TWI464391B - Optical detection system - Google Patents

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TWI464391B TW100130672A TW100130672A TWI464391B TW I464391 B TWI464391 B TW I464391B TW 100130672 A TW100130672 A TW 100130672A TW 100130672 A TW100130672 A TW 100130672A TW I464391 B TWI464391 B TW I464391B
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Description

光學檢測系統
本發明係關於一種檢測系統，更特別的是關於一種光學檢測系統。
由於光電業及電子業對於生產線速度的要求亦日漸嚴苛，品質檢測所耗用的時間成本就顯得相當重要。為了提高電子元件的品質以及同時達到降低成本的目的，品質檢測必須使得電子元件在生產流程完成前發現缺陷並加以補救或剔除，品質檢測程序除了對電子元件進行電性檢驗外，其外觀及表面瑕疵的檢測也是為相當重要的一個項目。
一般來說，用以檢測電子元件之外觀及表面瑕疵的技術可藉由自動化光學檢測技術(Automatic Optical Inspection,AOI)來達成，透過此一技術不僅可在電子產品的製作流程中做為終端產品的品管，也能協助製程監控，以及早採取補救的措施。
然而，習知的自動化光學檢測系統如第1圖所示，其係藉由機械手臂將待測物件從特定位置取出(例如：從Tray盤上取出)並放置於圓轉盤101上的待測槽位101a中，隨著圓轉盤101的旋轉將待測物件轉至第一影像擷取裝置103的影像擷取區以供擷取待測物件正面的影像資料，之後再轉至第一翻轉模組105以將待測物件進行翻轉，之後再轉至第二影像擷取裝置107的影像擷取區以供擷取待測物件背面的影像資料，最後，再轉至第二翻轉模組109以將待測物件再次進行翻轉以翻轉回正面，供機械手臂將檢測完之待測物件依檢測結果進行分類及放置於專屬的收集盤上。
因此，習知的光學檢測系統受限於圓轉盤101的大小限制，使得能承載的待測物件數量受限，而無法有效提升檢測速率，再者，當待測物件的尺寸改變時，圓轉盤101上用來固定待測物件的待測槽位101a亦無法快速地變更為合適的尺寸，以及翻轉模組進行的兩次翻面動作更是延長了所需的檢測時間，總總的限制讓既有的光學檢測系統無法有效提升檢測速度及節省成本。
本發明之一目的在於節省光學測試系統所需的測試時間。
本發明之另一目的在於提供一種可適用各種尺寸待測物件的光學檢測系統。
本發明之又一目的在於依據各種尺寸的待測物件可供使用者快速地調整檢測系統。
本發明之又一目的在於可適用於具有針腳的待測物件。
為達上述目的及其他目的，本發明之用於運輸待測物件以擷取其影像資料的光學檢測系統包含：第一影像擷取裝置，係用以擷取該待測物件第一表面的影像資料；第二影像擷取裝置，係用以擷取該待測物件第二表面的影像資料，其中該第二表面係為該第一表面的相反面，該第二影像擷取裝置與該第一影像擷取裝置係分別配置於該待測物件之運輸路徑的上下兩側；第一運輸裝置，係用於垂直提取及水平運輸該待測物件，使被提取之該待測物件的第一表面通過該第一影像擷取裝置的攝像方向，並用於垂直放置已通過該第一影像擷取裝置的待測物件；及第二運輸裝置，係用於接取該第一運輸裝置放置的待測物件及水平運輸該待測物件，使被接取之該待測物件的第二表面通過該第二影像擷取裝置的攝像方向。
於一實施例中，該第一運輸裝置包含：吸取器，係用於藉由對該待測物件之第二表面的吸附與否來吸取或放開該待測物件，該吸取器並用於在垂直方向上移動以上昇或下降至預定高度；及第一移動平台，係具有供該吸取器在垂直方向上移動的通道，並於該第一移動平台底部的通道側邊具有整平部，該整平部係用於使上昇至預定高度的該待測物件得以被調整至預定的水平位置。其中，該吸取器更可包含用於接觸該待測物件之第二表面的軟性吸嘴頭。
於一實施例中，該第二運輸裝置更包含位於頂部的二接取部，該二接取部係對向地各別設置有供該待側物件放置的一凹陷部，並用以藉由該二接取部的內縮移動夾固被放置的待測物件。其中該二接取部中的其一者係可為軟性材質。
於一實施例中，該第一運輸裝置係包含複數個吸取器。
於一實施例中，該等吸取器藉由其間於水平方向上的調整而具有預定間隔。
於一實施例中，該等吸取器的數量係為六個，該第一影像擷取裝置及該第二影像擷取裝置的攝像速率係為6800~7200條線/秒。
藉此，利用第一及第二運輸裝置以水平方向上的移動作為運輸路徑，並於運輸路徑兩側設有上下顛倒配置的影像擷取裝置，使得待測物件的移動變的單純化，不需經過較耗時的翻轉動作就能對待測物件的兩個正反表面進行光學檢測，在此架構下的檢測系統可有效地提高檢測效率更可用來檢測具有針腳的待測物件。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：首先請參閱第2圖，係本發明實施例之光學檢測系統的上視圖。本發明實施例中之光學檢測系統包含：第一影像擷取裝置210、第二影像擷取裝置220、第一運輸裝置230、第二運輸裝置240。至於待測區(Tray盤)250則是供待測物件的放置，隨著測試的開始，第一運輸裝置230會在垂直方向上提取待測區(Tray盤)250上的待測物件，其中，第2圖中的箭號皆指水平面上的移動，垂直方向上的移動係指垂直於第2圖圖面之方向，即法線方向。至於檢測完畢的待測物件就會依據檢測結果被分別放置於第一及第二檢測完成區260a、260b，以作為例如是良品與不良品的區分。
本實施例中提及之「垂直」方向係指出射或入射第2圖圖面的方向，「水平」方向係指平行於第2圖圖面的方向。
第一影像擷取裝置210用以擷取待測物件之第一表面的影像資料，而第二影像擷取裝置220用以擷取待測物件第二表面的影像資料。本發明係不需對待測物件進行翻轉，因此，第一影像擷取裝置210與第二影像擷取裝置220係以相反方向來配置，以第2圖來說明，以實線圓圈表示的第一影像擷取裝置210係指其攝像方向係為入射第2圖紙面的方向，而以虛線圓圈表示的第二影像擷取裝置220係指其攝像方向係為出射第2圖紙面的方向，亦即，第一影像擷取裝置210與第二影像擷取裝置220會被配置於待測物件之運輸路徑的上下兩側邊，使得待測物件之運輸路徑皆無需改變其方向就能直接被擷取到相反兩面(第一表面及第二表面)的影像資料。
為了達到不需翻轉待測物件的目的，本發明實施例之第一運輸裝置230係用於在垂直方向上提取待測物件以及在水平方向上運輸待測物件，使被提取之待測物件的第一表面直接通過第一影像擷取裝置210的攝像方向，並在通過後在垂直方向上放置待測物件至第二運輸裝置240，而第二運輸裝置240在接取待測物件後即會在水平方向上運輸待測物件，使待測物件的第二表面直接通過第二影像擷取裝置220的攝像方向，之後再由其他提取設備將檢測後之待測物件依據檢測結果分別運送至第一及第二檢測完成區260a、260b。
因此，待測物件第一表面及第二表面的影像擷取是藉由不同側的運輸裝置來移動，加上互相相反配置的影像擷取裝置即可達到直進式的測試路徑，此有助於測試速度的提升以及直進移動路線的精準，其中，精準的直進移動路線更可確保每一待測物件皆可被準確地擷取到待分析的影像資料。
接著請同時參閱第3及4圖，其係分別為本發明實施例之光學檢測系統中第一運輸裝置的立體示意圖以及本發明實施例之光學檢測系統中第一運輸裝置與第二運輸裝置的立體示意圖。於一實施例中，第一運輸裝置230可包含：吸取器234及第一移動平台232。
第3及4圖中係以六個吸取器234作為示例，吸取器234上包含有可控制移動方向的控制馬達(圖未示)，吸取器234用於藉由對待測物件300之第二表面的吸附與否來決定吸取或放開待測物件300，以及該吸取器234並用於在垂直方向上移動以上昇或下降至預定高度。第一移動平台232係具有供吸取器234在垂直方向上移動的通道236，並於第一移動平台232底部的通道236側邊具有整平部238，該整平部238係用於使上昇至預定高度的待測物件300得以被調整至預定的水平位置(於第5A至5B圖將有詳細說明)。
第3及4圖中係以一吸取器234對應一通道236來作示例，然而亦可為複數個吸取器234皆容置於一較大的通道內，如此便可依據待測物件300尺寸大小的改變來調整每一吸取器234間的間距，進而當待測物件300尺寸變換時(例如換一批待測物件300)，本發明實施例之光學測試系統能很快地被調整完成。
於實施例中，第二運輸裝置更可包含位於頂部的第一及第二接取部242、244，該二接取部係對向地各別設置有供待側物件300放置的第一及第二凹陷部242a、244a，並用以藉由該二接取部的內縮移動夾固被放置的待測物件。
舉例來說：當第一運輸裝置230欲從待測區(Tray盤)250中提取待測物件時，吸取器234下降至待測區(Tray盤)250的高度，並透過後端的汲氣幫浦(圖未示)依所需提取之待測物件300的重量產生對應的吸力以吸附該待測物件300，吸附後再上昇至預定高度，之後再水平移動之以供第一表面影像資料的擷取，接著該第一運輸裝置230會將待測物件300水平移動至第二運輸裝置240上方，再使吸取器234下降至第二運輸裝置240的高度使第二運輸裝置240接取該待測物件300，之後第二運輸裝置240再水平移動之以供第二表面影像資料的擷取。
接著請參閱第5A至5C圖，其係為本發明實施例之光學檢測系統中第一運輸裝置提取待測物件的流程示意圖。第5A圖係第一運輸裝置的吸取器234下降至待測區(Tray盤)250放置待測物件300的高度，較佳的實施例中該吸取器234更包含用於接觸待測物件300之第二表面的軟性吸嘴頭234a，以柔性地吸附待測物件300；接著第5B圖，係為吸取器234上昇至預定高度前的可能狀況，此時，吸附過程中可能造成水平面上的不平衡；接著第5C圖，吸取器234上昇到達預定高度，藉由整平部238使待測物件300得以被調整至預定的水平位置。
接著請參閱第6A至6C圖，係為本發明實施例之光學檢測系統中第一運輸裝置放置待測物件至第二運輸裝置的流程示意圖。第6A圖，吸取器234下降至第二運輸裝置之第一及第二接取部242、244的高度；第6B圖，該第一及第二接取部242、244內縮移動以夾固被放置的待測物件300，此夾取動作更可藉由第一及第二凹陷部242a、244a(請參閱第6A圖)使待測物件300更進一步地對準切齊；第6C圖，吸取器234放開待測物件300並上昇至預定高度以進行下一批待測物件的提取。其中，於較佳的實施例中，第一及第二接取部242、244中的其一者係為軟性材質。
熟悉該項技術者應了解的是吸取器234的數量可依實際需求而作變化並搭配合適的移動平台232，其中，第一影像擷取裝置210及第二影像擷取裝置220可選用具有面型感光元件或線型感光元件的影像擷取裝置，較佳的實施例係選用具有線型感光元件的影像擷取裝置，且當第一影像擷取裝置210及第二影像擷取裝置220的攝像速率係為6800~7200條線/秒時(舉例來說可為：6800、6900、7000、7100、7200)，搭配六個吸取器234可有更佳的效果，於此組合之下，以目前公規之315mm的Jadec Tray盤來說，平均每1.8秒可完成一顆約50mm2 之待測物件300的光學檢測。
本發明之實施例皆以具有針腳的待測物件300來作示例，無針腳的待測物件亦可適用本發明，因此，相較於習知技術，本發明實施例中之光學檢測系統除了可提高檢測速度外更可提供廣泛的適用性。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
101．．．圓轉盤
101a．．．待測槽位
103．．．第一影像擷取裝置
105．．．第一翻轉模組
107．．．第二影像擷取裝置
109．．．第二翻轉模組
210．．．第一影像擷取裝置
220．．．第二影像擷取裝置
230．．．第一運輸裝置
232．．．移動平台
234‧‧‧吸取器
236‧‧‧通道
238‧‧‧整平部
240‧‧‧第二運輸裝置
242‧‧‧第一接取部
242a‧‧‧第一凹陷部
244‧‧‧第二接取部
244a‧‧‧第二凹陷部
250‧‧‧待測區(Tray盤)
260a‧‧‧第一檢測完成區
260b‧‧‧第二檢測完成區
300‧‧‧待測物件
第1圖為習知光學檢測系統的示意圖。
第2圖為本發明實施例之光學檢測系統的上視圖。
第3圖為本發明實施例之光學檢測系統中第一運輸裝置的立體示意圖。
第4圖為本發明實施例之光學檢測系統中第一運輸裝置與第二運輸裝置的立體示意圖。
第5A至5C圖為本發明實施例之光學檢測系統中第一運輸裝置提取待測物件的流程示意圖。
第6A至6C圖為本發明實施例之光學檢測系統中第一運輸裝置放置待測物件至第二運輸裝置的流程示意圖。
210．．．第一影像擷取裝置
220．．．第二影像擷取裝置
230．．．第一運輸裝置
232．．．移動平台
240．．．第二運輸裝置
250．．．待測區(Tray盤)
260a．．．第一檢測完成區
260b．．．第二檢測完成區
300．．．待測物件

Claims (10)

  1. 一種光學檢測系統，係用於運輸待測物件以擷取其影像資料，其包含：第一影像擷取裝置，係用以擷取該待測物件第一表面的影像資料；第二影像擷取裝置，係用以擷取該待測物件第二表面的影像資料，其中該第二表面係為該第一表面的相反面，該第二影像擷取裝置與該第一影像擷取裝置係分別配置於該符測物件之運輸路徑的上下兩側；第一運輸裝置，係用於垂直提取及水平運輸該待測物件，使被提取之該待測物件的第一表面通過該第一影像擷取裝置的攝像方向，並用於垂直放置已通過該第一影像擷取裝置的待測物件；及第二運輸裝置，係用於接取該第一運輸裝置放置的待測物件及水平運輸該待測物件，使被接取之該待測物件的第二表面通過該第二影像擷取裝置的攝像方向，其中該第二運輸裝置更包含位於頂部的二接取部，該二接取部係對向地各別設置有供該待測物件放置的一凹陷部，並用以藉由該二接取部的內縮移動夾固被放置的待測物件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學檢測系統，其中該第一運輸裝置包含：吸取器，係用於藉由對該待測物件之第二表面的吸附與否來吸取或放開該待測物件，該吸取器並用於 在垂直方向上移動以上昇或下降至預定高度；及第一移動平台，係具有供該吸取器在垂直方向上移動的通道，並於該第一移動平台底部的通道側邊具有整平部，該整平部係用於使上昇至預定高度的該待測物件得以被調整至預定的水平位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學檢測系統，其中該吸取器更包含軟性吸嘴頭，其係用於接觸該待測物件之第二表面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學檢測系統，其中該二接取部中的其一者係為軟性材質。
  5. 如申請專利範圍第2至3項中任一項所述之光學檢測系統，其中該第一運輸裝置係包含複數個吸取器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光學檢測系統，其中該等吸取器藉由其間於水平方向上的調整而具有預定間隔。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之光學檢測系統，其中該等吸取器的數量係為六個，該第一影像擷取裝置及該第二影像擷取裝置的攝像速率係為6800~7200條線/秒。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光學檢測系統，其中該第一運輸裝置係包含複數個吸取器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光學檢測系統，其中該等吸取器藉由其間於水平方向上的調整而具有預定間隔。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之光學檢測系統，其中該等吸取器的數量係為六個，該第一影像擷取裝置及該第二影像擷取裝置的攝像速率係為6800~7200條線/秒。
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