TWI459164B - 電路板定位校正系統及方法 - Google Patents

Description

電路板定位校正系統及方法

本發明係有關於自動化裝置之座標系統定位校正，特別是關於電路板定位校正系統及方法。

於製作一電路板，例如一電腦主機板時，許多電子零件必須逐一放置於基板上，並加以焊接。於自動化作業時，控制器通常係匯入金屬線路圖樣(Pattern)(通常由Gerber File提供)，取得每一電子零件於基板的座標之後，便可逐一將每一座傳輸至自動化裝置，使自動化裝置可以將電子零件安裝在正確位置。

自動化作業之控制器係建立一座標系統，以套用於基板上。基板上的參考點必須精準地對準座標系統中的參考座標點，此一座標系統才能適用於基板。因此，實務上係在固定基板的站台設置幾個標記，且基板上也設置若干標記。當輸送帶等輸送設備將基板輸送到此站台時，才以人力調整治具，以固定基板，同時此基板上的標記對準站台上的標記。如此一來，基板上的參考點才能精準地對準座標系統中的參考座標點，使得座標系統適用於基板。

因此，雖然目前自動化設備已經廣泛地應用於電路板之生產作業，但基板的定位工作仍需要人力執行，致使人力成本難 以下降，且此一工作耗時而成為提升產率時的瓶頸點。

電路板的定位校正，為自動化生產流程中需要耗費人力，且形成提升產率瓶頸。

鑑於上述問題，本發明提出一種電路板定位校正系統及方法，系可快速地產生座標校正值以校正自動化裝置，而省去繁雜的電路板校正作業。

本發明提出一種電路板定位校正系統，計算一電路板於產線上之位置偏差，以供一自動化裝置正確地將一零件安裝於電路板。電路板上具有一定位標記。電路板定位校正系統包含一定位攝影機及一資料處理裝置。

定位攝影機架設於電路板之一側，並朝向電路板方向擷取一取樣影像，取樣影像包含定位標記。資料處理裝置儲存有一參考座標值。資料處理裝置更分析取樣影像中定位標記的位置，取得定位標記之當前座標值，並計算當前座標值及參考座標值的差值，以作為校正值校正自動化裝置輸出之座標。

本發明更提出一種電路板定位校正方法，校正一電路板之位置偏差，以供一自動化裝置將一零件安裝於電路板。其中電路板上設置一定位標記。電路板定位校正方法包含下列步驟：移動電路板至一預定位置； 於一固定位置，且朝向一固定方向，以一定位攝影機擷取包含定位標記之一取樣影像；載入一參考座標值至一資料處理裝置，代表定位標記於取樣影像中所需具備的座標值；以資料處理裝置分析取樣影像中定位標記之當前座標值；以資料處理裝置計算當前座標值及參考座標值的差值，以作為座標系統的校正值；及校正輸出至自動化裝置之座標值至自動化裝置。

當電路板移動至預定位置後，透過校正值校正輸出至自動化裝置的座標，就可以消除電路板沒有精準地被固定於定位點的問題，是以，透過本發明，電路板的定位作業中，不需人力介入電路板的位置定位，大幅削減人力需求，同時以縮短了電路板於輸送設備中每一站點的停留時間，而大幅提昇產率。

請參閱「第1圖」及「第2圖」所示，為本發明實施例所揭露之一種電路板定位校正系統，用以計算一電路板900於產線上之位置偏差，修正該電路板900上之一座標系統，以供一自動化裝置800正確地將一零件(insertion-part)安裝於電路板900上。自動化裝置800用以拾取(pick-up)零件，並於四軸向移動該零件。四軸向包含三個線性軸向及一旋轉軸向。其 中三個線性軸向包含於電路板900上平移之第一軸向及第二軸向，以及垂直接近或遠離電路板900表面的第三軸向。旋轉軸向平行於第三軸向，以使零件進行旋轉。

如「第1圖」及「第2圖」所示，電路板定位校正系統包含一輸送設備100、一定位攝影機200及一資料處理裝置300。

如「第1圖」及「第2圖」所示，輸送設備100包含一容置軌道110及一驅動裝置120。容置軌道110包含二側架112及一底板114。二側架112互相平行設置，且延伸於底板114之相對二側邊。

如「第1圖」及「第2圖」所示，驅動裝置120設置於容置軌道110中，用以驅動電路板900於二側架112之間移動，且移動方向平行於二側架112。於一具體應用例中，驅動裝置120包含二輸送帶122，分別設置於二側架112，且二輸送帶122分別承載電路板900之二側邊。此外，驅動裝置120更包含至少一延伸承載件124，連接於二輸送帶122其中之一。當電路板900之寬度小於二輸送帶122之間的距離時，輸送帶122其中之一透過延伸承載件124承載電路板900，從而避免電路板900之寬度太小而致使二輸送帶122無法直接承載電路板900的問題。

如「第2圖」所示，定位攝影機200位於容置軌道110之之底板114上之一固定位置，且架設於該電路板之一側，朝向 電路板900方向擷取一取樣影像S。其中定位攝影機200固定於底板114上，且朝向底板114的上方，使定位攝影機200朝向電路板900擷取該取樣影像S。

電路板900上設置一定位標記920；當電路板900移動至容置軌道110中的預定位置時，電路板900係位於定位攝影機200之上方，且定位攝影機200係對準定位標記920以擷取該取樣影像S，而使得取樣影像S包含該定位標記。

如「第3圖」所示，於新的規格的電路板900進行零件的安裝作業之前，資料處理裝置300係先進行一校正座標的學習歷程，以建立一進行座標校正的參考座標值(x,y,θ)，代表該定位標記920於該取樣影像S中所需具備的座標值。

如「第3圖」所示，於學習歷程中，資料處理裝置300係先取得電路板900之參考影像，以進行校正座標作業的學習歷程。取得參考影像的方式係將電路板900固定於容置軌道110中的預定位置，使得電路板900的位置、放置的偏斜角度可以匹配初始座標系統，而可直接匹配Gerber File所提供的金屬線路圖樣(Pattern)。接著以定位攝影機200朝向底板114上方的電路板900擷取一取樣影像S，以作為參考影像。取樣影像S通常包含電路板900的一部分及定位標記920。

接著，資料處理裝置300分析該參考影像中定位標記920的位置，而取得定位標記920的座標值，以作為參考座標值(x, y,θ)。

如「第4圖」所示，資料處理裝置300儲存有該參考資料值。當每一電路板900於容置軌道110中被移動至預定位置，且被加以固定之後，資料處理裝置300先載入參考座標值(x,y,θ)，並驅動定位攝影機200擷取取樣影像S。資料處理裝置300資料處理裝置接收取樣影像並分析該取樣影像S中定位標記920的位置，取得定位標記920之當前座標值(x’,y’,θ’)。

接著，資料處理裝置300計算當前座標值(x’,y’,θ’)及參考座標值(x,y,θ)的差值，包含定位標記920於取樣影像S中的位置變化(△x,△y)以及定位標記920的旋轉角度變化(△θ)，以作為校正值，以校正自動化裝置800輸出之座標，使得自動化裝置800可以補償電路板900之位置偏差而將所拾取的零件安裝到正確的位置。

參閱「第2圖」所示，電路板定位校正系統更包含一第二定位標記930。定位標記920或第二定位標記930包含電路板之定位點(Mark point)、螺栓孔、插孔或穿孔。電路板定位校正系統包含二定位攝影機200，分別擷取包含定位標記920及第二定位標記930之取樣影像。透過分析定位標記920及第二定位標記930於各取樣影像S中的位置變化(△x,△y)，資料處理裝置300亦可計算定位標記920或第二定位標記930的旋 轉角度變化(△θ)，而計算出正確的校正值。

於一具體實施例中，電路板定位校正系統更包含一指定波長光源，用以投射指定波長光至電路板900，以使定位標記920於參考影像中更為明顯。例如，定位標記920包含螢光材料，而指定波長光為紫外線，用以激發螢光材料發出螢光，使得參考影像中的定位標記920呈現螢光，而更有利於資料處理裝置300分析定位標記920的位置。

基於上述電路板定位校正系統，本發明更提出一種電路板定位校正方法，用以校正一電路板900之位置偏差，以修正該電路板900上之一座標系統，以供一自動化裝置800將一零件(insertion-part)安裝於電路板900。電路板900上設置一定位標記920，且定位標記920通常位於電路板900之一角落，以避免影響個零組件的佈局。

依據該方法，係先提供電路板900，並以輸送設備100移動電路板900至一預定位置，如Step 110所示。

接著，於一固定位置，且朝向一固定方向，以一定位攝影機200擷取包含定位標記920之一取樣影像S，如Step 120所示。

載入一參考座標值(x,y,θ)至一資料處理裝置300，如Step 130所示。該參考座標代表該定位標記920於該取樣影像 S中所需具備的座標值，且該參考座標值(x,y,θ)包含定位標記920於取樣影像S中的位置(x,y)及旋轉角度(θ)。

以資料處理裝置300分析該取樣影像S中定位標記920的位置(x’,y’)及旋轉角度(θ’)，而取得定位標記920之當前座標值(x’,y’,θ’)，如Step 140所示。

以資料處理裝置300計算參考座標值(x,y,θ)及當前座標值(x’,y’,θ’)的差值，包含定位標記920於取樣影像S中的位置變化(△x,△y)以及定位標記920的旋轉角度變化(△θ)，以作為座標系統的校正值(△x,△y,△θ)，如Step 150所示。

校正輸出至該自動化裝置之座標值至該自動化裝置。

10.如請求項9所述之電路板定位校正方法，其中該當前座標值包含該定位標記於該取樣影像中的位置及旋轉角

資料處理裝置300以校正值(△x,△y,△θ)校正輸出至自動化裝置800之座標值至該自動化裝置800，如Step 160所示，使得自動化裝置800可以將所拾取的零件放置到正確的位置，消除電路板900沒有位於正確位置且具備角度偏差的問題，以使自動化裝置800可以準確地放置零件。

如此一來，當電路板900移動至預定位置後，便不需要人 力調整電路板900位置。透過座標系統的校正值校正輸出至自動化裝置800的座標，就可以消除電路板900沒有精準地被固定於定位點的問題，是以，電路板900可以自動地以自動化設備輸送、固定，而不需人力介入電路板900的位置定位作業，大幅削減人力需求，同時以縮短了電路板900於輸送設備100中每一站點的停留時間，而大幅提昇產率。

100‧‧‧輸送設備

110‧‧‧容置軌道

112‧‧‧側架

114‧‧‧底板

120‧‧‧驅動裝置

122‧‧‧輸送帶

124‧‧‧延伸承載件

200‧‧‧定位攝影機

300‧‧‧資料處理裝置

800‧‧‧自動化裝置

900‧‧‧電路板

920‧‧‧定位標記

930‧‧‧第二定位標記

S‧‧‧取樣影像

第1圖為本發明實施例之立體圖。

第2圖為本發明實施例之立體剖視圖。

第3圖為本發明實施例中，取樣影像之示意圖，揭示定位特徵位於參考座標值對應之位置。

第4圖為本發明實施例中，取樣影像之示意圖，揭示定位特徵位於當前座標值對應之位置。

第5圖為本發明電路板定位校正方法之流程圖。

100‧‧‧輸送設備

112‧‧‧側架

114‧‧‧底板

122‧‧‧輸送帶

124‧‧‧延伸承載件

200‧‧‧定位攝影機

300‧‧‧資料處理裝置

800‧‧‧自動化裝置

900‧‧‧電路板

920‧‧‧定位標記

930‧‧‧第二定位標記

Claims (9)

1. 一種電路板定位校正系統，計算一電路板於產線上之位置偏差，以供一自動化裝置將一零件安裝於該電路板，該電路板上具有一定位標記，該電路板定位校正系統包含：一定位攝影機，架設於該電路板之一側，並朝向該電路板方向擷取一取樣影像，該取樣影像包含該定位標記；及一資料處理裝置，儲存有一參考座標值；且該資料處理裝置分析該取樣影像中該定位標記的位置及旋轉角度，取得該定位標記之當前座標值，並計算該當前座標值及該參考座標值的差值，作為校正值校正該自動化裝置輸出之座標。
2. 如請求項1所述之電路板定位校正系統，更包含一輸送設備，輸送設備包含一容置軌道，包含二側架及一底板，其中該二側架互相平行設置，且延伸於該底板之相對二側邊；及一驅動裝置，設置於該容置軌道中，用以驅動該電路板於該二側架之間移動，且移動方向平行於該二側架。
3. 如請求項2所述之電路板定位校正系統，其中該驅動裝置包含二輸送帶，分別設置於該二側架，且該二輸送帶分別承載該電路板之二側邊。
4. 如請求項3所述之電路板定位校正系統，其中該驅動裝置更包 含至少一延伸承載件，連接於該二輸送帶其中之一，且該二輸送帶其中之一透過該延伸承載件承載該電路板。
5. 如請求項2所述之電路板定位校正系統，其中該定位攝影機設置於該容置軌道之底板上。
6. 如請求項5所述之電路板定位校正系統，其中該定位攝影機位於該底板上，且朝向該電路板擷取該取樣影像。
7. 如請求項1所述之電路板定位校正系統，更包含一第二定位標記，且電路板定位校正系統包含二定位攝影機，分別擷取包含該定位標記及該第二定位標記之取樣影像。
8. 如請求項1所述之電路板定位校正系統，其中該定位標記包含電路板之定位點(Mark point)、螺栓孔、插孔或穿孔。
9. 一種電路板定位校正方法，校正一電路板之位置偏差，供一自動化裝置將一零件安裝於電路板，其中該電路板上設置一定位標記，該電路板定位校正方法包含：移動該電路板至一預定位置；於一固定位置，且朝向一固定方向，以一定位攝影機擷取包含該定位標記之一取樣影像；載入一參考座標值至一資料處理裝置，代表該定位標記於該取樣影像中所需具備的座標值； 以該資料處理裝置分析該取樣影像中該定位標記之當前座標值，而該當前座標值包含該定位標記於該取樣影像中的位置及旋轉角度；以該資料處理裝置計算該當前座標值及參考座標值的差值；及校正輸出至該自動化裝置之座標值至該自動化裝置。