TW201808494A

TW201808494A - 應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置

Info

Publication number: TW201808494A
Application number: TW105128664A
Authority: TW
Inventors: 平林勇次; 高山正義
Original assignee: 村木股份有限公司
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2018-03-16
Also published as: TWI608883B

Abstract

本發明提供了一種應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，該自動搬運裝置包括一搬運模組、一影像模組以及一計算模組。該搬運模組可自動將多層電路板置入鑽靶機。該影像模組可取得該鑽靶機X光攝影機所拍攝的該多層電路板內部電路圖案之影像。該計算模組分析該影像計算出一位移量，再根據該位移量校正該多層電路板的位置以利鑽靶機進行鑽靶作業。透過上述裝置可省去人力成本或是配置額外的電路板定位設備，實現多層電路板鑽靶作業的自動化。

Description

應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置

本發明關於一種應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，特別是指一種無需配置額外的電路板定位設備及人力，即可完成多層電路板鑽靶作業的自動搬運裝置。

在電子裝配中，印刷電路板(Printed Circuit Boards)是個關鍵零件。它搭載其他的電子零件並連通電路，以提供一個安穩的電路工作環境。在較複雜的電路配置應用需求時，電路可以被佈置成多層的結構並壓合在一起，形成一多層電路板。

多層電路板必須層間佈建通孔以連通各層電路，由於多層電路板表面覆有銅箔無法以普通的攝影機進行識別，且有些多層電路板積層壓合後邊緣尚未裁切，形狀不均一，難以根據外形基準來確定用於鑽通孔的基準靶的位置，因此多是利用多層電路板專用的鑽靶機鑽出基準孔。

請參閱圖1、圖2a及圖2b所示，一般多層電路板專用的鑽靶機 3a結構至少包括：一作業區 31a、一X光攝影機以及一螢幕 35a。該多層電路板 5a可被放置於該作業區 31a進行鑽靶作業。當該多層電路板 5a被放置於該作業區 31a內時，該X光攝影機可穿透該多層電路板 5a表面銅箔擷取該多層電路板 5a內層之影像，並將該影像顯示於螢幕35a上。操作人員 1需要目視於鑽靶機 3a螢幕35a上的多層電路板 5a內部電路圖案，將用於定位的基準靶移動至X 光攝影機的攝影範圍，如圖2a所示。鑽靶機可自動辨識基準靶，於基準靶靶心進行鑽靶作業，如圖2b所示。一般來說，該X光攝影機會包括一第一攝影單元 32a及一第二攝影單元 33a，分別用以擷取不同的基準靶影像進行定位。然而，為了提高鑽靶機的精度， X 光攝影機需要設定為高倍率，導致X 光攝影機的視野變小，當多層電路板 5a置入鑽靶機 3a內時，基準靶可能會不在X 光攝影機的攝影範圍內，此時操作人員 1必須移動多層電路板尋找基準靶，因此要將基準靶準確地放入X 光攝影機的攝影範圍變得困難且費時。

而近年來，許多廠商研發出多層電路板的自動進料裝置，例如於鑽靶機旁設置具有低倍率X 光攝影機的進料裝置，可以先對多層電路板進行位置校正，再投入鑽靶機進行鑽靶。但此方法設備的整體體積會增加，需要更大的空間放置機台。因此，無需其他校正裝置輔助，即可在短時間內準確投入多層電路板的小型自動化X 光鑽靶機的需求出現。

再者，使用鑽靶機的 X 光攝影機時，為擷取影像信號，需要進行 X 光鑽靶機的改造，而不同機種的連接與處理方法亦需要分別對應，無法簡單地實現自動化。

本發明的目的在於提供一種將多層電路板自動搬運、定位及鑽靶的裝置及方法，可以取代目前多由人力為主進行的多層電路板鑽靶作業。

為了達到上述目的，本發明提供一種應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，所述鑽靶機用以進行一多層電路板的鑽靶作業。該多層電路板內層包括有一電路圖案以及一基準靶。該鑽靶機包括一X光攝影機以及一作業區，當該多層電路板被放置於該作業區內時，該X光攝影機可擷取該多層電路板內層之影像。當該影像具有該基準靶的影像時，定義該多層電路板位於一第一位置上，該鑽靶機接收來自該自動搬運裝置的可鑽靶信號，則該鑽靶機可進行該鑽靶作業。其特徵在於，該自動搬運裝置包括：一搬運模組、一影像模組以及一計算模組。當該多層電路板不是位於第一位置上時，該搬運模組用以將該多層電路板移動至一第二位置上，該第二位置位於該作業區內。該影像模組用以拍攝該鑽靶機之一螢幕所顯示的該第二位置的影像，或者接收該X光攝影機所擷取的該第二位置的影像信號。該計算模組與該搬運模組以及該影像模組電訊連接，該計算模組儲存有與該電路圖案相對應的一電路圖案影像，且將該第二位置的影像與該電路圖案影像相比對，使該搬運模組將該多層電路板移動至該第一位置上。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解，但須注意的是，該等內容不構成本發明的限定。

請同時參閱圖3、圖4、圖5、圖6、圖7a及圖7b所示，本發明提供一種自動搬運裝置 4，應用於一鑽靶機 3，所述鑽靶機 3其為先前技術中所述市面上常見的多層電路板鑽靶機結構，用以進行一多層電路板 5的鑽靶作業。

該多層電路板 5為常見的多層印刷電路板結構，其包括多個覆銅層面的雙面電路板，並在每層板間放進一層絕緣層後加熱壓合而成。該多層電路板 5內層包括有一電路圖案以及至少一基準靶。於本實施例中，該電路圖案包括一第一圖形53以及一第二圖形 54，該基準靶的數量為二，分別為一第一基準靶 51以及一第二基準靶 52，該第一基準靶 51及該第二基準靶 52為一圓環圖案。

該鑽靶機 3結構至少包括：一作業區 31、一X光攝影機以及一螢幕 35。該多層電路板 5可被放置於該作業區 31進行鑽靶作業。該X光攝影機與該作業區 31相距一高度，當該多層電路板 5被放置於該作業區 31內時，該X光攝影機可穿透該多層電路板 5表面銅箔擷取該多層電路板 5內層之影像。該X光攝影機包括一第一攝影單元 32及一第二攝影單元 33，兩攝影單元相距該第一距離CD。當該第一攝影單元 32及該第二攝影單元 33所擷取之影像同時具有該第一基準靶 51以及該第二基準靶 52的影像時，定義該多層電路板位於一第一位置 91上(如圖7b所示)，該鑽靶機接收來自該自動搬運裝置4的可鑽靶信號，則該鑽靶機 3於該第一基準靶 51以及該第二基準靶 52的靶心進行鑽靶作業。該螢幕 35用以顯示該X光攝影機所擷取之影像。

該自動搬運裝置 4可搬運該多層電路板 5至該作業區31內，其包括：一搬運模組、一影像模組 42以及一計算模組 43。

該搬運模組包括兩組多軸機械手臂(44,45)，該搬運模組用以將該多層電路板 5移動至一第二位置 92上(如圖7a所示)，該第二位置 92位於該作業區 31內。該兩組多軸機械手臂(44,45)的前端具有複數個吸盤 41，該等吸盤 41用以輔助該兩組多軸機械手臂(44,45) 將該多層電路板 5移動至該第二位置 92上。較佳實施例中，該自動搬運裝置 4更包括一承載座 2，該承載座 2用以放置尚未鑽靶的多層電路板 5，以利該搬運模組吸取該多層電路板 5。

該影像模組 42為一攝影機，該影像模組42可拍攝該鑽靶機 3之螢幕 35所顯示的該第二位置92的影像，並將其傳送至該計算模組 43。

該計算模組 43內部儲存有一電路圖案影像，該電路圖案影像包括一第一基準靶51之影像、一第二基準靶52之影像、一第一預存影像以及一第二預存影像，且該第一預存影像以及該第二預存影像分別與該第一圖形 53以及該第二圖形54相對應。該計算模組43紀錄該影像模組 42所取得的該第一基準靶51之影像以及該第二基準靶52之影像，及其與搬運模組之間的位置關係。該第一預存影像以及該第二預存影像的紀錄可使用以下方法。

方法1：以X光攝影機的視野為一個區域，按照左右上下方向多次移動該多層電路板 5，將各區域合成的擴大範圍的影像作為該第一預存影像以及該第二預存影像，並事先紀錄於該計算模組 43。

方法2：利用該多層電路板 5的設計數據(CAD數據)生成影像數據，將其作為該第一預存影像以及該第二預存影像，並事先紀錄於該計算模組 43。

該計算模組 43分析該影像模組所取得的影像是否具有該第一基準靶 51之影像以及該第二基準靶 52之影像。當分析結果為是時，則該多層電路板 5是位於該第一位置 91上，可啟動該鑽靶機 3進行鑽靶作業。

當該影像模組 42所取得的影像不具有該第一基準靶51之影像以及該第二基準靶52之影像時，則該計算模組 43將該第二位置92的影像與該電路圖案影像相比對，計算出一位移量。該搬運模組根據該位移量移動該多層電路板 5至該第一位置 91上，再啟動該鑽靶機 3進行鑽靶作業。其中，該第二位置 92的影像與該電路圖案影像的比對方式為：事先紀錄的該第一預存影像以及該第二預存影像由複數個X光攝影機視野區域的影像合成 (如圖6中的虛線方塊)，每一區域皆有容易識別的一區別特徵，根據該區別特徵，該計算模組 43可搜索該第二位置92的影像存在於事先紀錄的該第一預存影像以及該第二預存影像的位置，以確定該多層電路板 5與該第一位置 91之間的相對距離。此外，還可利用與該電路圖案影像相對應的該多層電路板的設計數據(CAD數據)進行比對。

請更加參閱圖6及圖8所示，其為多層電路板的位移量運算示意圖，如圖中所示，符號 O為兩組多軸機械手臂 (44,45)的旋轉中心， C1(C1X,C1Y)為該第一預存影像的中心點，且C1與該第一基準靶 51相距一距離 (D₁ , D₂ )，C2(C2X,C2Y)為該第二預存影像的中心點，P1(P1X,P1Y)為該第一攝影單元 32所擷取影像的中心點，P2(P2X,P2Y)為該第二攝影單元 33所擷取影像的中心點，θ為需要修正的角度。

設定該旋轉中心 O為原點( 0, 0)；該第一攝影單元 32、該第二攝影單元 33的中點與該旋轉中心 O相距一第二距離 RD，則C1(C1X,C1Y)為，C2(C2X,C2Y)為，P1(P1X,P1Y)為，以及P2(P2X,P2Y)為，且需要修正的角度θ可如公式(1)所示：(1)

該搬運模組將該多層電路板 5以旋轉中心 O為原點旋轉-θ 角度後，P1(P1X,P1Y)會變成新中心點P(PX,PY)，P2(P2X,P2Y)會變成新中心點P’(P’X,P’Y) ，其中， PX為， PY為。

旋轉後，該搬運模組將該多層電路板 5移動距離(C1X－PX, C1Y－PY)可將中心點P校正至 C1、中心點P’校正至 C2，再移動距離 (D₁ , D₂ )即可將該第一基準靶 51及該第二基準靶 52移動至該第一攝影單元 32及該第二攝影單元 33的擷取範圍內，該鑽靶機 3接收來自該自動搬運裝置4的可鑽靶信號，於基準靶靶心進行鑽靶作業。

在本發明一實施例中，該自動搬運裝置 4更包括一停止單元 46，作為安全對策，當該搬運模組動作中碰撞到人或者其他物體時，將立即停止。

在本發明一實施例中，該自動搬運裝置 4可更包括一擺放座 6，用以放置鑽靶作業完成後的多層電路板 5。

請參閱圖9所示，其為本發明應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置另一實施例之結構示意圖。在本發明另一實施例中，該影像模組電訊連接該X光攝影機，以接收該X光攝影機所擷取的該電路圖案的影像信號。

透過上述方式，可以看出本發明揭示了一種應用於鑽靶機的自動搬運裝置，不需要增加額外的X光設備即可達到準確定位之效果，可以取代目前多由人力為主進行的多層電路板鑽靶作業，具有降低成本，節省空間等優點。並且，鑽靶機與自動搬運裝置之間並不需要增設影像信號接口或改造，因此可對應各種規格的多層電路板 X 光鑽靶機，簡單實現自動化。

1‧‧‧操作人員
2‧‧‧承載座
3,3a‧‧‧鑽靶機
31,31a‧‧‧作業區
32,32a‧‧‧第一攝影單元
33,33a‧‧‧第二攝影單元
35,35a‧‧‧螢幕
4‧‧‧自動搬運裝置
41‧‧‧吸盤
42,42a‧‧‧影像模組
43‧‧‧計算模組
44,45‧‧‧多軸機械手臂
46‧‧‧停止單元
5,5a‧‧‧多層電路板
51‧‧‧第一基準靶
52‧‧‧第二基準靶
53‧‧‧第一圖形
54‧‧‧第二圖形
6‧‧‧擺放座
91‧‧‧第一位置
92‧‧‧第二位置
C1,C2,P1,P2,P,P’‧‧‧中心點
D₁,D₂‧‧‧距離
CD‧‧‧第一距離
RD‧‧‧第二距離
O‧‧‧旋轉中心
θ‧‧‧角度

圖1為先前技術多層電路板鑽靶作業的示意圖；圖2a及2b為鑽靶機辨識基準靶示意圖；圖3為本發明較佳實施例之立體示意圖一；圖4為本發明較佳實施例之立體示意圖二；圖5為本發明較佳實施例之立體示意圖三；圖6為多層電路板示意圖；圖7a 為本發明多層電路板位於第二位置之示意圖；圖7b 為本發明多層電路板位於第一位置之示意圖；圖8為本發明多層電路板的位移量運算示意圖；圖9為本發明另一實施例之立體示意圖。

2‧‧‧承載座

3‧‧‧鑽靶機

31‧‧‧作業區

32‧‧‧第一攝影單元

33‧‧‧第二攝影單元

35‧‧‧螢幕

4‧‧‧自動搬運裝置

41‧‧‧吸盤

42‧‧‧影像模組

43‧‧‧計算模組

44,45‧‧‧多軸機械手臂

46‧‧‧停止單元

5‧‧‧多層電路板

6‧‧‧擺放座

Claims

一種應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，所述鑽靶機用以進行一多層電路板的鑽靶作業，該多層電路板內層包括有一電路圖案以及一基準靶，該鑽靶機包括一X光攝影機以及一作業區，當該多層電路板被放置於該作業區內時，該X光攝影機可擷取該多層電路板內層之影像，當該影像具有該基準靶的影像時，定義該多層電路板位於一第一位置上，該鑽靶機接收來自該自動搬運裝置的可鑽靶信號，則該鑽靶機可進行該鑽靶作業；其特徵在於，該自動搬運裝置包括：一搬運模組，用以將該多層電路板移動至一第二位置上，該第二位置位於該作業區內；一影像模組，用以拍攝該鑽靶機之一螢幕所顯示的該第二位置的影像，或者接收該X光攝影機所擷取的該第二位置的影像信號；一計算模組，與該搬運模組以及該影像模組電訊連接，該計算模組儲存有與該電路圖案相對應的一電路圖案影像，且將該第二位置的影像與該電路圖案影像相比對，使該搬運模組將該多層電路板移動至該第一位置上。
如申請專利範圍第1項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中該計算模組內部儲存的電路圖案影像包括一第一基準靶之影像、一第二基準靶之影像、一第一預存影像以及一第二預存影像。該計算模組記錄該影像模組所取得的該第一基準靶之影像以及該第二基準靶之影像，及其與搬運模組之間的位置關係。
如申請專利範圍第2項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中該計算模組利用該X光攝影機的視野為一個區域，按照左右上下方向多次移動該多層電路板，將各區域合成的擴大範圍的影像作為該第一預存影像以及該第二預存影像，並紀錄於該計算模組。
如申請專利範圍第3項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中當該影像模組所取得的影像不具有該第一基準靶之影像以及該第二基準靶之影像時，則該計算模組將該第二位置的影像與該電路圖案影像相比對，其比對方式為：事先紀錄的該第一預存影像以及該第二預存影像由複數個X光攝影機視野區域的影像合成，每一區域皆有容易識別的一區別特徵，根據該區別特徵，該計算模組可搜索該第二位置的影像存在於事先紀錄的該第一預存影像以及該第二預存影像的位置，以確定該多層電路板與該第一位置之間的相對距離。
如申請專利範圍第2項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中該計算模組利用該多層電路板的設計數據(CAD數據)生成影像數據，將其作為該第一預存影像以及該第二預存影像，並紀錄於該計算模組。
如申請專利範圍第5項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中當該影像模組所取得的影像不具有該第一基準靶之影像以及該第二基準靶之影像時，則該計算模組將該第二位置的影像與該電路圖案影像相比對，其比對方式為：利用與該電路圖案影像相對應的該多層電路板的設計數據(CAD數據)進行比對。
如申請專利範圍第1項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中該影像模組為一攝影機，該影像模組拍攝該鑽靶機之螢幕所顯示的該第二位置的影像。
如申請專利範圍第1項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中該影像模組電訊連接該X光攝影機，以接收該X光攝影機所擷取的該第二位置的影像信號。
如申請專利範圍第1項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中該搬運模組包括兩組多軸機械手臂，該多軸機械手臂前端具有吸盤，可將該多層電路板移動至該作業區上。
如申請專利範圍第1項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中該自動搬運裝置更包括一承載座以及一擺放座，該承載座用以放置尚未鑽靶的多層電路板；該擺放座用以放置鑽靶作業完成後的多層電路板。
如申請專利範圍第1項所述的應用於多層電路板鑽靶機的自動搬運裝置，其中該自動搬運裝置更包括一停止單元，當該搬運模組動作中碰撞到人或者其他物體時，將立即停止。