TWI495867B - Application of repeated exposure to multiple exposure image blending detection method - Google Patents

Application of repeated exposure to multiple exposure image blending detection method Download PDF

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Description

應用重覆曝光之多曝光影像混和的檢測方法
本發明係關於一種用於檢測電路的光學檢測方法，更特別的是關於一種應用重覆曝光之多曝光影像混和的檢測方法。
光學辨識系統如自動光學檢測機(Automated Optical Inspection, AOI)及外觀終檢機(Automatic Final Inspection, AFI)等檢測機台，如今已經被普遍應用在電子業之電路板組裝生產線上的檢測流程中，用以取代以往的人工目測檢視作業，它利用影像技術比對待測物與標準影像是否有差異來判斷待測物有否符合標準。
因此，光學辨識系統在電路上的檢測扮演著舉足輕重的腳色，這也使得電子產品之製造成本中的檢測成本取決於光學辨識系統的良窳及速度。光學辨識系統除了要精確的基本要求外，更重要的是要能以最短的時間達到所需電路規格的精確檢驗。是故，即便光學辨識系統具有高精確的篩檢能力，一旦檢測速度無法有效提升就會增加檢測成本，進而影響整體的生產量。
習知技術如美國公告第US7355692號發明專利，其揭露一種分設於兩檢測站的光學檢測程序，透過第一站擷取之一影像(反射光影像)的分析結果，再於第二站中針對該分析結果擷取另一影像(螢光影像)，如此，依據兩個不同工作站下所擷取的兩幅圖像來進行電路缺陷的分析。這樣的檢測方式不但檢測流程繁複(必須分別運作於第一工作站與第二工作站)，亦使得檢測所需的時間大幅增加(因在不同工作站以不同的時間區間分別擷取兩幅影像)，這樣的配置及方法即會產生因無法提升檢測速度而致使生產量無法有效提高的缺點。
本發明之一目的在於簡化光學檢測的流程及縮短檢測所需的時間。
本發明之另一目的在於提供一種可供檢測機台進行多種組態設定的檢測方法。
為達上述目的及其他目的，本發明提出一種應用重覆曝光之多曝光影像混和的檢測方法，包含：步驟S100：設定第一組態下之具不同波長段及照射角度此二者之至少其一之複數光源裝置各別的曝光時間值，該等曝光時間值係組成一總曝光時間；步驟S200：進行重覆曝光而依序使該等光源裝置開啟對應的曝光時間值後關閉，以使該等光源裝置依序照射至一待測電路基板上並由一影像擷取裝置產生該等曝光時間值內由不同波長段及照射角度此二者之至少其一之光線所混和的一檢測影像；及步驟S300：輸出該檢測影像以供分析檢查。
於本發明之一實施例中，於該步驟S200後係更包含步驟S210：判定是否有其他組態的光源裝置，於「否」時進入步驟S300，於「是」時進入步驟S220而進行另一組態下之複數光源裝置各別的曝光時間值的設定再回到步驟S200以產生另一檢測影像供分析檢查。
於本發明之一實施例中，該第一組態之等光源裝置係包含一可見光波段發光裝置及一不可見光波段發光裝置。
於本發明之一實施例中，於該待測電路基板上之金屬線路是否斷開的判斷下，該第一組態之等光源裝置係為一可見光波段發光裝置及一紫外光波段發光裝置，該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係小於該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。進一步地， 該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為30%，該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為70%。
於本發明之一實施例中，於該待測電路基板上之金屬線路是否有凸出的判斷下，該第一組態之等光源裝置係為一可見光波段發光裝置及一紫外光波段發光裝置，該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係等於該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。
於本發明之一實施例中，於該待測電路基板上之綠漆表面是否有缺陷的判斷下，該第一組態之等光源裝置係為一側光發光裝置及一正光發光裝置，該側光發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係等於該正光發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。
藉此，本發明透過攝像裝置對待測電路基板的重覆曝光，讓該待測電路基板在不同照射光線下所呈現的影像被一同記錄在一幅檢測影像上，使得後續的分析檢查上可直接由該檢測影像快速地判斷出待測電路基板的缺陷，而無須再經由影像間的比對及多幅影像上之缺陷處的找尋與定位，可簡化光學檢測的流程及有效縮短檢測所需的時間。
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1圖，係本發明一實施例中檢測系統的配置示意圖。光學檢測系統係包含：複數光源裝置(210、220)、檢測平台100、待測電路基板110、影像擷取裝置310及運算主機330。其中該等光源裝置的組數係依據實際需求作對應的設置。該待測電路基板110可為軟式電路板、硬式電路板或其他具電路結構的板體。該影像擷取裝置310可視最佳檢視角度予以對應調整，並非以第1圖示例之待測電路基板110正上方為限。該運算主機330係用以依據設定來對應操控該等光源裝置(210、220)的運作及開啟/關閉時間。
在光學檢測中，透過第一組態的光源裝置210或其他組態的光源裝置220的光源照射，可在該待測電路基板110上生成反射光、散射光或激發光，本發明係將一待測電路基板110所需之檢測項目內運作的各光源予以記錄在同一幅影像中，其運作方法流程將描述如後。
請參閱第2圖，係本發明一實施例中檢測方法的流程圖。本發明之應用重覆曝光之多曝光影像混和的檢測方法，包含： 步驟S100：設定第一組態下之具不同波長段不同波長段及照射角度此二者之至少其一之複數光源裝置各別的曝光時間值，該等曝光時間值係組成一總曝光時間； 步驟S200：進行重覆曝光而依序使該等光源裝置開啟對應的曝光時間值後關閉，以使該等光源裝置依序照射至一待測電路基板上並由一影像擷取裝置產生該等曝光時間值內由不同波長段及照射角度此二者之至少其一之光線所混和的一檢測影像；及 步驟S300：輸出該檢測影像以供分析檢查。
上述步驟係在單一種光源組態時的流程，當檢測系統具有多組組態的光源配置時則會在切換下一光源組態後同樣進行上述步驟流程。本發明所稱之不同光源組態的照明係指針對所欲檢測電路缺陷的種類所對應配置的光源裝置，例如：有些缺陷要用垂直光照射，有些則是要用有傾斜角度的側光照射，所以在照明的角度上就可以分成兩種照明組態，再者，有些缺陷需要使用特殊的波長照明，比如：一般是使用紫外光來激發螢光、用紅光來加強金屬銅面的反射、用綠光來加強綠漆的反射、用近紅外光來加強綠漆下的線路檢測等，所以在照明的波長上又可以分成兩種以上的照明組態。因此，針對本案所述之不同光源組態，其缺陷分析並不需取用不同光源組態間所擷取的不同圖像，本發明係於單一照射組態下即能完成對應的缺陷種類之檢測，本發明提供之不同組態間的切換係用於在檢測不同之缺陷時使用。
如第3圖所示，係為本發明一面掃描實施例中之金屬線路是否斷開的影像示意圖。3(a)圖是照明組態單使用可見光之結果；3(b)圖是照明組態單使用紫外光之結果；3(c) 圖是照明組態係基於本發明之重覆曝光下同時使用可見光與紫外光之結果，只是兩種光源的比例不同而已。值得一提的是，3(a)及3(b)圖亦可採用本發明之重覆曝光之照明組態來實施，例如3(a)圖可以修改為使用較多比例的可見光(99%)與較少比例的紫外光(1%)的結合；3(b) 圖則可以修改為使用較少比例的可見光(1%)與較多比例的紫外光(99%)的結合。以上說明是針對多波段的方式，如果是用後續之本案第5圖來說明，就是針對多角度的方式。據此，只要將多波段與多角度結合起來，如此一來即可在同一時間區間的掃描下取得具有多資訊的單一幅圖像，以供檢測判斷。
於該步驟S200後係更包含步驟S210：判定是否有其他組態的光源裝置，於「否」時進入步驟S300，於「是」時進入步驟S220而進行另一組態下之具不同波長段之複數光源裝置各別的曝光時間值的設定再回到步驟S200以產生另一檢測影像供分析檢查。
其中，該第一組態之等光源裝置係包含一可見光波段發光裝置及一不可見光波段發光裝置。請參閱本案第3圖，於3(a)圖中，係單以可見光照射待測電路基板所見之疑似具有金屬線路斷開缺陷(虛線圓圈處)的灰階影像，3(b)圖係單以紫外光此種不可見光照射待測電路基板所見之具有金屬線路斷開缺陷(虛線圓圈處)的灰階影像，以往需分別取得兩張圖像後再由操作員判斷是否為缺陷，經本發明之操作方式後所取得的圖像如3(c)圖所示，由圖式中可直接視得虛線圓圈處係「不具有」金屬線路斷開的缺陷，此乃因非金屬線路的基材部分會吸收紫外光並產生激發光，故會使該部分之影像變亮，而在本發明的操作下，因3(c)圖疑似金屬線路斷開缺陷處的灰階值與基材之灰階值不近似，故可由單此一幅檢測影像即可直接判斷出虛線圓圈處係「不具有」金屬線路斷開的缺陷。
請參閱第3圖，值得一提的是，基於前述金屬線路是否斷開的判斷，於較佳配置下，除了該第一組態之等光源裝置係為一可見光波段發光裝置及一紫外光波段發光裝置，進一步地，該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係小於該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。舉例來說，該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為30%，該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為70%。然而本發明並不以此為限，在該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係小於該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例之條件下皆能有較佳的顯示效果。
接著請參閱第4圖，係為本發明一面掃描實施例中之金屬線路是否有凸出的影像示意圖。於4(a)圖中，係單以可見光照射待測電路基板所見之疑似具有金屬線路有凸出缺陷(箭頭處)的灰階影像，4(b)圖係單以紫外光此種不可見光照射待測電路基板所見之具有金屬線路凸出缺陷(箭頭處)的灰階影像，以往需分別取得兩張圖像後再由操作員判斷是否為缺陷，經本發明之操作方式後所取得的圖像如4(c)圖所示，由圖式中可直接視得箭頭處係「不具有」金屬線路凸出(其係呈現內凹)的缺陷，此乃因非金屬線路的基材部分會吸收紫外光並產生激發光，故會使該部分之影像變亮，而在本發明的操作下，因4(c)圖疑似金屬線路凸出缺陷處的灰階值與金屬之灰階值不近似，故可由單此一幅檢測影像即可直接判斷出箭頭處係「不具有」金屬線路凸出的缺陷。
請參閱第4圖，值得一提的是，基於前述金屬線路是否具有凸出的判斷，於較佳配置下，除了該第一組態之等光源裝置係為一可見光波段發光裝置及一紫外光波段發光裝置，進一步地，該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係等於該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。舉例來說，該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為50%，該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為50%，以達較佳的顯示效果。
接著請參閱第5圖，係為本發明一線掃描實施例中之電路板綠漆表面是否有缺陷的影像示意圖。線掃描與面掃描在操作上的差別僅在於顯掃描的圖像更為清晰、精確，但現掃描需要移動整個光學系統來進行逐一線掃描式的檢查。
如第5圖所示，於5(a)圖中，係單以白色側光之可見光照射待測電路基板綠漆表面所見之疑似具有電路基板缺陷(箭頭處)的灰階影像，5(b)圖係單以白色正光(正向入射)可見光照射待測電路基板綠漆表面所見之具有電路基板缺陷(箭頭處)的灰階影像。以往需分別取得兩張圖像後再由操作員判斷是否為缺陷，經本發明之操作方式後所取得的圖像如5(c)圖所示，由圖式中可直接視得箭頭處係「具有」電路基板綠漆表面之缺陷，且整體影像之對比程度亦優於單以白色側光照射待測電路基板所見之影像(如5(a)圖)，在本發明的操作下，因5(c)圖疑似電路基板綠漆表面之缺陷處的灰階值與正常綠漆表面之灰階值不近似，故可由單此一幅檢測影像即可直接判斷出箭頭處係「具有」電路基板綠漆表面之缺陷。
請參閱第5圖，值得一提的是，基於前述電路基板是否具有缺陷的判斷，於較佳配置下，除了該第一組態之等光源裝置係為一側光發光裝置及一正光發光裝置，進一步地，該側光發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係等於該正光發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。舉例來說，該側光發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為50%，該正光發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為50%，以達較佳的顯示效果。換言之，5(a) 圖是說明在沒有重覆曝光的條件下，只用白色側光(以約45度入射)照射後，雖然對於開窗區的金屬來說檢出缺陷較容易，但對於綠漆表面上的刮痕卻無法明確的檢出；5(b)圖同樣是說明在沒有重覆曝光的條件下，只用白色正光(~90度)照射後，雖然對於開窗區的金屬來說對比度沒有5(a)圖所示來得好，但對於綠漆表面上的刮痕卻可以明確的檢出；5(c)圖即是說明在本案之重覆曝光的條件下，只要進行正光與側光的比例參數調整，即可以在同一檢測時間區間內取得單一幅影像。此幅影像中，對於開窗區的金屬來說對比度雖沒有5(a)圖好，但是優於5(b)圖；對於綠漆表面上的刮痕來說，對比度雖沒有5(b)圖好，但是優於5(a)圖，此亦即本發明之重覆曝光技術的優勢之一。
綜合上述，本發明透過攝像裝置對待測電路基板的重覆曝光，讓該待測電路基板在不同照射光線下所呈現的影像被一同記錄在一幅檢測影像上，可簡化光學檢測的流程及有效縮短檢測所需的時間。
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。
100‧‧‧檢測平台
110‧‧‧待測電路基板
210‧‧‧第一組態的光源裝置
220‧‧‧其他組態的光源裝置
310‧‧‧影像擷取裝置
330‧‧‧運算主機
S100~S300‧‧‧步驟
第1圖係為本發明一實施例中檢測系統的配置示意圖。 第2圖係為本發明一實施例中檢測方法的流程圖。 第3圖係為本發明一面掃描實施例中之金屬線路是否斷開的影像示意圖。 第4圖係為本發明一面掃描實施例中之金屬線路是否有凸出的影像示意圖。 第5圖係為本發明一線掃描實施例中之電路板綠漆表面是否有缺陷的影像示意圖。
無
S100~S300‧‧‧步驟

Claims (7)

  1. 一種應用重覆曝光之多曝光影像混和的檢測方法，包含： 步驟S100：設定第一組態下之具不同波長段及照射角度此二者之至少其一之複數光源裝置各別的曝光時間值，該等曝光時間值係組成一總曝光時間； 步驟S200：進行重覆曝光而依序使該等光源裝置開啟對應的曝光時間值後關閉，以使該等光源裝置依序照射至一待測電路基板上並由一影像擷取裝置產生該等曝光時間值內由不同波長段及照射角度此二者之至少其一之光線所混和的一檢測影像；及 步驟S300：輸出該檢測影像以供分析檢查。
  2. 如請求項第1項所述之檢測方法，其中於該步驟S200後係更包含步驟S210：判定是否有其他組態的光源裝置，於「否」時進入步驟S300，於「是」時進入步驟S220而進行另一組態下之複數光源裝置各別的曝光時間值的設定再回到步驟S200以產生另一檢測影像供分析檢查。
  3. 如請求項第1項所述之檢測方法，其中該第一組態之等光源裝置係包含一可見光波段發光裝置及一不可見光波段發光裝置。
  4. 如請求項第1項所述之檢測方法，其中於該待測電路基板上之金屬線路是否斷開的判斷下，該第一組態之等光源裝置係為一可見光波段發光裝置及一紫外光波段發光裝置，該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係小於該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。
  5. 如請求項第4項所述之檢測方法，其中該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為30%，該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係為70%。
  6. 如請求項第1項所述之檢測方法，其中於該待測電路基板上之金屬線路是否有凸出的判斷下，該第一組態之等光源裝置係為一可見光波段發光裝置及一紫外光波段發光裝置，該可見光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係等於該紫外光波段發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。
  7. 如請求項第1項所述之檢測方法，其中於該待測電路基板上之綠漆表面是否有缺陷的判斷下，該第一組態之等光源裝置係為一側光發光裝置及一正光發光裝置，該側光發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例係等於該正光發光裝置之曝光時間值占該總曝光時間的比例。
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