TWI450200B - 電路板偵測系統及其圖像獲取裝置 - Google Patents

Description

電路板偵測系統及其圖像獲取裝置

本發明涉及電路板偵測系統，尤其涉及一種印刷電路板的偵測系統及其圖像獲取裝置。

在印刷電路板(printed circuit board,PCB)生產中，對PCB板的操作，如貼裝、偵測，通常都是在PCB板的上表面進行的。因此，相應的圖像獲取裝置也佈置在PCB板的傳送軌道上方。但是，PCB板底面(背面)通常還設置有一些用於輔助生產的圖像資訊，例如條碼、數位、流水號、日期、特定圖案等。如果要識別這些資訊，就需要在PCB板的傳送軌道下方設置圖像獲取裝置。然而，由於PCB板傳送軌道下方空間不足、常規圖像獲取裝置的底部到鏡頭的長度太長，無法安裝常規圖像獲取裝置。即使勉強安裝，也會存在圖像識別範圍過小，識別死角等問題，導致獲取到的資訊不易識別。

有鑒於此，有必要提供一可安裝到一矮小空間的圖像獲取裝置及使用該圖像獲取裝置的電路板偵測系統。

一種圖像獲取裝置，包括基板、及固定於基板之上的鏡頭模組和圖像處理器，該圖像處理器藉由鏡頭模組接收光線並生成相應的 圖像。該圖像獲取裝置還包括：固定於該基板上的光路轉向器，其包括入光面及與入光面基本垂直的出光面，該光路轉向器藉由該入光面接收外部光線，使該外部光線轉向後藉由該出光面投射至該鏡頭模組；及固定於該基板上的光源，其向該入光面正上方的區域投射光。

一種電路板偵測系統，包括底座、及固定於該底座上的傳送軌道和用於驅動該傳送軌道的驅動裝置，該傳送軌道用於傳輸電路板。該底座上還設置有用於獲取該電路板背面圖像的圖像獲取裝置，該圖像獲取裝置包括殼體、及固定於該殼體內的鏡頭模組、圖像處理器、光路轉向器和光源，該殼體上開設有開口，該光路轉向器包括入光面及與入光面基本垂直的出光面，該入光面藉由該開口接收外部光線，該外部光線在該光路轉向器內轉向後通過該出光面投射至該鏡頭模組，該圖像處理器藉由鏡頭模組接收光線並生成相應的圖像，該光源用於在該電路板偵測系統上電後藉由該開口向該入光面正上方的區域投射光。

上述圖像獲取裝置由於採用了光路轉向器，使得其整體高度降低，從而可安裝到一矮小空間(例如傳送軌道下方的底座上)以獲取該矮小空間上方的圖像，該圖像獲取裝置內置的光源可提高所獲取圖像的品質。

100、300‧‧‧電路板偵測系統

200‧‧‧電路板

10‧‧‧底座

30‧‧‧傳送軌道

50‧‧‧驅動裝置

80、80’‧‧‧圖像獲取裝置

81‧‧‧殼體

811‧‧‧基板

813‧‧‧蓋體

8131‧‧‧頂板

8132‧‧‧側壁

8133‧‧‧開口

8134‧‧‧散熱槽

8135‧‧‧走線孔

83‧‧‧鏡頭模組

85‧‧‧圖像處理器

87‧‧‧光路轉向器

871‧‧‧棱鏡

8711‧‧‧入光面

8713‧‧‧出光面

8715‧‧‧反射面

873‧‧‧棱鏡固定器

8731‧‧‧第一固定塊

8732‧‧‧第二固定塊

8733‧‧‧第三固定塊

8734‧‧‧斜面

8735‧‧‧第一止擋部

8736‧‧‧第二止擋部

8737‧‧‧第三止擋部

8738‧‧‧第四止擋部

89‧‧‧光源

891‧‧‧燈座

8911‧‧‧端面

8912‧‧‧上表面

8913‧‧‧側面

892‧‧‧發光元件

893‧‧‧支架

8931‧‧‧底板

8932‧‧‧側壁

8933、8934‧‧‧固定孔

8935‧‧‧弧形孔

894‧‧‧固定孔

895‧‧‧安裝孔

896‧‧‧走線孔

圖1是一較佳實施方式的電路板偵測系統的示意圖，該電路板偵測系統包括一個圖像獲取裝置。

圖2是圖1中圖像獲取裝置的部分分解圖，該圖像獲取裝置包括光源。

圖3是圖像獲取裝置的另一種部分分解圖。

圖4是另一實施方式中光源的分解圖。

圖5是另一實施方式的電路板偵測系統的示意圖。

圖1是一較佳實施方式的電路板偵測系統100的示意圖。本實施例中，電路板200為印刷電路板(printed circuit board,PCB)。該電路板偵測系統100至少包括底座10、傳送軌道30、驅動裝置50和圖像獲取裝置80。其中，傳送軌道30、驅動裝置50和圖像獲取裝置80均固定於底座10。驅動裝置50用於驅動傳送軌道30。驅動裝置50為馬達。傳送軌道30用於將電路板200由一個工作站傳送到另一工作站，以進行元件的貼裝或檢測。傳送軌道30可為現有傳送軌道中的任一種，其可包括固定於底座10的軌道架、與驅動裝置50嚙合的同步齒輪、由同步齒輪帶動的同步帶、由驅動裝置50帶動的平皮帶、導向滾輪、微型直線導軌等。圖像獲取裝置80固定在傳送軌道30之間的底座10上。當電路板200通過圖像獲取裝置80正上方的區域時，圖像獲取裝置80可獲取電路板200背面的圖像資訊。

如圖2所示，一實施例中，圖像獲取裝置80包括殼體81及固定於殼體81內的鏡頭模組83、圖像處理器85、光路轉向器87和光源89。殼體81包括大致呈矩形的基板811及扣合於基板811上的蓋體813。為了不影響光線的採集及傳輸，殼體81的內、外表面包含黑色材料，以使得殼體81內、外表面呈現黑色或發黑。

鏡頭模組83連接於圖像處理器85。鏡頭模組83接收光線，並傳遞 給圖像處理器85進行成像。鏡頭模組83可包括定焦鏡頭和變焦鏡頭。圖像處理器85可包括CCD(charge-coupled device)或CMOS(complementary metal oxide semiconductor)等進行光電轉換的感光晶片，以實現成像。圖像處理器85還可包括模數轉換器及圖像處理器，用於生成電腦可識別的圖像。本實施例中，鏡頭模組83可分離連接於圖像處理器85，兩者構成一台組合相機，固定於基板811一端。鏡頭模組83可根據應用環境更換。圖像處理器85外形大致呈矩形。為了不影響光線的採集及傳輸，圖像處理器85的外表面包含黑色材料，以使得圖像處理器85的外表面呈現黑色或發黑。其他實施例中，圖像處理器85和鏡頭模組83可為一集成一體的相機。

光路轉向器87固定於基板811的另一端，與鏡頭模組83相對，且靠近基板811邊緣。光路轉向器87包括棱鏡871及固定於基板811的棱鏡固定器873。如圖3所示，棱鏡871包括入光面8711、與入光面8711垂直相接的出光面8713、及連接入光面8711和出光面8713的反射面8715。本實施例中，棱鏡871為全反射棱鏡，也即垂直從入光面8711入射的光線，由於其入射角(45度)大於棱鏡的臨界角(42度)，其經反射面8715反射後，全部從出光面8713射出，然後垂直進入鏡頭模組83。

棱鏡固定器873包括第一固定塊8731、第二固定塊8732及第三固定塊8733。第一固定塊8731為一個橫截面大體呈等腰直角形的規則塊狀物。以下為方便說明，等腰直角形的兩個直角邊所在的面稱為第一固定塊8731的直角面，等腰直角形的腰所在的面為第一固定塊8731的斜面8734，其餘的兩個面為第一固定塊8731的側面 。其中斜面8734用於與棱鏡871的反射面8715相貼以支撐棱鏡871，使得棱鏡871的入光面8711平行於基板811，出光面8713垂直於基板811及鏡頭模組83的光軸(圖未示)。

第二固定塊8732大致呈L形，其包括第一止擋部8735及與第一止擋部8735垂直的第二止擋部8736。第一止擋部8735固定於第一固定塊8731的斜面8734的底部。第二止擋部8736與第一固定塊8731的一個側面相抵。

第三固定塊8733也大致呈L形，其包括第三止擋部8737及與第三止擋部8737垂直的第四止擋部8738。第三止擋部8737固定於第一固定塊8731的斜面8734的頂部。第四止擋部8738與第一固定塊8731的另一側面相抵。

由此，第一固定塊8731、第二固定塊8732與第三固定塊8733配合形成一個用於收容棱鏡871的卡口(收容腔)。棱鏡871置於該卡口內後，反射面8715與斜面8734相貼，入光面8711與第三固定塊8733相抵，出光面8713與第二固定塊8732相抵。且入光面8711平行於基板811，出光面8713垂直於基板811且平行於鏡頭模組83的入光面。光路轉向器87藉由入光面8711接收外部光線，使所述外部光線轉向後通過出光面8713垂直投射至鏡頭模組83。為了不影響光線的採集及傳輸，棱鏡固定器873表面包含黑色材料，以使得棱鏡固定器873表面為黑色。優選地，棱鏡固定器873表面採用陽極氧化法電鍍為黑色。

光源89固定於基板811上，與光路轉向器87相鄰，用於向光路轉向器87的入光面8711正上方的區域投射光。本實施例中，光源89在電路板偵測系統100上電後即開始工作，直到電路板偵測系統 100關閉。光源89包括兩個發光模組，固定於光路轉向器87的兩側，以使得入光面8711正上方的區域受光均勻。每個發光模組均包括燈座891、設置於燈座891上的複數發光元件892、及固定於基板811上的支架893。

燈座891大體呈正六面體，其相平行的兩端面8911均開設有兩個固定孔894，其與兩端面垂直的上表面8912開設有複數用於安裝發光元件892的安裝孔895，其與上表面相接的一側面8913開設有一個走線孔896。走線孔896與安裝孔895想通，用於容納發光元件892的線路。兩個固定孔894到上表面8912的距離不相同。

發光元件892為發光二極體(light emitting diode,LED)，其產生的光為白光。其他實施例中，可根據實際情況採用產生其他色系的光的LED，例如紅光LED或藍光LED。

支架893大致呈U形，其包括底板8931及與底板8931垂直的兩側壁8932。底板8931上開設有兩個長形孔，用於固定支架893到基板811上。每個側壁8932上開設有(但不限於)5個固定孔8933。5個固定孔8933中的四個固定孔以另外一個固定孔為圓心分佈，且該四個固定孔到該另外一個固定孔的距離等於燈座891上的兩個固定孔894之間的距離。將燈座891的兩個固定孔894分別藉由固定件(如螺栓、螺釘等)固定到側壁8932上兩個不同的固定孔8933，可調節發光元件892投射光線的方向。

在另一實施例中，如圖4所示，每個側壁8932上開設有一個固定孔8934和一個以固定孔8934為圓心的弧形孔8935。將燈座891的兩個固定孔894分別藉由固定件固定到固定孔8934和弧形孔8935的不同位置，可將燈座891可轉動固定於支架893，以改變發光元 件892投射光線的方向。

請再次參照圖2和圖3，蓋體813包括頂板8131及垂直於頂板8131的四個側壁8132。頂板8131上對應於光路轉向器87和光源89的位置開設有開口8133。開口8133為矩形，其他實施例中，開口8133可為圓形、三角形等。與圖像處理器85的兩側相對的兩個側壁8132上開設有複數散熱槽8134，該兩個側壁8132中的一個上還開設有走線孔8135。光源89的線路及圖像處理器85的線路可從走線孔8135伸出圖像獲取裝置80。

當圖像獲取裝置80固定於底座10，光路轉向器87的入光面8711應與置於傳送軌道30上的電路板200背面平行，光源89發出的光從開口8133射出並應覆蓋電路板200背面一塊特定區域，該特定區域可印製有條碼、數位、流水號、日期等可識別圖案資訊。當電路板200經過圖像獲取裝置80上方時，該特定區域反射光源89發出的光，反射後的光線可垂直射入光路轉向器87的入光面8711。該射入的光線在反射面8715轉向後通過出光面8713垂直射入鏡頭模組83，從而圖像處理器85可生成電路板200背面的特定區域的清晰的圖像。可以理解的，該圖像經由線路傳輸到一處理系統，該處理系統從該圖像中獲取上述形碼、數位、流水號、日期等圖像資訊。

由於採用了光路轉向器87，圖像獲取裝置80的整體高度與圖像處理器85的厚度(蓋體813的頂板8131到基板811的距離)相同，因此可以安裝到一矮小空間。又由於採用光源89照亮電路板200背面，因此可以獲取到電路板200背面清晰的圖像。另外，藉由移動和旋轉殼體81，使得光路轉向器87的入光面8711面對電路板 200背面不同的位置，出光面8713朝向不同的方向，可以減小取景死角。還可根據取景範圍的不同選擇不同尺寸的棱鏡871和鏡頭模組83，安裝和調試都非常方便。

在其他實施例中，可根據要獲取的圖像的多少設置複數圖像獲取裝置80。如圖5所示，與電路板偵測系統100相比，電路板偵測系統300的底座10上包括兩個結構相同的圖像獲取裝置80、80’。該兩個圖像獲取裝置80、80’分別用於獲取電路板200背面的中部和側邊緣的圖像。其中，圖像獲取裝置80’的鏡頭模組的光軸(圖未示)與電路板200的傳送方向垂直(圖像獲取裝置80的鏡頭模組的光軸與電路板200的傳送方向平行)，光路轉向器緊靠傳送軌道30設置，因此可以獲取電路板200邊緣的圖像，從而實現無死角取景。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，在援依本案創作精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

81‧‧‧殼體

811‧‧‧基板

813‧‧‧蓋體

8131‧‧‧頂板

8132‧‧‧側壁

8133‧‧‧開口

8134‧‧‧散熱槽

8135‧‧‧走線孔

83‧‧‧鏡頭模組

85‧‧‧圖像處理器

87‧‧‧光路轉向器

871‧‧‧棱鏡

873‧‧‧棱鏡固定器

89‧‧‧光源

Claims (8)

1. 一種圖像獲取裝置，包括基板、及固定於基板之上的鏡頭模組和圖像處理器，該圖像處理器藉由該鏡頭模組接收外部光線並生成相應的圖像，其改良在於，該圖像獲取裝置還包括：固定於該基板上的光路轉向器，該光路轉向器包括入光面及與入光面基本垂直的出光面，該光路轉向器藉由該入光面接收外部光線，使該外部光線轉向後通過該出光面投射至該鏡頭模組；及固定於該基板上的光源，其向該入光面上方的區域投射光線，其中，該光源包括燈座、設置於該燈座上的複數發光元件及固定於該基板上的支架，該支架的側壁上開設有複數固定孔，藉由將該燈座固定於不同的固定孔，可改變該發光元件投射光線的方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述之圖像獲取裝置，其中，該光路轉向器包括棱鏡及固定於該基板上的棱鏡固定器，該棱鏡固定器開設有卡口，該棱鏡卡合於該卡口內，該棱鏡固定器表面為黑色。
3. 如申請專利範圍第1項所述之圖像獲取裝置，其中，該鏡頭模組可分離連接於該圖像處理器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之圖像獲取裝置，其中，該光源包括燈座、設置於該燈座上的複數發光元件及固定於該基板上的支架，該燈座可轉動固定於該支架，以改變該發光元件投射光線的方向。
5. 如申請專利範圍第4項所述之圖像獲取裝置，其中，該燈座及該支架表面包含黑色材料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之圖像獲取裝置，其中，還包括蓋合於該基板上的、表面發黑的蓋體，該蓋體頂部對應該光路轉向器及光源的位置開 設有開口。
7. 一種電路板偵測系統，包括底座、及固定於該底座上的傳送軌道和用於驅動該傳送軌道的驅動裝置，該傳送軌道用於傳輸電路板，其改良在於，該底座上還設置有用於獲取該電路板圖像的圖像獲取裝置，該圖像獲取裝置包括鏡頭模組、圖像處理器和光路轉向器，該光路轉向器包括入光面及與入光面基本垂直的出光面，該入光面接收外部光線，該外部光線在該光路轉向器內轉向後通過該出光面投射至該鏡頭模組，該圖像處理器藉由該鏡頭模組接收該轉向後的光線並生成相應的圖像；及用於在該電路板偵測系統上電後向該入光面正上方的區域投射光的光源，該光源包括燈座、設置於該燈座上的複數發光元件及支架，該支架的側壁上開設有複數固定孔，藉由將該燈座固定於不同的固定孔，可改變該發光元件投射光線的方向。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電路板偵測系統，其中，該光路轉向器包括棱鏡及棱鏡固定器，該棱鏡固定器開設有卡口，該棱鏡卡合於該卡口內，該棱鏡固定器表面為黑色。