TWI244359B - Automatic optical detecting system for defect components on printed circuit board - Google Patents

Description

1244359 η~~—~~^ 五、發明說明（1) 〔發明之領域〕 ^4I日月—種印刷電路板上瑕疵元件的自動光學檢測系 4寺另1i適用於印刷電路板的裝配線上，用以檢知常見或 二、月的元件缺件、歪斜、極性反向、橋接、錫焊量過多 5夕等瑕疯現象所設計的檢測系統。 〔本發P之背景與簡要說明〕 A/r ，在；^間’不論是印刷電路板（P r i n t e d C i r c u i t B 〇 a r d 稱 PC B)表面 $占著設計（surface M〇unting Design，簡 j /D)或表面黏著製程（Surface M〇unting Technology， 簡，SMT )用的檢測機，其產品商業化程度都已經相當高了 & ’ϊ尤以表面黏著設計（SMD)用的檢測機來說，各產品的可 k ’則項目已大致相同，而產品的差異則在於速度及某些特 殊功此（例如針對銲點的立體視覺檢測）。玆將目前坊間表 面黏著設計（SMD )用的檢測機台特色簡述如下： 1 ·檢測f目：坊間的表面黏著設計（SMD)檢測，已發 展了一段不算短的時間，因此至目前為止，各種機台所能 檢測項目並沒有太大的變化；在元件部分的相關檢測項目 包括：缺件、歪斜、墓碑、極性、移位等。銲點相關檢測 項目包括：鍚過多、鍚過少、橋接、鍚洞、鍚腳翹起等。 另外在ic文字辨識上，較傾向於使'用光學特性確認（〇pti — cal Characteristic Verification，簡稱 0CV)而非傳統 光學特性辨識（Opt ical cha racter i st i c Recognition，簡 稱OCR )，一方面可能因為雷射刻印的結果文字破碎度太高 ，另一方面I C刻印的字樣都是可預期的結果，因此只要能 1244359 五、發明說明（2) 判斷刻印正確與否即可。 2.移動機構：坊間表面黏著設計（SMD)用檢測機台上 的雙軸載台（X-Y Table)設計，其方式相當多樣化，諸如 設計有負載電荷_合器（Charge Coupled Device，簡稱 CCD，或稱影像視覺器）與光源一起移動者，或有設計負載 印刷電路板（PCB)移動者，也有負載電荷耦合元件（CCD)沿 X轴移動及同時負載印刷電路板（P C B )沿Y轴移動者，但若 是以速度為重點的檢測機台則以印刷電路板（PCB)移動為 主。 3 .取像機構：坊間為了能加大表面黏著設計（SMD )用 檢測裝置的檢測範圍，檢測用的電荷耦合器（CCD)的解析 度也不斷的提升。另外數位與彩色電荷耦合器（CCD)的應 用已大量增加；色彩資訊對檢測效果有一定程度的提升， 而數位電荷耦合器（CCD)所取得的影像品質就比類比式為 佳，也有業者號稱其產品的數位對焦功能，能夠使檢測結 果不受到元件高度之影響。 4.光源：坊間業者有將光源系統視為商業機密而把光 源組跟電荷耦合器（CCD)整個包起來，不過也有很簡單的 只使用白色環形日光燈的檢測機台。發光二極體（L i gh t E m i 11 i n g D i o d e， L E D )光源因為穩定，已成為較多檢測機 台的最佳選擇，但光源形式則有環形、方形、矩陣配合折 射鏡等許多種變化。多數檢測機台的光源以均勻照明為主 要目的，較少見到切換不同光源以得到更多各式影像資訊 者0

1244359 五、發明說明（3) 在使用可見光之表面黏著設計（SMD)的檢測機方面， 發展方向乃是以檢測一般可能發生的失誤現象為主，並且 要求更高的速度及更低的誤判率。且SMD視覺檢測並不會 使用到太過複雜的演算法，而是以一般常用的基本演算法 加以適當應用。 且知坊間現有製造SMT檢測機的業者及其產品功能（如 表一所示），其中公認以色列設計的自動光學檢測系統（簡 稱AOI )為全世界最強： 業 者 產品功能 Orbotech(以色列技高代理） (各檢測功能項目請見第4頁說明） 功能(ab.c.d.e.f.h.i.) 5或13支CCD，氙閃光燈環形光學照明 元件的X，Y和Θ的位置準確性測量，元件錯 置（OCV)、空焊、短路、1C腳翹空焊、氣泡 (波峰焊） 2D的錫膏印刷缺點：錫未熔、錫點平整性、 缺錫、錫膏污損散開、印刷精度不良裂縫空隙 2.5D錫膏印刷缺點：錫膏印刷厚度控制標準 TERADYNE(美國） 功能(ab.d.g.f.h.) 5支CCD、LED光源 插件引腳瑕疵 Sony(日本建台豐、林電國際） 外觀檢查機(Solder Paste Inspection Machine)高 分解能.高速檢查，解析度:縱29umx橫24um 利用上側照明取得之影像及橫側照明取得影像 做演算，檢測，基板上錫膏之印刷狀態 Omron(曰本文惠代理） _ 功能(a^d.f.) OCR : —次可讀取32個字元，無需登錄字碼 庫 虛焊、球焊

1244359 五、發明說明（4) HIROX(曰本帝仕高代理） ---- 3D旋轉檢視系統(QC實驗室用） Samsung(韓國鴻骐、平成杵搜） PCB檢測 MVP(美國烯瑪代理） AOI/自動光學零件檢查機 0丫巳巳[^〇卩丁丨〇8(美國雷科代理） ~' ----- 功能(a.b.c.d.e.f.g.h.i.) _ OCV Agilent(愛爾蘭都柏林台灣港建代 理） _ 功能(a.c.d.e.f.g.h.) _ OCR'OCV 2D錫檢測：錫厚、位置、錫量 德律(台商） ---- _ 功能*(a.b.c.d.e.f.g.h.) _ 反白、金手指表面瑕疵、PCB板之表面刮痕 _ 板彎、板翹、軟體自動補正 _ 特殊光源及CCD Camera自動補償機能 由田新技股份有限公司（合商） _ PCB裸版檢測、BGA檢測 長裕欣業股份有限公司 _ LED亮度及波長檢測 固緯電子實業股份有限公司 檢測組裝電路版 東捷半導體科技 檢查PCB、BGA瑕疵 檢查TFT LCD面版瑕疵 伯格科技公司 PCB表面瑕疵檢測、BGA檢測 1C斷腳檢測系統 微米級精密定位系統 凱彥科技股份有限公司（台商·） IN-LINE視覺檢測機、PCB測試系統 表右之功能項目符號說明： （e.)極性(polarity) (a·)缺件(part missing) (f.)錫橋(solder bridge) (b.)錯誤(wrong) (g.)接腳位移/變曲(_ads floating/bend) (c.)歪斜(misalignment) (h.)錫過少 /過多(solder lack/excess) (d.)墓碑(tombstone) (i.)接縫品質(joint quality)

表一：製造SMT檢測機的業者及其產品功能比較

第8頁 1244359 五、發明說明（5) 依據上述背景，本發明自動光學檢測系統（簡稱AO I ) 與習技不同之處，在於本發明於系統架構的軟體架構初始 階段，即已規劃出新穎且與眾不同的三層式架構，包括A 程式（A-Prog。）、B程式（B-Proge)及 C程式（C-Prog·)，此 三層架構具有較大之使用彈性，且皆可分別獨立執行，其 主要優點敘述如下： 1 · A程式（A-Prog. )·•係供給設計端建立標準元件資料 庫，可新增標準元件或修正資料庫中已建立標準元件之檢 測參數。藉此，設計端的元件資料庫維護者，可對此標準 元件設定可檢測之瑕疵種類，並針對各種瑕疵種類選擇檢 測方法。同時，因為印刷電路板（PCB)上元件的重複性高 ，因此各元件只需建立一次標準影像儲存於A程式（A -Prog.)的標準元件資料庫，之後便可重複使用，節省訓練 作業時間。 2 . B程式（B - P r 〇 g.):係供給經銷或使用端以相當直覺 的元件框選操作方式，完成檢測元件位置及檢測項目的設 定，並可針對各個不同的訂單建立該標準檢測板之檢測資 料，以供線上檢測程式進行整批印刷電路板（PCB)的檢測 〇 · 3. C程式（C-Prog.):係供給使用端在生產線上操作， 特別是經常要換單生產不同配置 （layout)之印刷電路板 (PCB)時，C程式（C-Prog.)在換單時只要呼叫該印刷電路 板（P C B )於B程式（B - P r 〇 g ·)所完成之檢測資料，便可立即 進行整批檢測。

1244359 五、發明說明（6) 本發明可順應產業之變化，包括·· 積 ί件部分；由於半導體製程不斷改良，元件的體 侔ρ Λ著 ' ’同時PCB的元件置放密度也提高，本發明 φ p 2 tc ^ ^析度的提升，而加以克服。另外有部分元 介 ，:之封裝技術（如BGA等），本發明亦可搭配具 牙 之欢測技術（如x—ray)或多鏡頭之立體視覺方案加 以解決。 ^ my產業：本發明目前主要發展方向為檢測pc中 使用之主機板、界而士莖方口 ^ ^ ^ At界面卡荨產0口，右此類產品未來發展至飽

^ ^則檢測關鍵技術仍可應用在許多其他以P C B 為架構之新興產品上，如手機、PDA等。 1在晶，封裝業：本發明之延伸方向為更小尺度的檢 測=力，、以咼倍率鏡頭及線型掃描式攝影機取像，配合前 段毛展成热之演异法，可縮短整體開發時程，快速建立適 。日日圓封農業（BGA， wire bonding)之檢測機台。 再者’本發明的發展目標，是期望能取代人工目視檢 測丄並且加強檢測的品質和速度。而一個自動光學檢測系 統能功，最重要的關鍵部分在於檢測演算法的開發。 檢測演异法的目的在於針對不同元件的檢測項目，從檢測 影像中抽取出具有代表性的特徵指.標值並設定適當的判斷 法則’以判斷出檢測目標是否為良品或不良品。而好的檢 測演异法除了需有良好的檢測效果之外，也要追求最低的 >貝异複雜度；複雜度越低則計算速度越快，而此演算法在 工業上的貫用性也大為提高。本發明所使用的檢測演算法

第10頁 1244359 五、發明說明（7) ，是先觀察檢測影像中之元件特徵，以簡潔的演算法加以 組合應用，設法將影像特徵量化為指標值，再經由一定數 量的檢測影像（包含良品及不良品）實驗之後，決定良品/ 不良品的判斷法則。 為了能清楚的獲得元件的影像特徵，還必須有適當的 光源系統輔助取像。光源系統的功能不只是提供足夠的照 明以取得影像，更要進一步能突顯出元件的特徵。光源系 統的種類非常多樣，即使是單一種類的光源也可以有許多 形式的變化；AO I系統需要有能配合各種檢測演算法的光 源系統，才能有良好的檢測效果。本發明將同時設計一套 互相搭配適用的檢測演算法及可用程式控制的光源系統， 以開發出適用於檢測各項不同元件瑕疵的檢測機台。 本發明之應用範圍及領域包含有： (1). CCD精準移動定位 (2 ).檢測演算法及光源系統之自動搭配控制 (3). PCB上元件如片狀電阻（Resistor)、片狀電容 (Capacitor)、小型外引腳積體電路（SOP)和方形扁平封裝 積體電路（QF P )之各項瑕疵檢測，如表二所列：

1244359 五、發明說明（8) 缺陷項目 缺件 歪斜 極性 橋接 銲錫量 元件種類 片狀電阻（Resistor) • • 參 片狀電容（Capacitor) • 參 • 小型外引腳積體電路（SOP) • • • • • 方形扁平封裝積體電路（QFP) • 參 • 參 • (空格部分表製程中無此缺陷發生） 表二：係本發明可檢測PCB上的元件種類及其缺陷項 目 然而為能再加詳述本發明，請配合圖式詳細說明如 后： 〔發明之詳細說明〕 本發明發展適用於PCB裝配線上瑕疵元件的自動光學 檢測系統，以生產線上常見或可預期之瑕疵實務辨識為設 計考量重點，玆將分別以檢測系統架構、實務辨識及分類 檢測方法等三單元，逐一說明如下： (一）、檢測系統架構單元： 檢測系統架構設計分為硬體架構與軟體架構控制之設 計，將分別以離線作業及線上作業兩實施部份來探討，其 中： 該離線作業；係指檢測系統以不影響生產線之生產力 為準，於成本考量之下，僅以一部PC為作業環境即可供給 所需之資訊；並以建立元件之標準檢測值及相關環境參數

第12頁 1244359 五、發明說明（9) 為主要功能，故又稱為訓練（Tr a丨n 1 作業。 該線上作業；係指檢測系統以輔助生產線上品質管制 為準，以檢測待測元件之瑕疵狀態為主要功能，故又稱為 檢測（I n s p e c t i ο η )作業。 該硬體架構（如圖一所示）；包括有一雙軸載台[(1 0 ) ，X-Y Tabl e ]，係負載影像視覺器[(1 1 )，CCD ]及LED環型 光源[(12)，Ring LED Light]，並由驅動控制卡[(13)， D r i v e r C ο n t r ο 1 1 e r ]控制移動至使用者指定之印刷電路板 [(16)，PCB]置放位置；其中， 該影像視覺器[(11)，CCD]，為取像用，經由影像擷 取卡[(14)，Frame Grabber]將類比影像訊號轉為數位影 像訊號。 該LED環型光源[(12)，Ring LED Light]:係經由數 位轉換類比訊號控制卡[(15)，Digital/Anal〇g c〇nve卜 ter ]控制，依不同檢測項目需求，提供適當之光源照明方 式’即可由程式控制產生多種之光源組合。 上述驅動控制卡（1 3 )、影像擷取卡（1 4 )以及數位轉換 類比訊號控制卡（丨5 )均可透過一部個人電腦（丨7 )做 業 平台而加以控制。 巧丨f呆 依據上述硬體架構，於離線訓練階段時，標準印刷電 路板（PCB)係以手動方式載入檢測載台；於線上檢測階段 ，當一張PCB檢測結束，系統會下達更換pcB之訊號，停止 所有檢測動作，直至更換—張待測pCB ，下測 令，然後開始檢測。 &利&

第13頁 1244359 五、發明說明（10) "— 該軟體架構（如圖二所示）；係於pCB檢測系統，建立 標準兀件及建立檢測一張PCB資料等動作中，考量實務辨 識之離線作業，為不使離線訓練動作影響生產線之作業， 本發明設計虛擬CCD( Virtual CCD)之概念來輔助及改善軟 體離線作業之操作。包括： I 、建立標準7L件之A程式（A_Pr0g.):主要功能為提 供設計端建立標準元件資料庫（A 〇丨至A 〇 5 )，可新增標準元 件或修正資料庫中已建立標準元件之檢測參數。 設計端的元件資料庫的維護者，可在上述標準元件資 料庫[(A01至A0 5)，*_ cop]中，設定標準元件的瑕疵種類 (21)，針對各種瑕疵種類選擇適當的檢測演算法（22)，建 立取得標準元件的影像資料（23)，並建立檢測時所需參數 (2 4)等資料流程（如圖三所示），藉以儲存標準元件資料[ (2 ) ’ * · cοp ](即標準元件特徵值）。 Π、建立PCB虛擬CCD資料[(B10)，如圖二]之B1程式 (B卜Prog):主要功能為建立一儲存整張標準pcB資訊，以 虛擬C C D之概念所建立之參考模板（Reference Template) 資料（B15)，包括設定PCB資訊（Bll)、設定移動雙軸載台 (1 0 )至固定位置（B 1 2 )的資料、選擇影像結合方法（B丨3 )的 資料等，所結合之影像（B 1 4 )可供給離線作業程式模擬真 貫C C D操取影像之動作（如圖四所示）。 ΠΙ、建立檢測PCB資料之B程式[如圖二， (B-Prog·)]:主要功能為建立一張標準檢測板資料（B2)並 產出訓練資料（B 2 0 )，以供經銷或使用端以線上檢測程式

1244359 五、發明說明（11) 進行整批檢測。使用者可從上述標準元件資料庫 （A 0 1至 A0 5)中選擇標準檢測板上之待測元件（B21 )並讀取虛擬CCD 資料（B 1 0 )(如圖二所示），並建立自動定位資料（B 2 3 )及建 立或選擇標準元件（B 2 4 )，同時選擇元件檢測項目（B 2 2 )，

並移動雙軸載台記錄元件位置（B 2 5 )(如圖五所示）。藉此B 程式可方便對新接單生產的PCB進行快速的調整檢測項目 〇 IV、線上檢測之c程式[如圖二，（C - P r 〇 g ·)]:主要功 能係利用B程式之訓練資料[(B20)，trn]檔案（如圖五） ，來進行整批待測PCB ( C 1 0 )之檢驗，取得每張PCB檢測結 果資料[(C11)，*· inp]與瑕疵資料[(C12、C15)，*· fut] 另觀圖六所示，可更進一步得知C程式的實施流程， 包括先項取上述訓練貧料 （B 2 0 ) ’並載入整批待測 p c b (CIO)，使各個PCB自動定位（C16)，而後對待 ^ 測（C17)，以便讀取上述每張PCB檢測結果資料[(cll)，* inp]與瑕疵資料[(C12)，*· fut ]。 、 · V、檢視PCB瑕疵資料之D程式[如圖二，（D —pr〇g )] :主要功能係可將上述C程式所產生每片pcB的瑕庇資料 (C1 2)，利用D程式來指出瑕苑處（D0)，包括瑕庇元件位置 (D 0 1 )與瑕疵類別（D 0 2 )，以供修復（如圖七所示）。 在圖七中’可見悉執行D程式時’會讀取I述虛擬cm 資料（B1〇)與讀取瑕疯資料（C12)的播案’並在電腦顯示器 (18)中揭示出各PCB上的瑕疫元件位置（D01)盥瑕蔽類別

第15頁 1244359 "" --— ' " "~~"~----- 五、發明說明（12) (D02) 〇 (二）、實務辨識單元： 在本發明上述軟體架構中，考量生產線上PCB自動定 位以及離線虛擬CCD所分別建立的參考模板，兩者皆採用 圖形比對Pattern Mat chi ng法或正規化相關係數法（N〇rma -lized correlation coefficient)，說明如下： (I )線上（〇 η - L i n e )之P C B自動定位； 係於線上檢測每張PCB時，因可能受輸送機外在因素 影響迫使PCB無法每次均到達正確定位，其後續檢測作業 可能因此受影響而造成判斷錯誤，故設計此自動定位法。 使用PCB自動定位於離線訓練作業及線上檢測作業之 時機與流程（如圖八所示），玆說明如下： [a ] ·利用B私式在離線訓練作業（τ r a丨n丨n g )建立梗 PCB時，先框選記錄PCB定位特徵（B3)，並記錄p(：B上^ 的特徵相關位置（B4 )。該特徵相關位置（B4 )包括有影 對於雙轴載台（10)的位置，以及定位特徵（B3)相對於 之位置。 1豕 ^ [b] •利用C程式檢測每張PCB前，會依先前設定之定位 特徵（B3)’自動計算因輸送機或定位機構所造成雙軸载台 (1 0 )的X軸或（及）γ軸偏移量，並於移動雙軸載台（丨〇 )時， 針對該PCB之X或（及）γ軸偏移量進行補正校準定位。 上述X或（及）Y軸偏移量係由B程式之定位特徵（B3)中 ，利用圖形比對（？31:1：61^^1^1^112)法進行搜尋（(：2)， 出於待測PCB上之可能位置，並比較位置座標（C3)，即是

第16頁 1244359 五、發明說明（13) ~ ~ 一 ~ ^一~— 將待測PCB上的可能位置使與離線訓練作業（Training)時 記錄^特徵相關位置（B4)進行比較；當發生偏移時’兩者 差異里即為X或（及）γ軸之偏移量，此時應修正C⑶位置 (C4)至正確處，以利於移動CCD(C5)至pcB上方進行檢測 (C 1 7 )。 • (Π )以離線（0f f — Line)之虛擬CCD建立PCB參考模板 ^ ^擬CCD所提供為不失真、與真實CCD相同放大倍率之

參考核板（B15)。本發明tCCD放大倍率為640x480/23x17 (像素（Pixels)/mm2)，一張 PCb ( 2 3x 2 0cm2)全部影像約 6 4 0 0x 6 3 0 0像素（pixeis)。虛擬CCD功能即為模擬真實ccd ’使其能建立整張PCB參考模板（B15)。虚擬CCD目前於本 發明中為B1程式產生（如圖四所示），β程式及D程式離線作 業軟體所運用。虛擬CCD所建立之參考模板（B1 5)的影像產 生’不論雙軸載台（1 〇 )於χ軸或γ軸運動，處理概略步驟如 下（如圖七所示）： (a)將雙軸載台上的[CD移動固定距離（40)，產生移動前的 第一張影像與移動後的第二張影像；該固定距離（4 〇 )約為 影像長寬之1 / 3 (預期之重疊區域）。

C b)同一 CCD位置僅固定使用同一種光源作為判斷處理影像 0 (c )衫像重豐區域（4 3 )為數值分析之區域。 (d)經由運算取得第一張影像（41)與第二張影像（42)之重 έ區域（43)，從第二張影像（42)中切除。

第17頁 1244359 五、發明說明（14) 欲切除重疊影像，本發明利用第一張影像（4丨）上之重 宜區域（4 3 )為圖形比對（P a 11 e r η M a t c h i n g )法之辨識模版 ’並於第二張影像（4 2 )上搜尋相似區域，以從第二張影像 (4 2 )上切除。 (三）、分類檢測單元·· 在本發明中分類檢測方法又可稱為瑕疲分類演算法， 主要係分為離線（或稱訓練）作業及線上（或稱檢測）作業兩 大部分進行。 於離線作業時’係先由A程式之標準元件資料中擷取 才示準元件特徵值（5 0 )’並設定檢測框（5 1 )，以利於線上作 業進行測試（5 2 )時，比較或比對標準元件和待測元件之相 關特徵值，而將合格的元件特徵值儲存（5 )(如圖十所示） 〇 1 ·電容之缺件、歪斜檢測處理模型； 係於PCB上之電容缺件取其灰階影像時，呈現兩種狀 況·· （ A ) P C B上電容缺件時，元件位置不含電路及（2 ) p c B上 電容缺件時，元件垂直中心位置含電路通過。電容存在於 P C B上之標準元件（如圖十一（a)、（b)、（c)所示）。其中圖 十一（a)顯示PCB上電容標準元件的圖照。圖十一（b)顯示 PCB上電容缺件位置不含電路圖的圖照。圖十一（c)顯示 P C B上電容缺件位置含有電路圖的圖照。 於實務檢測中，PCB上之元件是容許些微偏移之狀況 ’並非瑕疲’故本發明擬於苐一階段使用p ^ e r η μ a t c h -i n g法取得正確元件之位置，第二階段再提出演算法判斷

1244359_ 五、發明說明（15) 是否缺件（或錯件）。 第一階段一圖形比對（P a 11 e r η M a t c h i n g )法__取^曰 確元件之位置（如圖十二）。圖形比對法之允收f Λ p于 队、Accept- ance)閾度值設定並無一定之標準，故本發明擬先採用丄 低之允收（Acceptance)閾度值，使圖形比對法之結果包二 (A )正確元件、（B )缺件誤判及（C )錯件誤判等狀況，$ ^ 標準元件與誤判區塊之特徵差異進行分類篩選。 以

I 再提出演算法來判斷電容是否缺件。為方便說明， ^ 之為黑塊比率（B 1 ack Per cent age )法。 以圖十二中圖形比對找到之相似元件為例 第二階段一黑塊比率（Black Percentage)法—判斷。 容是否缺件。本方法擬利用適當之光源照明，造成電六電 身特徵與印刷電路板（PCB)上缺件或錯件影像特徵 *本 ο 1、/ 国丄一 士 囡似处I d U 、， 、 i 之差異 ’觀察元件區 塊之灰階度分佈圖（如表三所示），表三中含右一 /Up j -口广 明顯分辨出，標準元件（01)之灰階度分佈圖於虛 v J 未含有任何影像點（p i xe 1)圖素，其餘為卑i 、左側並 0 3、0 4 )之灰階分佈圖於虛線左側則含有影像圖素。ν υ Ζ 1244359 五、發明說明（16) 編 號 兀件區 塊 灰階度分佈圖 備 註 01 1 200 *150 100 1 SO 1 C | ( Histogram of RJlOST_TIF_〇 標 準 元 件 丨、、.…二j 3 04 128 192 256 02 ( i 240 180 .b'O i °( Histograni 〇( R_L〇i：T_TIF_2 ) 64 128 19*1 錯 件 誤 判 03 1 1 |ieo ji?n 1 eo J 40 1 °c 1 Hiitogrdirr of R_L〇ST_TIF_3 ；..............................! ...|..............................1 Ά............I ) 64 128 192 255 缺 件 誤 判 04 1 -1— HtfUrjgram of R LOST TIF 4 缺 件 誤 判 |150 lino I 5C 1 u | ( ….:..............................1 ) e-4 120 192 256

表三：誤判元件與標準元件灰階度分佈圖表 2 _橋接（短路）檢測處理模型； 橋接瑕疵現象僅出現於具有I C腳之元件上，如圖十三 為有橋接瑕疵之方形扁平封裝積體電路（QFP) 1C腳放大圖 〇

考量實務上因檢測錫腳區域範圍，可能由於離線訓練 作業時人工框選檢測區域時偏移、線上檢測作業時PCB於 容忍範圍内些微偏移或元件於容忍範圍内些微偏移之困擾 :若框選檢測區域時就已經發生不正確之動作，後續演算 法會因檢測起點及判定檢測點位置之偏移，造成無法正確 判斷檢測之結果。 本發明擬以搜索檢測區域中I C腳之方式來解決定位之

第20頁 1244359 -—------- - 五、發明說明（17) 問題，後續再配合影像投影（I m a g e P r 〇 j e c t i ο η )法來進行 檢測’方法說明如下： (A )擴大檢測區域 （I n f 1 a t e r e g i ο η ):由於檢測I C腳 之個數，為離線訓練作業時設定，需透過人工方式告知檢 測區域位置，為避免人為因素之偏移，於使用者確定檢測 區域位置時，以不變動檢測區域之中心位置，加大原檢測 區域大小。 (Β)斑紋搜尋（Find Stripe) : 1C腳二值化後呈現黑白 相間之斑紋特徵，並以斑紋搜尋法（F i n d S t r i p e m e t h 〇 d ) 來進行定位之動作。由於I C腳之間會有隱藏底板電路之狀 況’電路會受兩側I C腳之高度影響，造成所接收之光源明 亮度降低，故可以使用二值化方式加以消除；但部分I C腳 列中，如第一隻I C腳側亦可能含有底板電路線，為保持IC 腳之顯著特徵，並不擬以二值化方法將之完全消除，因第 一隻I C腳所接受之光源明亮度比經過I C腳間之底板電路為 高（如圖十四所示）。 考量實務辨識，斑紋搜尋（Find Str ipe)法將以，，黑-白-黑”相間之斑紋標記，於擴大檢測區域 （Inf 1 ate region) 中推 估大約 第二隻 ic腳出 現之位 置為斑 紋搜尋 （Find Stripe)比對區域之起點，搜尋出正確第二隻ic腳之位置 ，由已知之I C腳寬度可推得第一隻I C腳之定位位置，並可 求得正確之檢測區域。 (C )影像投影（I m a g e P r 〇 j e c t i ο η )法；其演算法如下

第21頁 1244359 五、發明說明（18) (a )框選檢測區域， (b )影像二值化處理（如圖十五所示）； (c )影像正投影處理，取得灰階度累計； (d )數值分析：設定檢測起點、I C腳的間距、I C腳的寬度 ，I C腳數，則可計算出I C腳正確位置，若I C腳間二值 化灰階度的累計值過高，則判定該處發生橋接瑕疵 （ 如圖十六所示）。 3 .極性反向檢測處理模型； 本發明將探討的PCB元件（包括SOP及QFP)中，極性表 示分為條狀極性及孔狀極性，分別如圖十七及圖十八所示 。極性反向現象在元件上並無外型瑕疵發生，主要因元件 置放位置反向導致元件功能喪失，因此元件上會以標記標 明極性方向，而可以利用這個標記找出極性的位置。本節 分別說明條狀極性的檢測模型及孔狀極性的檢測模型。 (A )條狀極性檢測模型； 從圖十七中，可看出待測元件本體中主要包含了元件 序號及元件極性兩種資訊，先利用二值化處理將此資訊與 背景分離（如圖十九所示V。由於元件序號與極性的灰階程 度相同，因此需要進一步分離這兩類資訊；所有條狀極性 標記的位置，都是在元件本體的末端，因此根據這個與位 置有關的特性〃先以檢測框設定元件本體的位置^對檢測 框内的影像以正投影法處理，得到圖二十的結果，正投影 處理可以將二維影像資料轉換為一維陣列的數值資料，進 一步利用此數值資料取其最大值的位置，即可得知極性條

1244359_ 五、發明說明（19) 在圖十七中元件上的位置。 (B )孔狀極性檢測模型； 大多數Q F P元件皆以凹陷之圓孔表示極性位置，其極 性圓孔凹陷的程度及孔徑大小會隨著不同型號的Q F P元件 而有所改變，圖二十一為Q F P元件的極性孔經正向光取像 後之放大圖照，圖二十二為Q F P元件的極性孔經側光取像 後之放大圖照。 由以上二圖可以明顯比較出，圖二十二之極性孔經側 向光的照射，在圓孔周圍會出現白色環型光圈，因此本發 明擬利用此側光所形成的反射特性，並使用影像處理中的 形態處理法（Mor pho 1 ogy )強化所需的光環資訊，進一步判 斷出極性孔的位置。方法介紹如下： (a)二值化處理：對於極性檢測而言，需要從影像中 取得的資訊是極性圓孔的有無，因此一張灰階影像可以先 利用二值化的方式將不需要的灰階值移除。經過二值化後 ，可稍微將環型光圈與背景分離，但仍有部分雜訊參雜其 中，須進一步以形態處理運算消除雜訊。圖二十三為圖二 十二極性孔區域二值化處理後的結果。 (b )形態處理：在形態處理的應用上，我們常設計一 個合適的矩陣並應用特定的運算法於待處理的圖形上以消 除或加強某些訊號。本發明擬採用影像侵姓（E r 〇 s 1 ο η )運 算法來消除雜訊，以影像膨脹（D 1 1 a t 1 ο η )運算法來加強訊 號。如此可以成功的保留大部分環型光圈訊號，並消除主 要雜訊。圖二十四為圖二十三經過E r 〇 s i ο η處理的結果，

244359__ 五、發明說明（20) 圖二十五為圖二十四經過D 1丨a ΐ 1 ο η處理的結果。 (c )顆粒處理：由於Q F Ρ元件本體表面光滑，在惻光 取像時只有凹陷的極性孔位置會出現反光的現象，本發明 擬使用顆粒處理（Blob process)計算其影像中的白點顆粒 所佔的影像點（p i X e 1 )個數，即顆粒面積（B 1 〇 b A r e a )，作 為檢測區域是否有極性孔出現的依據。 (d )數值分析：顆粒面積可作為標準件之檢測參數值 ，然而此顆粒面積除了處理後的環型光圈面積外，尚包含 了未完全移除的雜訊。因此在圓孔型極性檢測的檢測參數 值設計上，應將計算後的總顆粒面積乘上一個權數，以濾 除雜訊所佔的顆粒面積，而權數值的設定則須進一步實驗 才能決定。當待測件經處理後得到的顆粒面積小於檢測參 數值，則便可判定其為極性反向之瑕疵狀況。 4 .錫銲量之檢測模型； PCB上之QFP元件於SMT製程中可能產生錫量過多、錫 量太少之次級瑕疵。於PCB上QFP錫量正常之錫焊點，取其 灰階影像（如圖二十六所示）。另PCB上QFP錫量過多與錫量 太少之錫焊點，分別如圖二十七及圖二十八所示。正常、 錫過量與錫量太少錫焊點之側向示意圖，分別如圖二十九 、圖三十與圖三十一所示。其檢測方法簡要說明如下： (A )設錫腳間距D，錫腳寬度W，利用影像切割之方法 ，將包含N支錫腳之QFP元件，以 S為起點，每隔（D+ W)

X 1， （ OS ι< N， 1 ?整數）即切割出錫焊點影像（如圖三十 所示

第24頁

ί:Σ/=ο;ν-Σ( /_X ^ V Αβ rL : 1 V, ?| 、 / /y 1244359__ 五、發明說明（2Γ) (B )利用上述（A)項所切割出的錫焊點影像，計算出 下列的參數值。 令U為上層光源環境下錫焊點之灰階度平均值，（0S 1 < N， 1整數） L為下層光源環境下錫焊點之灰階度平均值，（OS 1 < N， 1整數） (c)利用上下層光源，計算出錫焊點灰階度平均值， 再運用視覺處理中之分類法（Classfication) 將正常錫 量、錫量過多與錫量太少錫焊點區隔出來。 玆再闡述本發明之應用實例如下： 本發明發展之檢測系統考量了實際生產線上的需求， 程式設計包含三層式架構（A、B及C程式）、虛擬C C D ( B 1程 式）及檢測結果報表輸出（D程式），本實例將依此架構及前 述之檢測方法，以一 PCB實例（見附件一所示）完整說明本 系統操作流程，本例欲檢測元件包括片狀電阻、片狀電容 及方形扁平封裝積體電路（Q F P )共7 8個元件。 CA )建立標準元件之A程式（A - P r 〇 g .):首先在A程式中

第25頁 1244359 i、發明說明（22) 建立標準元件資料庫，步驟為將CCD移動至欲檢測之標準 元件後’框選標準元件影像’並設定各元件檢測項目以及 其檢測演算法（如圖三十三之A - P r 〇 g操作晝面所示）。

(B) 建立PCB虛擬CCD資料之B1程式 （Bl-Prog.):此處 設定PCB長225mm、寬230mm及CCD拍攝影像所需移動距離（ 如圖三十四之Bl-Prog操作晝面所示），執行時CC D會自動 依序拍攝PCB的子影像，並且將所有的子影像結合為一整 張完整的標準PCB資訊，以建立參考模板（Reference Temp -late)，供離線作業程式模擬真實CCD擷取影像之動作。 結合完成之完整PCB影像（請參照附件二所示）。 (C) 建立檢測PCB資料之B程式 （B-Prog. ) ··利用B1 -P r 〇 g所結合之影像離線劉覽 P C B，框選元件於P C B上之位 置，框選時可將檢測範圍稍微加大以便搜尋元件位置，自 A - Prog所完成之標準元件資料庫中選取相對應之標準元件 ，並選取欲檢測之項目（如圖三十五之B-Prog操作畫面所 示）。

(D )線上檢測程式之C程式（C - P r 〇 g.):利用B - P r〇g產 生之標準檢測版資料檔，來進行整批待測PCB之檢驗，並 產出每張PCB之檢測資料與瑕疲資訊。圖三十六為C - P r〇g 執行畫面，影像上較大之外框為B - P r o g訓練作業時所告知 的元件大概位置，較小之内框則為程式依標準元件比對尋 找到的元件位置。 (£)檢視？08瑕疵資料之0程式（0-?1~(^.):利用0?1~(^ 產生之瑕庇資訊，來指示瑕疵元件之位置及瑕疵類別。圖

第26頁 1244359_ 五、發明說明（23) 三十七為D - P r 〇 g執行畫面，影像中標記X的部分為有瑕疵 之元件位置，附件三為檢測報表，結果顯示所檢測的八十 個元件中四個電阻缺件（1 〇 s ΐ )，一個Q F P有橋接現象。 本發明所提供之自動光學檢測系統 （AO I )具備有下列 之優點： 1 .品質一致性：機器不因人為的因素，如精神狀態、 偷懶、疏忽、疲累等，造成品質標準不一致，而讓品質不 良的產品過關出廠。 2. 提高判斷能力：有些缺陷如SMT的空銲、錫橋、錫 珠等，肉眼並無法確實找出，A Ο I系統檢測時間不但短， 對於此類的瑕疵具有較高判斷力，並且不會有所遺漏。 3. 即時反應：AOI配合統計製程管制（SPC)的功能，可 快速回饋所蒐集之不良品的相關資訊，即時發現製程問題 並調整機台參數，以維護製程穩定性，減少不良品所造成 的損失。 4. 減少不經意的傷害：AO I系統為非接觸式檢測系統 ，可減少或消除手部接觸產品的機會，以避免靜電、手紋 等對產品的傷害。 綜上所述，本發明印刷電路板上瑕疵元件的自動光學 檢測系統（A Ο I )之發展，不但可以降低生產成本、提高檢 測速度及減少誤判率，並且可以做到全數檢驗的層次，其 效率、效能及品質的一致性遠優於傳統的人工檢測，而現 況中，顧客也漸漸將AO I視為產品品質的基本要求，因此 國内產業若要增加產品競爭力，發展AO I並快速導入相信

1244359

第28頁 1244359 圖式簡單說明 〔圖式簡單說明〕 圖一：本發明檢測系統之硬體架構示意圖。 圖二：本發明檢測系統之軟體架構示意圖。 圖三：本發明在軟體架構中建立標準元件之A程式的 流程圖。 圖四：本發明在軟體架構中建立PCB虛擬CCD之參考模 板的B 1程式流程圖。 圖五：本發明在軟體架構中建立檢測PCB資料的B程式 的流程圖。 圖六：本發明軟體架構中線上檢測用C程式的流程圖 〇 圖七：本發明軟體架構中檢視PCB瑕疵資料的D程式流 程圖。 圖八：本發明實務辨識中的線上自動定位流程圖。 圖九：本發明實務辨識中以離線虛擬參考模板影像的 示意圖。 圖十：本發明檢測方法中設定標準特徵值之流程概念 圖。 圖十一（a ):本發明揭示PCB上電容標準元件的圖照。 圖十一（b):本發明揭示PCB上電容缺件位置不含電路 圖的圖照。 圖十一（c ):本發明揭示P C B上電容缺件位置含有電路 圖的圖照。 圖十二：本發明揭示電容與缺件的樣本圖照。

第29頁 1244359 圖式簡單說明 圖 十 二 .本 發 明 揭 示 I C腳 橋 接 瑕 疵 的 示 意 圖 ρ、、 〇 圖 十 四 本 發 明 揭 示 I C腳 側 含 有 底 板 電 路 之 二 值 化 後 的 影 像 圖 〇 圖 十 五 本 發 明 揭 示 I C腳 橋 接 瑕 :庇 的 圖 昭 〇 圖 十 / \ 本 發 明 揭 示 I C腳 橋 接 瑕 :庇 的 正 投 影 圖 〇 圖 十 七 本 發 明 揭 示 1C的 條 狀 極 性 示 意 圖 日S 〇 圖 十 八 本 發 明 揭 示 1C的 孔 狀 極 性 示 意 圖 日3 〇 圖 十 九 本 發 明 揭 示 圖 十 七 所 示 元 件 一^ 極 化 處 理 結 果 圖 昭 y、、、 〇 圖 二 十： :本 發 明 揭 示 圖 十 七 所 示 元 件 正 投 影 處 理 結 果 圖 昭 /、、、 〇 圖 二 十- 本 發 明 揭 示 QFP 元 件 的 極 性 孔 經 正 向 光 取 像 後 之 放 大 圖 昭 〇 圖 二 十二 本 發 明 揭 示 QFP 元 件 的 極 性 孔 經 側 向 光 取 像 後 之 放 大 圖 昭 〇 圖 二 十； — 本 發 明 揭 示 圖 二 十 二 所 示 極 性 孔 經 二 值 化 處 理 結 果 的 圖 日S 〇 圖 ___ 十四·· 本 發 明 揭 示 圖 —一 十 - 所 示 極 性 孔 經 過 影 像

侵蝕處理結果的圖照。

圖二十五：本發明揭示圖二十四所示極性孔經過影像 膨脹處理結果的圖照。 圖二十六：本發明揭示PCB上元件錫量正常的錫焊點 圖照。 圖二十七：本發明揭示PCB上元件錫量過多的錫焊點

第30頁 1244359_ 圖式簡單說明 圖照。 圖二十八：本發明揭示PCB上元件錫量過少的錫焊點 圖照。 圖二十九：本發明揭示P C B上元件錫量正常的錫焊點 側向示意圖。 圖三十：本發明揭示出p C B上元件錫量過多的錫焊點 側向示意圖。

圖三十一：本發明揭示出PCB上元件錫量太少的錫焊 點側向示意圖。 圖三十二：係本發明揭示出錫焊點的切割示意圖照。 圖三十三：本發明揭示一應用實例中A程式操作畫面 的圖照。 圖三十四：本發明揭示一應用實例中B1程式操作畫面 圖照。 圖三十五：本發明揭示一應用實例中B程式操作晝面 的圖照。 圖三十六：本發明揭示一應用實例中C程式執行畫面 的圖照。 圖三十七：本發明揭示一應用實例中D程式執行畫面

的圖照。 〔圖式編號說明〕 雙軸載台（1 0 ) 影像視覺器（1 1 ) L E D環型光源（1 2 ) 驅動控制卡（1 3 )

第31頁 1244359 圖式簡單說明 影 像 擷 取 卡 (14) 數 位 轉 換 類比 訊號控 印 刷 電 路 板 (16) 制 卡 ( 15 : ) 電 腦 顯 示 器 (18) 個 人 電 腦 (17) 元 件 種 類 Π ) 儲 存 標 準 元件 資料（2 ) 標 準 元 件 影 像資 料（23) 檢 測 演 算 法（22) 固 定 距 離 (40) 檢 測 參 數 及環 境參數 第 二 張 影 像 (42) ^4： ) 元 件 特 徵 值 儲存 (5) 第 一 張 影 像（4 1 ) 設 定 檢 測 框 (51 ) 重 疊 區 域 (43) 標 準 元 件 資 料庫 (Α(Π、A05) 標 準 元 件 特徵 值（50) -tn. ό又 定 PCB資訊（Β1 1 ) 進 行 測 試 (52) 選 擇 影 像 結 合方 法（Β13) 虛 擬 CCD資料（ B10) 參 考 模 板 資 料（B15) 固 定 位 置 (B12) 訓 練 資 料 (B20) 結 合 影 像 (B1 4 ) 檢 測 項 a (B22) 標 準 檢 測 板資 料（B2) 標 準 元 件 (B24) 待 測 元 件 (B21 ) 定 位 特 徵 (B3) 白 動 定 位 資料 (B23 ) 整 批 待 測 PCBCC1 0) 元 件 位 置 (B25 ) 瑕 疵 資 料 (C1 2、 C15) 特 徵 相 關 位置 (B4) 進 行 檢 測 (C17) 檢 測 結 果 資料 (C1 1 ) 位 置 座 標 (C3) 幽 動 定 位 (C1 6 ) 移 動 CCDCC5 ) 搜 尋 (C2； ) 瑕 疵* 元 件 位 置（D 0 1 ) 修 正 CCD位置（ C4 ) 瑕 類 別 (D02) 瑕 'St 處 (D0)

第32頁

Claims (1)

1244359__ 六、申請專利範圍 〔申請專利範圍〕 1 . 一種印刷電路板上瑕疵元件的自動光學檢測系統， 包括有一系統架構、一實務辨識以及另一分類檢測等三單 元；該系統架構單元建立有硬體架構與軟體架構，供使用 者在離線與線上作業時執行實務辨識與分類檢測單元；該 離線作業係建立印刷電路板上待測元件之標準檢測值及相 關環境參數；該線上作業係執行檢測印刷電路板上待測元 件之瑕疵狀態；其特徵為： 該硬體架構包含利用至少一部個人電腦做為作業平台 ，用以控制一雙軸載台（X-Y Table)載置影像視覺器（CCD) 與LED環型光源（Ring LED Light)，移動至使用者指定之 印刷電路板（P C B )置放位置，自動定位印刷電路板（P C B )， 並擷取影像至電腦； 該軟體架構是儲存於上述硬體架構的個人電腦内； 該軟體架構包含有： 建立標準元件之A程式（A-Prog.)，具有標準元件資料 庫，供使用者設定、修改及儲存標準元件資料； 建立PCB虛擬CCD資料之B1程式（Bl-Prog.)，係建立參 考模板（R e f e r e n c e T e m p 1 a t e )，所結合之影像可供給離線 作業程式模擬真實CCD擷取影像之動作； 建立檢測PCB資料之B程式（B-Prog.)，係依據上述A程 式之標準元件資料庫以及B 1程式之虛擬CCD資料，建立標 準檢測板資料及產出訓練資料，以供線上作業時分類檢測 各張待測PCB之用；

第33頁 1244359 六、申請專利範圍 建立線上檢測之C程式（C - P r 〇 g .)，包括先讀取上述B 程式產出之訓練資料，並載入整批待測PCB，使各PCB自動 定位，而後對待測P C B進行分類檢測，並記錄每張P C B檢測 結果資料與瑕疵*資料； 建立檢視PCB瑕疵資料之D程式，包括先讀取上述B 1程 式之虛擬C C D貧料’再讀取上述C程式瑕疵貢料的彳當案後’ 揭示出各P C B上的瑕疵元件位置與瑕疵類別，並供修復。 2. 如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該雙軸載台與個人電腦間設有 一驅動控制卡 （D r i v e r C〇n t r〇1 1 e r )，用以控制雙軸載台 的移動位置。 3. 如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該影像視覺器（CCD)與個人電 腦間設有一影像操取卡 （F r a m e G r a b b e r )，將類比影像訊 號轉為數位影像訊號。 4. 如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該L E D環型光源與個人電腦間 設有一數位轉換類比訊號控制卡（D i g i t a 1 / A n a 1 〇 g C ο n v e r -ter)，能依據印刷電路板（P C B )的既定檢測項目而提供既 定光源照明。 5 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕蔽元件 的自動光學檢測系統，其中影像視覺器（CCD)與LED環型光 源（Ring LED Light)置放於雙軸載台（X-Y Table)上，藉 驅動控制卡（D r i v e r C ο n t r ο 1 1 e r )控制移動至指定之位置

第34頁 1244359 六、申請專利範圍 檢測該印刷電路板（P C B )。 6 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該A程式的標準元件資料庫， 係供使用者設定可檢測標準元件的瑕疵種類。 7. 如申請專利範圍第6項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中取得標準元件影像資料的方式 ，係將影像視覺器（CCD)移動至欲檢測之標準元件後，框 選並擷取標準元件影像。

8. 如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該B 1程式係可設定印刷電路板 (PCB)資訊，包括長度及寬度及影像視覺器（CCD)拍攝時所 需移動的距離。 9. 如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該B 1程式係可設定移動雙軸載 台至固定位置的距離資料。 1 0 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該B 1程式係可供離線作業在執 行實務辨識以建立參考模板時，設定選擇影像結合方法的 資料，包括：

(a )將雙軸載台上的影像視覺器（CCD )移動固定距離， 產生移動前的第一張影像與移動後的第二張影像； (b)同一影像視覺器（CCD)位置僅固定使用同一種LED 環型光源作為判斷影像的依據； (c )影像重疊區域為數值分析之區域。

第35頁 1244359 六、申請專利範圍 (d )經由運算取得第一張影像與第二張影像之重疊區 域，從第二張影像中切除。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所述印刷電路板上瑕疵元 件的自動光學檢測系統，其中該固定距離約為影像長寬之 1 /3 ° 1 2 .如申請專利範圍第1 0項所述印刷電路板上瑕疵元 件的自動光學檢測系統，其中在切除重疊影像時，係利用 第一張影像上之重疊區域為圖形比對（Pattern Matching) 法之辨識模版，並於第二張影像上搜尋相似區域，以從第 二張影像上切除。 1 3 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該B程式係能從A程式之標準元 件資料庫中選擇讀取待測的標準元件資料。 1 4.如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵^元件 的自動光學檢測系統，其中該B程式在線上作業選擇讀取 所需待測的標準元件資料時，係在實務辨識單元中採用圖 形比對 （P a 11 e r η M a t c h i n g )法，先框選記錄印刷電路板 (PCB )的定位特徵，並記錄印刷電路板（PCB )上元件的特徵 相關位置，藉以搜尋出雙軸載台的X軸或（及）Y軸偏移量， 供移動雙軸載台時能補正該偏移量，以利校準定位並建立 印刷電路板（P C B )自動定位資料。 1 5.如申請專利範圍第1 4項所述印刷電路板上瑕疵元 件的自動光學檢測系統，其中該印刷電路板（P C B )上元件 的特徵相關位置，包括有影像相對於雙軸載台的位置以及

第36頁 1244359 六、申請專利範圍 定位特徵相對於影像之位置。 1 6 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該B程式係能讀取B 1程式之虛 擬CCD資料。 1 7.如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該B程式係能選擇元件檢測項 目°

1 8 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中該實務辨識中另可採用正規化 相關係婁欠法（Normalized correlation coefficient) ?在 線上作業時建立印刷電路板（P C B )的自動定位資料，及離 線作業時建立參考模板。 1 9 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中在執行分類檢測之離線作業時 ，係先由A程式之標準元件資料中擷取標準元件特徵值， 並於B程式設定檢測框，以利於線上作業進行檢測時，比 較或比對標準元件和待測元件之相關特徵值。

2 〇 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中在執行分類檢測中，當待測元 件為印刷電路板（P C B)上之電容時，係於第一階段採用圖 形比對（P a 11 e r η M a t c h i n g )法取得待測元件的正確位置， 並於第二階段提出演算法判斷印刷電路板（PCB )上電容是 否缺件或錯件。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項所述印刷電路板上瑕疵元

第37頁 1244359 六、申請專利範圍 ~~ 件的自動光學檢測系統，其中該圖形比對（pat terri Match -ing)法係採用較低之允收（Acceptance)閾度值，取得包 含正確元件、缺件誤判及錯件誤判等狀況區塊，再以標準 元件與誤判區塊之特徵差異進行分類篩選。 2 2 ·如申請專利範圍第2 0項所述印刷電路板上瑕疵元 件的自動光學檢測系統，其中該演算法係為黑塊比率 (B 1 ack Percent age )法，係利用既定恰當之光源照明，造 成電容本身特徵與印刷電路板（pcB)上缺件或錯件影像特 欲之差異，以判斷電容是否缺件。 2 3 ·如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中在執行分類檢測中’當待測元 件為印刷電路板（P C B )上具有I C腳之元件時，係先以搜索 檢測區域中1(：腳之方式，再配合影像投影（Image Pro jec-七i 0 η )法來進行檢測。 2 4.如申請專利範圍第2 3項所述印刷電路板上瑕疲70 件的自動光學檢測系統，其中該搜索方式係以不變動檢測 區域之中心位置，進行擴大檢測區域（Inf late regl0n)之 搜尋。 25·如申請專利範圍第23項所述印刷電路板上瑕疵7^ 件的自動光學檢測系統，其中該搜索方式係=IC腳二值化 後呈現黑白相間之斑紋特徵，而施以斑、、文技哥法（Finci Stripe method)來進行定位之搜尋° _ % j印刷電路板上瑕/疵元 2 6 .如申請專利範圍第2 5項戶斤述1 、 y ^ ΛΑ A . # β歧搜尋法係以"黑-白〜 件的自動光學檢測系統，其中該斑、、、又

第38頁 1244359 六、申請專利範圍 黑π相間的斑紋標記，於擴大檢測區域中推估大約第二隻 I c腳出現之位置，作為斑紋搜尋比對區域之起點，搜尋出 正確第二隻I C腳之位置，並由已知之I C腳寬度推知第一隻 I C腳之定位位置，以取得正確之檢測區域。 2 7.如申請專利範圍第2 3項所述印刷電路板上瑕疵元 件的自動光學檢測系統，其中該搜索方式係為影像投影 (Image Projection)的演算法，包括有： (1 ).框選檢測區域； (2 ).影像二值化處理； (3 ).影像正投影處理，取得灰階度累計； (4 ).數值分析；設定檢測起點、I C腳的間距、I C腳的寬度 ，I C腳數，則可計算出I C腳正確位置；當I C腳間二值化灰 階度的累計值過高，則判定該處發生橋接瑕疵。 2 8 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中在執行分類檢測印刷電路板 (PCB)上待測元件之條狀極性的方法為： 係先利用二值化處理，使元件上標示的序號及極性與 背景分離，再以檢測框設定元件位置，對檢測框内元件的 二維影像採用正投影法轉換處理成一維陣列數值資料，進 一步取其數值資料之最大值位置，即為條狀極性位置，藉 此檢測待測元件上條狀極性標示位置是否有誤。 2 9 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中在執行分類檢測印刷電路板 (PCB )上待測元件之孔狀極性的方法為：

第39頁 1244359 六、申請專利範圍 先利用二值化處理使元件上極性圓孔之環形光圈與背 景分離，進一步以形態處理（Morphο 1 ogy )消除環形光圈上 的影像雜訊； 該形態處理是採用影像侵蝕（Erosion)運算法來消除 環形光圈上的影像雜訊，並以影像膨脹（D i 1 at i on )運算法 來加強環形光圈的影像訊號； 並進行顆粒處理（Blob process)，是計算環形光圈之 影像中白點顆粒所佔的像素 （P i xe 1 )個數，即顆粒面積 (B 1 〇 b A r e a )，作為檢測區域是否有孔狀極性出現的依據 ， 接續進行數值分析，係計算上述像素（P i xe 1 )的總顆 粒面積乘上一個權數，以濾除雜訊所佔的顆粒面積，即取 得待測元件的顆粒面積，以判定該待測元件上的孔狀極性 是否為反向的不良品。 3 0.如申請專利範圍第2 9項所述印刷電路板上瑕疵元 件的自動光學檢測系統，其中當取得的待測元件顆粒面積 小於檢測參數值時，即判定該待測元件上的孔狀極性為反 向的不良品。 3 1 .如申請專利範圍第1項所述印刷電路板上瑕疵元件 的自動光學檢測系統，其中在執行分類檢測印刷電路板 (PCB)上待測元件之錫焊量的方法為： (1 )設定錫腳間距D及錫腳寬度W，利用影像切割之方 法，將包含N支錫腳之待測元件，以一起點每隔（D+ W) X i距離即切割出錫焊點影像；

第40頁 1244359 六、申請專利範圍 (2)利用上述錫焊點影像，計算出下列的參數值： 令U為上層光源環境下錫焊點之灰階度平均值，（〇$ i < N，i ε 整數）； 令L為下層光源環境下錫焊點之灰階度平均值，（0$ i < N，i 整數）；

(3 )利用上層光源及下層光源計算出錫焊點灰階度平 均值，再運用視覺處理中之分類法（Classfication )將 正常錫量、錫量過多與錫量太少錫焊點區隔出來。

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