於該複數個針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像。接著於該複數張序列影像中分開找出對應每一針之一影像位置。再根據該相鄰針腳之該影像位置間的一距離判斷是否為合格之電子元件。最後，如果為合格之電子元件，根據每一針腳之影像位置與該取放裝置之幾何中心的位置關係將該電子元件插入至一電路板上。

Description

電子零件腳位判斷與插件之方法與系統
本發明係有關於針腳辨識以及插件之技術，尤其是指一種電子零件腳位判斷與插件之方法與系統。
一般電子產品生產的步驟為零件組裝，機構組裝，測試，以及出貨。零件組裝的可分為表面黏著裝置(surface mount device,SMD)以及雙列式封裝(dual-in-line package,DIP)兩種元件。其中SMD具有體積小以及功能密度高等優點，成為元件封裝的優先考量。然而某些元件用於高壓以及大電流的產品，則須作DIP封裝。SMD元件由於體積固定，自動化取放容易，故其設備相當多，人力需求少。DIP元件之外型與體積變化大，自動化取放困難，故其設備設備少，需要大量人力。
習用技術屬於DIP封裝的電子元件，在大量製造過程中，會先經過剪針腳的製程以形成獨立的電子元件，然後在輸送至承載電子元件的載盤上依序排列。接著再以自動化的方式透過機器手臂取出電子元件，再進行插件程序以將電子元件插在電路板對應之位置上。在上述插件程序中，為了讓插件的程序順利進行，習用之技術會透過影像處理的方式偵測電子元件針腳的位置，以評估針腳位置是否超過插件所允許的範圍。然而，由於電子元件在剪腳之後，可能會發生表面不平整或有長短腳誤差的問題，亦或者是在包裝輸送時因為電子元件間的推擠導致針腳變形或彎折的情況，這些的情況都會影響到後來判斷電子元件是否可以進行插件程序的結果。
本揭露提出一種電子零件腳位判斷與插件之方法與系統，其係透過電子元件在高度位置上之變化而擷取關於電子元件針腳在各個不同高度位置之一序列影像，再於每一序列影像中分開尋找各針腳面積最大之影像，再尋找面積最大之針腳影像之幾何中心位置進而判斷針腳位置是否異常。本揭露之方法可以分析電子元件針腳變形或者是經過剪腳(cutting)製程後長度不均以及表面不平在影像強度上的問題，用來降低電子元件在電路板上插件的誤差，增加插件的良率。
在一實施例中，本揭露提供一種電子零件腳位判斷與插件之方法，其係包括有下列步驟：以一取放裝置取一電子元件，其係具有一第一針腳以及一第二針腳；以一影像擷取裝置擷取關於該第一與第二針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像，其中該影像擷取方向與該第一與第二針腳之延伸方向平行；於該複數張序列影像中分開找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置；根據該第一針腳與該第二針腳之影像位置間的一距離判斷是否為合格之電子元件；以及如果為合格之電子元件，根據該第一針腳之影像位置與該第二針腳之影像位置與該取放裝置幾何中心之位置關係將該電子元件插入至一電路板上。
在另一實施例中，本揭露更提供一種電子零件腳位判斷與插件之方法，其係包括有下列步驟：以一取放裝置取一電子元件，其係具有複數個針腳；以一影像擷取裝置擷取關於該複數個針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像；於該複數張序列影像中分開找出對應每一針腳之一影像位置；根據每一針腳之一影像位置決定出 一位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件；以及如果為合格之電子元件，根據每一針腳之影像位置與該取放裝置之幾何中心的位置關係將該電子元件插入至一電路板上。
在一實施例中，本揭露提供一種電子零件腳位判斷與插件之系統，其係包括：一影像擷取裝置；一取放裝置，用以取一電子元件，該電子元件具有一第一針腳以及一第二針腳；以及一控制單元，其係與該取放裝置以及該影像擷取裝置電性連接，該控制單元控制該影像擷取裝置擷取關於該第一與第二針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像，並於該複數張序列影像中分開找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置，該控制單元再根據該第一針腳與該第二針腳之影像位置間的一距離判斷是否為合格之電子元件，如果為合格之電子元件，根據該第一針腳之影像位置與該第二針腳之影像位置與該取放裝置幾何中心之位置關係控制該取放裝置將該電子元件插入至一電路板上。
在另一實施例中，本揭露提供一種電子零件腳位判斷與插件之系統，其係包括：一影像擷取裝置；一取放裝置，用以取一電子元件，該電子元件具有複數個針腳；以及一控制單元，其係與該取放裝置以及該影像擷取裝置電性連接，該控制單元控制該影像擷取裝置擷取關於該複數個針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像，再於該複數張序列影像中分開找出對應每一針腳之一影像位置，該控制單元根據每一針腳之一影像位置決定出一位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件，如果為合格之電子元件，該控制單元根據每一針腳之影像位置與該取放裝置之幾何中心的位置關係控制該取放裝置將該電子元件插入至一電路板上。
請參閱第1圖與第2圖所示，其中第1圖係為本揭露之電子零件腳位判斷與插件之方法實施例流程示意圖；而第2圖電子元件插件系統示意圖。第1圖之流程，係由控制單元36來進行控制，控制單元36可以為電腦、伺服器或者是可程式邏輯控制器(programmable logic controller,PLC)等具有運算處理能力之處理器。在本實施例中，該方法2包括有下列步驟，首先進行步驟20，以一取放裝置30取一電子元件31。在本實施例中，該電子元件31係為雙列直插封裝之電子元件，其係具有一第一針腳310以及一第二針腳311。電子元件31係設置於承載盤38上，取放裝置由該承載盤上抓取電子元件31。該第一針腳310與第二針腳311具有一延伸方向，本實施例係為Z方向。
接著進行步驟21，以一影像擷取裝置33擷取關於該第一與第二針腳310與311於該影像擷取方向(本實施例為Z軸方向)之不同高度位置之複數張序列影像34。其中，該影像擷取方向與該第一與第二針腳310與311之延伸方向平行。所謂序列影像係在取放裝置30抓取電子元件31在Z軸上改變高度時，隨著上升或下降之高度依序擷取電子元件31之針腳影像而得。因此複數張序列影像中每一個影像都對應有一個高度。要說明的是，各影像雖對應不同的高度，但都在影像擷取裝置之可得清晰影像之景深範圍內。
在步驟21中，擷取針腳形成複數張影像序列影像34可以有兩種實施方式，其中一實施方式係如第2圖所示，由於該影像擷取裝置33係直接設置於承載台38之下方，當取放裝置30由該承載台38上抓取或吸取電子元件31時，在上升過程中，影像擷取裝置33於不同的高度Z擷取針腳影像，以 形成複數張對應不同高度位置之序列影像34。在第2圖中，在相應抓取或吸取之位置上更具有一環狀光源32，其係具有一環體320，其上具有複數個環狀排列的發光元件321，例如：發光二極體。環體320內具有一中空部322，該取放裝置30抓取該電子元件31時上升的軸線係可以對應該中空部322之中心。該環狀排列的發光元件321可以對該電子元件31下方的第一針腳310以及第二針腳311提供360度均勻之照明。要說明的是，該環狀光源32之位置可以設置在影像擷取裝置33之上方或下方，並不以圖示之實施例為限制。另外，光源也不限於第2圖所示之環狀光源，可以根據需求選擇適當之光源。
此外，在另一實施例中，如第3圖所示，該影像擷取裝置33與環狀光源32係設置在對應取放裝置30往電路板35移動路徑上之一特定位置上。例如，在圖3中，當取放裝置30由該承載台38抓取或吸取電子元件31時，該取放裝置30移動至位置37上時，可以透過向下移動再向上移動之方式，在Z軸上產生不同的高度，進而讓影像擷取裝置33擷取關於該電子元件31第一針腳310與第二針腳311之影像，而產生複數張序列影像34。要說明的是，影像擷取之時機可以在取放裝置30向下移動或向上移動時。
再回到第1圖與第2圖所示，步驟21之後，進行步驟22，於該複數張序列影像中分開找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置。在本步驟中，主要是要在該複數張序列影像中分開尋找出面積最大的第一與第二針腳影像。由於是分開尋找，因此符合面積最大之第一針腳與第二針腳影像並不一定會在同一序列影像中出現。請參閱第4A圖所示，該圖係為本揭露找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置之第一實施例流程示意圖。首先進行步驟220，於 每一張序列影像中決定關於該第一針腳與該第二針腳之興趣區域。尋找興趣區域之方式可以利用投影法、幾合匹配或者是圖案匹配法來尋找。
請參閱第5A圖所示，該圖係為投影法尋找興趣區域示意圖。影像340代表每一張序列影像。透過投影法，可以用每一個畫素為X軸向與Y軸向之間隔單位，將該影像在X軸與Y軸方向的灰階值與以累加，形成如曲線93與94之狀態。透過尋找曲線93與94之鋒值，以決定出關於該第一針腳影像310a與第二針腳影像311a的大概位置，進而決定出涵蓋該第一針腳與第二針腳影像310a與311a之興趣區域90。如第5B圖所示，該圖係為幾合匹配示意圖。在本實施例中，利用對應針腳截面形狀之不同大小的樣本91來尋找每一序列影像340中對應針腳影像310a與311a之位置。又如第5C圖所示，可以利用圖案匹配法來尋找。在本實施例中，利用不同大小、距離與角度之第一與第二針腳截面的組合樣本92，來和每一序列影像340中的第一針腳影像310a與第二針腳影像311a進行比對，決定出該第一針腳影像310a與第二針腳影像311a的大概位置，進而決定出涵蓋該第一與第二針腳影像之興趣區域。
再回到第4A圖所示，決定每一張序列影像之興趣區域之後，接著進行步驟221，於每一影像之興趣區域內分開找出具有最大面積之第一針腳以及第二針腳之影像。請參閱第6A圖所示，該圖係為本揭露之序列影像之每一影像所具有之興趣區域示意圖。在第6A圖中，每一興趣區域90a~90g分別對應序列影像中之一影像，斜線部分代表暗區。而在步驟221中，所謂最大面積，係指興趣區域內的對應第一針腳與第二針腳之影像其亮度超過一門檻之畫素數量。要說明的是，本實施例中，可以先對興趣區域的影像進行二值 化處理，所謂二值化處理，係為將每一個畫素之灰階值與門檻值進行比較，如果超過該門檻值則是為亮點(灰階值255)，如果低於門檻值則視為暗點(灰階值0)。然後，根據灰階值為255之畫素所佔的數量來決定第一針腳與第二針腳的面積大小。
在另一實施例中，如果沒有經過二值化處理，則可以根據灰度值與門檻值的關係來進行判斷，亦即根據超過門檻值之畫素數量來判斷面積大小。本實施例以第6A圖為例，興趣區域90b之第一針腳影像310b，以及興趣區域90d之第二針腳影像311c具有最大的面積，因此可以作為代表第一針腳以及第二針腳之影像。本實施例之特點在於分開考慮第一針腳與第二針腳之亮度，因此並不需要設置閥值來選擇針腳影像，如此可以得到更佳的針腳影像，而有利於後來針腳幾何中心之判斷，進而增加判斷電子針腳合格或不合格之準確率。
再回到第4A圖所示，最後再進行步驟222，分別尋找該第一針腳影像之幾何中心以及該第二針腳影像之幾何中心作為該第一針腳與第二針腳之影像位置。以第7圖為例，其係為重疊該第一針腳與第二針腳影像示意圖。在該重疊影像中，標號310b與311c分別代表步驟221所找到之最大面積的第一針腳與第二針腳影像。透過影像幾何運算，找出該第一針腳影像310b與第二針腳影像311c所具有的幾何中心312與313作為該第一針腳與第二針腳之影像位置。
第4A圖係為尋找第一針腳與第二針腳之影像位置其中之一實施方式，在另一實施例中，如第4B圖所示，該圖係為本揭露找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置之第二實施例流程示意圖。有別於第4A圖之尋找最大針腳影像，在第4B圖中，則透過疊加的方式形成最大針腳影像。 該方式首先以步驟220a，於每一序列影像中決定關於該第一針腳與該第二針腳之興趣區域。步驟220a係與前述步驟220相同，在此不作贅述。接著進行步驟221a，於每一影像之興趣區域內分別找出關於該第一針腳之第一針腳影像。接著，以步驟222a，於每一張序列影像所對應的興趣區域中，找出之關於該第一針腳之影像中，選出至少兩張含有該第一針腳影像之影像，將該至少兩張影像中關於該第一針腳之第一針腳影像進行聯集運算，以形成關於該第一針腳之一第一組合影像。在步驟222a中，如第6B圖所示，每一個興趣區域中關於第一針腳與第二針腳之影像並不完整，斜線區域代表暗區，因此藉由步驟222a可以透過將至少兩張序列影像中的興趣區域中關於第一針腳之影像進行聯集運算組合出面積最大之第一針腳影像。例如：關於第一針腳的部分可以透過將興趣區域90h與90i中，關於第一針腳影像的聯集運算而得到關於第一針腳的疊加影像。
接著，以步驟223a於每一影像之興趣區域內分別找出關於該第二針腳之第二針腳影像。然後，再以步驟224a選出至少兩張含有該第二針腳影像之影像，將該至少兩張影像中關於該第二針腳之第二針腳影像進行聯集運算，以形成關於該第二針腳之一第二組合影像。同樣以第6B圖來說明，關於第二針腳的部分，則可以透過將興趣區域90j與90k中，關於第二針腳影像的聯集運算，而得到關於第二針腳的疊加影像。接著，再進行步驟225a分別尋找第一組合影像之幾何中心以及該第二組合影像之幾何中心，以作為該第一針腳與第二針腳之影像位置。
找到第一針腳影像與第二針腳影像之幾何中心之後，接著再回到第1圖與第2圖所示，進行步驟23根據該第一針腳與該第二針腳之該影像位置間的一距離，判斷是否為合 格之電子元件。請配合參閱第7圖所示，由於第一針腳影像310b與第二針腳影像311c所具有的幾何中心312與313已經確定，因此可以判斷兩針腳間的距離D。如果D超出或者是低於可以接受的門檻值或範圍，則代表無法順利插入電路板35上對應的腳位接點350，因此以步驟24將該電子元件31視為不合格而淘汰。反之，如果D在可以接受範圍內，則代表該電子元件31可以順利插入電路板35上對應的腳位接點350，因此判斷屬於合格的電子元件。
最後，進行步驟25，根據該第一針腳310之影像位置與該第二針腳311之影像位置與該取放裝置30幾何中心之位置關係將該電子元件31插入至電路板35上。請參閱第2圖所示，由於取放裝置30在吸取或抓取電子元件31時，電子元件31之中心位置與取放位置30之中心位置並不一定會相對應，會有誤差產生，因此即使D滿足了第1圖中步驟23之判斷，但由於取放位置30與電子元件31間的位置關係誤差，仍然會導致插件失敗，因此步驟25可以根據該第一針腳310之影像位置與該第二針腳311之影像位置與該取放裝置30幾何中心之位置關係進行補償，以確保電子元件順利插入至對應電路板上。
請參閱第8圖所示，該圖係為本揭露之根據該第一針腳與該第二針腳與該取放裝置幾何中心之位置關係將該電子元件插入至該電路板流程示意圖。為了準確將電子元件插入至電路板上，本方法首先以步驟250，根據該第一針腳之影像位置與該第二針腳之影像位置之連線的中心與該取放裝置之幾何中心，決定第一軸向X之一第一距離差△x以及第二軸向Y之一第二距離差△y。接著進行步驟251，根據該第一針腳之影像位置與該第二針腳之影像位置之連線與通過該取放裝置30之幾何中心之該第二軸向Y，決定出一夾 角θ。最後再以步驟252根據該第一與第二距離差△x與△y以及該夾角θ，來調整該電子元件之位置。
請參閱第2圖與第9A至9C圖所示來說明第8圖之流程，其中第9A至9C圖係為合格電子元件之針腳與取放裝置之間的位置關係示意圖。電子元件31之針腳與取放裝置30之間的位置關係可以有如第9A圖所示之單一方向偏移，本實施例中，第一與第二針腳影像310b與311c之幾何中心連線的中點314與取放裝置幾何中心300間在X方向相差△x；如第9B圖所示之電子元件與抓取裝置間有角度上的誤差，亦即第一與第二針腳影像310b與311c之幾何中心連線與通過取放裝置30之幾何中心300且與Y軸平行之基準線間距有夾角為θ；或者是如第9C圖所示之旋轉加偏移，亦即第一與第二針腳影像310b與311c之幾何中心連線的中點314與取放裝置30之幾何中心300間在X方向相差△x以及在Y方向相差△y，以及第一與第二針腳影像310b與311c之幾何中心連線與通過取放裝置30之幾何中心300且與Y軸平行之基準線間夾角為θ。
如果是在第9A圖之狀態下，則控制單元36控制該取放裝置30移動補償△x之距離，以讓取放裝置30可以順利將電子元件31插在電路板35上。如果是在第9B圖，則控制單元36控制該取放裝置30旋轉補償θ度，以讓取放裝置30可以順利將電子元件31插在電路板35上。如果是在第9C圖，則控制單元36控制該取放裝置30在X方向以及Y方向移動以分別補償△x與△y之距離，以及逆時針旋轉補償θ度，以讓取放裝置30可以順利將電子元件31插在電路板35上。
請參閱第10A圖所示，該圖係為本揭露之電子零件腳位判斷與插件之方法另一實施例流程示意圖。在本實施例中，主要是針對多支針腳，如第10B圖所示之具有多支針腳 40的電子元件4，以及可以根據不同截面之針腳進行辨識以進行插件之流程。該方法2a中的步驟20a與21a之程序係如第1圖中之步驟20與21相同在此不作贅述。而在步驟22a中，主要進行在複數張序列影像中分開尋找每一個針腳的影像位置。請參閱第11A圖所示，該圖係為本揭露找出每一針腳之影像位置之實施例流程示意圖。在本實施例中，主要以步驟220b於每一序列影像中決定關於每一針腳之興趣區域。在步驟220b中主要可以利用如第5A至第5C圖之方式，透過投影法、幾合匹配或者是圖案匹配法來尋找每一張序列影像中對應針腳之大概位置，進而決定出興趣區域。
接著進行步驟221b，於每一序列影像之興趣區域內分開找出關於每一針腳之具有最大面積之針腳影像。本步驟基本上與第6A圖之方式相同，差異僅在於第6A圖所示的針腳為兩支，而本實施例則具有兩排複數支針腳。如第12A圖所示，標號90p至90t代表每一序列影像之興趣區域，由於每一個興趣區域內具有複數支針腳，每一支針腳在不同興趣區域內的大小也不相同，因此根據前述步驟221的方式，同樣在該複數個興趣區域內，分開找出對應每一支針腳最大面積之針腳影像。
再回到第11A圖所示，接著再進行步驟222b對每一針腳影像進行一邊緣輪廓偵測。在本步驟中，係分別找出步驟221b中之最大面積之每一個針腳影像的邊緣輪廓。之後，再進行步驟223b判斷該邊緣輪廓之形狀。如第12B與第12C圖所示，組合影像之每一個針腳的邊緣形狀可能為圓形，如第12B圖所示；亦或者是多邊形，如第12C圖所示。在第12C圖之實施例中，該多邊形係為矩形。
如果邊緣輪廓為圓形的話，如第12B圖所示，則進行步驟224b，則分別以步驟221b中具最大面積之每一針腳影像 之幾何中心作為每一針腳之影像位置。步驟224b與第4A圖之步驟222相同，在此不作贅述。反之，如果邊緣輪廓為矩形，則進行步驟225b以複數個圓形影像成一列填充於對應每一針腳影像內之該邊緣輪廓內。如第13A圖與13B圖所示，其係為其中一針腳影像40a(對應第10B圖之針腳40)之邊緣輪廓示意圖。在本實施例中，為了找到該針腳影像的幾何中心，以該針腳影像40a之寬度W為直徑所形成的複數個圓形影像400a~400e充填在邊緣輪廓內。在充填的過程中，第一個圓形影像400a與該針腳影像40a之一側側邊開始切齊，後續之其他圓形影像400b~400e依序相切排列在該針腳影像40a內。接著進行步驟226b由該複數個圓形影像決定一第一軸位置以及一第二軸位置，作為對應每一最大面積針腳影像之幾何中心。在步驟226b中，以第13A圖為例，由於複數個圓形影像400a~400e為奇數個(本實施例為5個)，因此在一實施例中，決定該最大面積針腳影像之幾何中心之方式可以用該複數個圓形影像之中位數所對應之圓形影像400c，而其圓心之位置(x,y)則代表該針腳影像之第一軸及第二軸位置。此外，以第13B圖為例，在複數個圓形影像為偶數個之實施例中，則取該複數個圓形影像400a~400f中央區域95之兩個圓形影像400c與400d，所具有之圓心的連線的中心點位置(x,y)代表該最大面積之針腳影像之第一軸及第二軸位置。要說明的是在複數個圓形影像為偶數個之實施例中，由於中位數並非為整數，故前述中央區域95之兩個圓形影像係為最接近中位數之上整數(ceilling)以及下整數(floor)所對應之兩個圓形影像400c與400d圓心的連線之中心點位置(x,y)代表該最大面積之針腳影像之第一軸及第二軸位置。
再回到第11A圖所示，決定第一軸及第二軸位置之 後，則進行步驟227b求得以該複數個圓形影像之中心相連所形成之連線所對應的方程式以決定對應最大面積之針腳影像所具有之扭轉的角度。對於非矩形之針腳而言，除了相鄰針腳間的距離會影響可否插件之外，針腳本體的扭轉與否也是影響到可否插件的因素之一。因此，在本步驟中，主要是針對非圓形的邊緣輪廓來進行扭轉判斷。以第13圖之矩形邊緣輪廓為例，透過填充於舉形輪廓內部圓形影像圓心相連的線段所具有的斜率可以判斷出該針腳本身是否有扭轉的情況。因此在步驟227b中，可以透過方式式擬合(curve fitting)的方式決定出該線段的方程式，進而得知其斜率，進而得知該電子元件之扭轉狀態，而判斷可否插件於電路板上。
再回到第10A圖所示，步驟22b之後，接著進行步驟23a根據每一針腳之一影像位置決定出一位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件。在本步驟中，基本上與第1圖之步驟23相似，差異的是，本步驟之位置狀態，除了任兩相鄰的針腳之幾何中心的距離之外，對非圓形之針腳而言，更加上針腳的扭轉角度來判斷是否可以順利插件。例如第14A圖所示之兩排多支針腳的電子元件4而言，每一相鄰針腳之幾何中心距離D1與D2超過或低於可接受的門檻值或範圍則屬於不合格的電子元件。不過由於其針腳輪廓為矩形，因此即使幾何中心距離D1與D2在可接受的範圍內，可能因為其扭轉的角度，而導致無法插件。在第14A圖中的針腳40由於其扭轉角度θt而導致無法插件。因此在步驟228b中的透過擬合出方程式，而根據斜率來判斷其扭轉的角度是決定非圓形針腳之重要依據。在步驟23a中，對於圓形針腳而言，如果相鄰針腳之幾何中心距離D1與D2超過或低於可接受的門檻值範圍；以及對於非圓形針腳而言，如果相鄰 針腳之幾何中心距離D1與D2或扭轉角度θt超過或低於可接受的門檻值範圍，都以步驟24a判斷為不合格的電子元件。
步驟23a判斷為合格的電子元件之後，最後再進行步驟25a，根據每一針腳之影像位置與該取放裝置之幾何中心的位置關係將該電子元件插入至一電路板上。請參閱第14B圖所示，步驟25a之位置關係，則同樣可以根據針腳連線所形成之區域的對位幾何中心41與取放裝置30之幾何中心300間在X方向相差△x之距離以及在Y方向相差△y之距離，以及一排針腳之連線與通過取放裝置30之幾何中心300且與Y軸平行之基準線間夾角θ來進行位置補償，其原理係如第9A至9C圖所示，在此不做贅述。另外，要說明的是，雖然第14B圖所示的為圓形輪廓的針腳，不過對於非圓形輪廓之針腳亦是採用相同之方式來進行。
請參閱第11B圖所示，該圖係為本揭露找出每一針腳之影像位置之另一實施例流程示意圖。第11B圖所示之流程中之步驟220c~222c的程序係與220a~224a之流程相似，亦即在複數張序列影像中分別具有的興趣區域內，對每一個針腳而言，挑選至少兩張影像來進行重組，如此重組而成的影像中的每一個針腳的影像都是面積最大的影像。然後，再進行223c對每一個針腳的影像進行邊緣偵測，其方式係如第11A圖所示之步驟222b所示，在此不作贅述。找到各個針腳的邊緣輪廓之後，透過步驟224c來判斷邊緣輪廓之形狀，如果為圓形，則進行步驟225c分別以對應每一針腳之每一組合影像之幾何中心作為該每一針腳之影像位置，其方式係如第4B圖之流程所述，在此不做贅述。如果為多邊形的話，則以步驟226c~228c來進行判斷電子元件是否合格。其中，第11B圖所示的步驟226c~228c之流程係類似第11A圖所示之步驟225b~227b所示，差異僅在於第11A圖之 影像為最大面積之針腳影像，而在第11B圖中則為組合影像，其他之方式相同在此不作贅述。
惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本揭露之特點及功效，而非用於限定本揭露之可實施範疇，於未脫離本揭露上揭之精神與技術範疇下，任何運用本揭露所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。
2、2a‧‧‧電子零件腳位判斷與插件之方法
20~25‧‧‧步驟
20a~25a‧‧‧步驟
220~222‧‧‧步驟
220a~225a‧‧‧步驟
220b~227b‧‧‧步驟
220c~228c‧‧‧步驟
250~252‧‧‧步驟
30‧‧‧取放裝置
300‧‧‧幾何中心
31‧‧‧電子元件
310、310a、310b‧‧‧第一針腳
311、311a、311c‧‧‧第二針腳
312、313‧‧‧幾何中心
314‧‧‧中點
32‧‧‧環狀光源
320‧‧‧環體
321‧‧‧發光元件
322‧‧‧中空部
33‧‧‧影像擷取裝置
34‧‧‧複數張序列影像
340‧‧‧序列影像
35‧‧‧電路板
350‧‧‧腳位接點
36‧‧‧控制單元
37‧‧‧位置
38‧‧‧承載盤
4‧‧‧電子元件
40‧‧‧針腳
40a‧‧‧針腳影像
400a~400e‧‧‧圓形影像
41‧‧‧對位幾何中心
90、90a~90t‧‧‧興趣區域
91‧‧‧樣本
92‧‧‧組合樣本
93、94‧‧‧曲線
95‧‧‧中央區域
第1圖係為本揭露之電子零件腳位判斷與插件之方法實施例流程示意圖。
第2圖係為電子元件插件系統實施例示意圖。
第3圖係為電子元件插件系統另一實施例示意圖。
第4A圖係為本揭露找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置之第一實施例流程示意圖。
第4B圖係為本揭露找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置之第二實施例流程示意圖。
第5A圖係為投影法尋找興趣區域示意圖。
第5B圖係為幾合匹法配尋找興趣區域示意圖。
第5C圖係為圖案匹配法尋找興趣區域示意圖。
第6A與第6B圖係為本揭露之序列影像之每一影像所具有之興趣區域示意圖。
第7圖係為本接露之重疊影像之各針腳影像關係示意圖。
第8圖係為本揭露之根據該第一針腳與該第二針腳與該取放裝置幾何中心之位置關係將該電子元件插入至該電路板流程示意圖。
第9A至9C圖係為合格電子元件之針腳與取放裝置之 間的位置關係示意圖。
第10A圖係為本揭露之電子零件腳位判斷與插件之方法另一實施例流程示意圖。
第10B圖係為具有多針腳之電子元件示意圖。
第11A圖係為本揭露找出每一針腳之影像位置之實施例流程示意圖。
第11B圖係為本揭露找出每一針腳之影像位置之另一實施例流程示意圖。
第12A圖係為每一序列影像之興趣區域示意圖。
第12B與第12C圖，係為組合影像之每一個針腳的邊緣形狀示意圖。
第13A與第13B圖係為其中一針腳影像之邊緣輪廓示意圖。
第14A圖係為具有複數個非圓形之針腳輪廓之電子元件底部影像示意圖。
第14B圖係為根據位置關係進行補償示意圖。
2‧‧‧電子零件腳位判斷與插件之方法
20~25‧‧‧步驟

Claims (29)

  1. 一種電子零件腳位判斷與插件之方法，其係包括有下列步驟：以一取放裝置取一電子元件，其係具有一第一針腳以及一第二針腳；以一影像擷取裝置擷取關於該第一與第二針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像；於該複數張序列影像中分開找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置；根據該第一針腳與該第二針腳之影像位置間的一距離判斷是否為合格之電子元件；以及如果為合格之電子元件，根據該第一針腳之影像位置與該第二針腳之影像位置與該取放裝置幾何中心之位置關係將該電子元件插入至一電路板上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中找出對應該第一針腳與第二針腳之影像位置更包括有下列步驟：於每一序列影像中決定關於該第一針腳與該第二針腳之興趣區域；於每一序列影像之興趣區域內分開找出具有最大面積之第一針腳影像以及第二針腳影像；以及分別尋找該第一針腳影像之幾何中心以及該第二針腳影像之幾何中心，以作為該第一針腳與第二針腳之影像位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中找出該第一針腳與該第二針腳之影像位置更包括有下列步驟： 於每一序列影像中決定關於該第一針腳與該第二針腳之興趣區域；於每一序列影像之興趣區域內分別找出關於該第一針腳之第一針腳影像；選出至少兩張含有該第一針腳影像之序列影像，將該至少兩張序列影像中關於該第一針腳之第一針腳影像進行聯集運算，以形成關於該第一針腳之一第一組合影像；於每一序列影像之興趣區域內分別找出關於該第二針腳之第二針腳影像；選出至少兩張含有該第二針腳影像之序列影像，將該至少兩張序列影像中關於該第二針腳之第二針腳影像進行聯集運算，以形成關於該第二針腳之一第二組合影像；以及分別尋找該第一組合影像之幾何中心以及該第二組合影像之幾何中心，以作為該第一針腳與第二針腳之影像位置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中根據該第一針腳與該第二針腳與該取放裝置幾何中心之位置關係將該電子元件插入至該電路板上更包括有下列步驟：根據該第一針腳之影像位置與該第二針腳之影像位置之連線的中心與該取放裝置之幾何中心，決定第一軸向之一第一距離差以及第二軸向之一第二距離差；根據該第一針腳之影像位置與該第二針腳之影像位置之連線與通過該取放裝置之幾何中心之該第二軸向，決定出一夾角；以及 根據該第一與第二距離差以及該夾角調整該電子元件之位置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中於該電子元件下方設置有該影像擷取裝置，該取放裝置於取該電子元件的過程中，該影像擷取裝置擷取該複數張序列影像。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中於該影像擷取裝置係設置於該取放裝置將該電子元件移動至該電路板之路徑上，該取放裝置取該電子元件，並將其移動至該影像擷取裝置之上方，於該影像擷取方向上進行昇降移動，使該影像擷取裝置擷取該複數張序列影像。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中該影像擷取方向與該第一與第二針腳之延伸方向平行。
  8. 一種電子零件腳位判斷與插件之方法，其係包括有下列步驟：以一取放裝置取一電子元件，其係具有複數個針腳；以一影像擷取裝置擷取關於該複數個針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像；於該複數張序列影像中分開找出對應每一針腳之一影像位置；根據每一針腳之一影像位置決定出一位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件；以及如果為合格之電子元件，根據每一針腳之影像位置與該取放裝置之幾何中心的位置關係將該電子元件插入至一電路板上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中找出對應每一針腳之該影像位置更包括有下列步驟：於每一序列影像中決定關於每一針腳之興趣區域；於每一序列影像之興趣區域內分開找出關於每一針腳之具有最大面積之針腳影像；對每一最大面積之針腳影像進行一邊緣輪廓偵測；以及判斷該邊緣輪廓之形狀。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中找出對應每一針腳之該影像位置更包括有下列步驟：如果該邊緣輪廓實質上為圓形，則分別以每一針腳影像之幾何中心作為每一針腳之影像位置。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中決定出該位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件更包括有下列步驟：根據每一針腳影像之幾何中心決定相鄰兩針腳間的距離；以及根據該距離之大小判斷是否為合格之電子元件。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中找出對應每一針腳之該影像位置更包括有下列步驟：如果該邊緣輪廓實質上為矩形，則以複數個圓形影像成一列填充於對應每一最大面積之針腳影像所具有之該邊緣輪廓內；以及由該複數個圓形影像決定一第一軸位置以及一第二軸位置，作為對應每一最大面積之針腳影像之幾何中 心。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中由該複數個圓形影像決定一第一軸位置以及一第二軸位置更包括有下列步驟：如果該複數個圓形影像之數目為奇數個時；以及以該複數個圓形影像之中位數所對應之圓形影像之圓心作為對應每一最大面積之針腳影像之幾何中心。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中由該複數個圓形影像決定一第一軸位置以及一第二軸位置更包括有下列步驟：如果該複數個圓形影像之數目為偶數個時；以及以該複數個圓形影像之中央兩圓形影像之圓心連線之中心作為對應每一最大面積之針腳影像之幾何中心。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中決定出該位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件更包括有下列步驟：求得以該複數個圓形影像之中心相連所形成之連線所對應的方程式以決定對應最大面積之針腳影像所具有之扭轉的角度；根據每一針腳影像之幾何中心決定相鄰兩針腳間的距離；以及根據該距離以及該扭轉的角度之大小判斷是否為合格之電子元件。
  16. 如申請專利範圍第8項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中找出對應每一針腳之該影像位置更包括有下列步驟：於每一序列影像中決定關於每一針腳之興趣區域； 於該複數張序列影像之興趣區域內分別找出關於每一針腳之針腳影像；分別對每一針腳，由該複數張序列影像中，選出至少兩張含有該對應之針腳影像之序列影像，將該至少兩張序列影像中關於該針腳之針腳影像進行聯集運算，以形成關於每一針腳之一組合影像；對每一針腳之組合影像進行一邊緣偵測；以及判斷該邊緣輪廓之形狀。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中找出對應每一針腳之該影像位置更包括有下列步驟：如果該邊緣輪廓實質上為圓形，則分別以每一組合影像之幾何中心作為對應之針腳所具有之影像位置。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中決定出該位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件更包括有下列步驟：根據每一針腳之影像位置決定出相鄰兩針腳間的距離；以及根據該距離之大小判斷是否為合格之電子元件。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中找出對應每一針腳之該影像位置更包括有下列步驟：如果該邊緣輪廓實質上為矩形，則以複數個圓形影像成一列填充於每一組合影像之邊緣輪廓內；以及以該複數個圓形之中位數所對應之至少一圓形影像決定一第一軸位置以及一第二軸位置，作為對應每一針腳之組合影像之幾何中心。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中由該複數個圓形影像決定一第一軸位置以及一第二軸位置更包括有下列步驟：如果該複數個圓形影像之數目為奇數個時；以及以該複數個圓形影像之中位數所對應之圓形影像之圓心作為對應每一針腳之組合影像之幾何中心。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中由該複數個圓形影像決定一第一軸位置以及一第二軸位置更包括有下列步驟：如果該複數個圓形影像之數目為偶數個時；以及以該複數個圓形影像之中央兩圓形影像之圓心連線之中心作為對應每一針腳之組合影像之幾何中心。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中決定出該位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件更包括有下列步驟：求得以該複數個圓形影像之中心相連所形成之連線所對應的方程式以決定對應每一針腳之組合影像所具有之扭轉的角度；根據每一針腳之組合影像之幾何中心決定相鄰兩針腳間的距離；以及根據該距離以及該扭轉的角度之大小判斷是否為合格之電子元件。
  23. 如申請專利範圍第8項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中根據每一針腳之影像位與該取放裝置之幾何中心的位置關係將該電子元件插入至一電路板上更包括有下列步驟：根據該複數個針腳之影像位置決定出一對位幾何中心； 根據該對位幾何中心與該取放裝置之幾何中心，決定第一軸向之一第一距離差以及第二軸向之一第二距離差；根據任相鄰之至少兩針腳所對應之影像位置之連線與通過該取放裝置之幾何中心之該第二軸向，決定出一夾角；以及根據該第一與第二距離差以及該夾角調整該電子元件之位置。
  24. 如申請專利範圍第8項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中於該電子元件下方設置有該影像擷取裝置，該取放裝置於取該電子元件的過程中，該影像擷取裝置擷取該複數張序列影像。
  25. 如申請專利範圍第8項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中於該影像擷取裝置係設置於該取放裝置將該電子元件移動至該電路板之路徑上，該取放裝置取該電子元件，並將其移動至該影像擷取裝置之上方，於該影像擷取方向上進行昇降移動，使該影像擷取裝置擷取該複數張序列影像。
  26. 如申請專利範圍第8項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中該位置狀態包括相鄰針腳間的距離，或者是相鄰針腳間的距離與每一針腳的扭轉角度之組合。
  27. 如申請專利範圍第8項所述之電子零件腳位判斷與插件之方法，其中該影像擷取方向與該第一與第二針腳之延伸方向平行。
  28. 一種電子零件腳位判斷與插件之系統，其係包括：一影像擷取裝置；一取放裝置，用以取一電子元件，該電子元件具有一第 一針腳以及一第二針腳；以及一控制單元，其係與該取放裝置以及該影像擷取裝置電性連接，該控制單元控制該影像擷取裝置擷取關於該第一與第二針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像，並於該複數張序列影像中分開找出對應該第一針腳與第二針腳之一影像位置，該控制單元再根據該第一針腳與該第二針腳之影像位置間的一距離判斷是否為合格之電子元件，如果為合格之電子元件，根據該第一針腳之影像位置與該第二針腳之影像位置與該取放裝置幾何中心之位置關係控制該取放裝置將該電子元件插入至一電路板上。
  29. 一種電子零件腳位判斷與插件之系統，其係包括：一影像擷取裝置；一取放裝置，用以取一電子元件，該電子元件具有複數個針腳；以及一控制單元，其係與該取放裝置以及該影像擷取裝置電性連接，該控制單元控制該影像擷取裝置擷取關於該複數個針腳於該影像擷取方向之不同高度位置之複數張序列影像，再於該複數張序列影像中分開找出對應每一針腳之一影像位置，該控制單元根據每一針腳之一影像位置決定出一位置狀態，以判斷是否為合格之電子元件，如果為合格之電子元件，該控制單元根據每一針腳之影像位置與該取放裝置之幾何中心的位置關係控制該取放裝置將該電子元件插入至一電路板上。
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