TWI537556B - 印刷電路板裝配檢測系統及其檢測方法 - Google Patents

Description

印刷電路板裝配檢測系統及其檢測方法

本發明係有關於印刷電路板裝配檢測系統，特別是有關於使用背光源進行檢測之印刷電路板裝配檢測系統。

習用之印刷電路板裝配(Printed Circuit Board Assembly,PCBA)影像檢測系統在建構產品影像分析範圍時，須由操作者針對產品零件分佈逐一人工框選定義以及對代測零件框選定義。上述方法不僅費時，且當遺漏框選影響檢測涵蓋率時，無法確保每個產品的檢測覆蓋率為百分之百。此外，待測產品在檢測時的置放位置不可有任何偏差。若偏差發生時，將造成取像與定義影像不符，增加了誤測發生機率。

習用之印刷電路板裝配影像檢測系統在做零件缺件檢測時，需取產品樣品做影像擷取比對基準。之後，再對待測印刷電路板裝配取像後與基準影像做差異比對。因此，當擷取基準影像時的環境設定與實際取像時的環境設定不同，需重新定義新的基準影像。

習用之印刷電路板裝配影像檢測系統在檢測裝配零件的方向時，需要先建立待測印刷電路板裝配之表面印刷特徵 做比對基準。之後，再實際對待測印刷電路板裝配取像後，與建立的基準影像做差異比對。若不同印刷電路板裝配之間具有品質差異時，會影響到以上的比對結果。

有鑑於此，本發明提出一種印刷電路板裝配檢測系統和印刷電路板裝配檢測方法來改進原先的問題。

本發明之一實施例提供一種印刷電路板裝配檢測系統，用以檢測該印刷電路板裝配上的零件裝配是否有錯失。該印刷電路板裝配檢測系統包括一第一光源、一影像擷取裝置、一控制裝置、以及一檢測分析裝置。該第一光源用以投射光線至該印刷電路板裝配的背面，其中該印刷電路板裝配具有用以裝配複數零件的複數貫穿孔以及用以固定該印刷電路板裝配的至少三個固定孔。該影像擷取裝置用以擷取該印刷電路板裝配的一第一正面影像。該控制裝置耦接並控制該第一光源和該影像擷取裝置。該控制裝置在該第一光源啟動時，使該影像擷取裝置取得該第一正面影像。該檢測分析裝置用以分析該第一正面影像。若該檢測分析裝置檢測該第一正面影像有出現貫穿孔光點，則判定該印刷電路板裝配缺件。

本發明之一實施例提供一種印刷電路板裝配檢測方法，用以檢測該印刷電路板裝配上的零件裝配是否有錯失。該檢測方法包括：從該印刷電路板裝配的背面投射光線，其中該印刷電路板裝配具有用以裝配零件的複數貫穿孔以及用以固定該印刷電路板裝配的至少三個固定孔；取該印刷電路板裝配的一第一正面影像；以及分析該第一正面影像，若檢測該第一 正面影像有出現貫穿孔光點，則判定該印刷電路板裝配缺件。

10‧‧‧印刷電路板裝配檢測系統

11‧‧‧印刷電路板裝配

12‧‧‧第一條碼讀取器

13‧‧‧第二條碼讀取器

14‧‧‧電腦顯示系統

110‧‧‧第一光源

120‧‧‧第二光源

130‧‧‧影像擷取裝置

140‧‧‧控制裝置

150‧‧‧檢測分析裝置

160‧‧‧流動線軌道

20‧‧‧電容元件

201‧‧‧第一極性區域

為能更完整地理解本揭露實施例及其優點，現在參考與附圖一起進行的以下描述作出，其中：第1圖係依據本發明之一第一實施例實現印刷電路板裝配檢測系統10之系統配置圖。

第2圖係依據本發明之第一實施例實現印刷電路板裝配11上之一電容元件20之示意圖。

第3A圖、第3B圖和第3C圖係依據本發明之一第二實施例實現印刷電路板裝配檢測方法之流程圖。

本發明所附圖示之實施例或例子將如以下說明。本發明之範疇並非以此為限。習知技藝者應能知悉在不脫離本發明的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。在本發明之實施例中，元件符號可能被重複地使用，本發明之數種實施例可能共用相同的元件符號，但為一實施例所使用的特徵元件不必然為另一實施例所使用。

第1圖係依據本發明之一第一實施例實現印刷電路板裝配檢測系統10之系統配置圖。在本發明之第一實施例中，印刷電路板裝配檢測系統10包括一第一光源110、一第二光源120、一影像擷取裝置130、一控制裝置140、一檢測分析裝置150、以及一流動線軌道160。印刷電路板裝配檢測系統10用以檢測一印刷電路板裝配11上的零件裝配是否有錯失，例如，缺 件(零件並未裝設在印刷電路板上)、錯件(裝設到錯誤的零件)、反向(極性零件的裝設方向相反)等等，其中印刷電路板裝配11具有用以裝配複數零件的複數貫穿孔以及用以固定印刷電路板裝配11的至少三個固定孔。在本發明之第一實施例中，印刷電路板裝配11，包括：設有複數貫穿孔及至少三個固定孔的印刷電路板本體，以及複數零件；該等零件例如是雙列直插封裝(DIP)零件等，該等零件的針腳通過該等貫穿孔而插設於該印刷電路板本體。此外，該印刷電路板裝配11係一電子系統電路板(例如電腦主機板)之半成品，並具有四個固定孔(例如螺絲孔)，但本揭露並不限定於此。印刷電路板裝配11在通過印刷電路板裝配檢測系統10的檢測，並確認印刷電路板裝配11上裝配已無錯失之後，才會將印刷電路板裝配11送入銲錫機器(例如錫爐)中以將裝配的所有零件銲接完畢。

在本發明之第一實施例中，控制裝置140耦接並控制第一光源110、第二光源120以及影像擷取裝置130。檢測分析裝置150耦接至影像擷取裝置130。第一光源110用以投射光線至印刷電路板裝配11的背面。第二光源120則用以投射光線至印刷電路板裝配11的正面。在本發明之第一實施例中，第二光源120設置在第1圖所示印刷電路板裝配11之正上方；但本發明不限定於此，第二光源120亦可以四周環繞的方式設置在印刷電路板裝配11的上方，使其能均勻打光在印刷電路板裝配11之正面以避免產生色階誤差。影像擷取裝置130用以擷取印刷電路板裝配11正面的一影像。如第1圖所示，影像擷取裝置130設置於印刷電路板裝配檢測系統10之右側；但本發明不限定於 此，影像擷取裝置130亦可設置於印刷電路板裝配檢測系統10中可擷取印刷電路板裝配11正面影像之任何位置，例如，設置於印刷電路板裝配檢測系統10之左側或是置中。流動線軌道160用以放置印刷電路板裝配11，其中第一光源110發出至印刷電路板裝配11之光線不會被流動線軌道160遮蔽。在印刷電路板裝配11被放置在流動線軌道160上之後，流動線軌道160會以一移動速度輸送印刷電路板裝配11通過印刷電路板裝配檢測系統10。印刷電路板裝配11在通過印刷電路板裝配檢測系統10之前，會先經過一第一條碼讀取器12。第一條碼讀取器12會讀取印刷電路板裝配11的一生產序號，並傳送該生產序號給印刷電路板裝配檢測系統10。印刷電路板裝配檢測系統10接收該生產序號之後，控制裝置140啟動第一光源110，使第一光源110投射光線至印刷電路板裝配11的背面。

在啟動第一光源110之後，控制裝置140控制影像擷取裝置130取得一第一影像。接著，檢測分析裝置150分析該第一影像，其中該第一影像之中包括一背光影像。檢測分析裝置150檢測該背光影像上固定孔光點的數目。若檢測分析裝置150未檢測出全部的固定孔光點(四個固定孔光點)，則控制裝置140於一間隔時間後控制影像擷取裝置130重新取得下一張第一影像。檢測分析裝置150重新分析該下一張第一影像。若檢測分析裝置150檢測出印刷電路板裝配11的全部固定孔光點(四個固定孔光點)，則判定該第一影像為印刷電路板裝配11之一第一正面影像。當影像擷取裝置130擷取得到該第一正面影像時，代表印刷電路板裝配11上所有裝配零件已全部移動進 入影像擷取裝置130的拍攝範圍之內。

如果有一零件未裝設在印刷電路板裝配11上，則第一光源110發出的光線會穿透裝配該零件的貫穿孔而顯示在該第一正面影像中。此時，該第一正面影像上會出現漏光的情形。因此，檢測分析裝置150可藉由分析該第一正面影像之四個固定孔光點所形成的一影像檢測範圍內有無貫穿孔漏光點的情形，以得知印刷電路板裝配11是否缺件。由於檢測分析裝置150儲存有印刷電路板裝配11每一固定孔和每一貫穿孔的座標位置，檢測分析裝置150更可藉由貫穿孔漏光點與四個固定孔光點的相對位置對應找出印刷電路板裝配11缺少的是哪一零件。

在本發明之第一實施例中，在取得該第一正面影像後之一固定時間，控制裝置140控制影像擷取裝置130以擷取印刷電路板裝配11的一第二正面影像。檢測分析裝置150依據該第一正面影像和該第二正面影像中四個固定孔光點移動的相對距離和該固定時間，計算出印刷電路板裝配11在流動線軌道160上之一移動速度。同時，檢測分析裝置150亦能由該移動速度和該第二正面影像中四個固定孔光點位置，計算出印刷電路板裝配11於流動線軌道160上之目前位置。換句話說，可藉由影像擷取裝置130擷取複數張漏光點影像，並由檢測分析裝置150分析任兩張漏光點影像之固定孔光點位置變化和拍照時間間隔得出印刷電路板裝配11的移動速度。

在影像擷取裝置130取得該第一正面影像和該第二正面影像之後，控制裝置140關閉第一光源110並啟動第二光源 120。此時，第二光源120投射光線至印刷電路板裝配11的正面。控制裝置140依據該移動速度，控制影像擷取裝置130在印刷電路板裝配11抵達一目標區域時，取得一第三正面影像。在本發明之第一實施例中，該目標區域係位於影像擷取裝置130拍攝範圍的正中央，但本揭露不限定於此，影像擷取裝置130亦可設定印刷電路板裝配11抵達影像擷取裝置130之正下方時取得該第三正面影像。值得注意的是該第一正面影像或該第二正面影像中僅有印刷電路板裝配11的漏光點資訊，而該第三正面影像則係顯示印刷電路板裝配11正面之一影像畫面。

接者，檢測分析裝置150分析該第一正面影像或該第二正面影像中全部固定孔光點之位置和該移動速度，定義該第三正面影像之一影像檢測範圍。換句話說，檢測分析裝置150定義出印刷電路板裝配11在該第三正面影像中的範圍作為該影像檢測範圍。由於四個固定孔係位在印刷電路板裝配11的四個角落，該影像檢測範圍會涵蓋印刷電路板裝配11上的所有零件。另外，由於印刷電路板裝配11在被放上流動線軌道160時可能會有偏移的情形，檢測分析裝置150會檢測該第一正面影像或該第二正面影像中全部固定孔光點之位置與該等固定孔之預定座標是否出現偏移。若該第一正面影像或該第二正面影像中全部固定孔光點之位置與該等固定孔之預定座標位置產生一偏移，則檢測分析裝置150先依據該偏移補償校正該第三正面影像之位置，再定義該影像檢測範圍。

第2圖係依據本發明之第一實施例實現印刷電路板裝配11上之一電容元件20之示意圖。在本發明之第一實施例 中，檢測分析裝置150預先存有印刷電路板裝配11對應之一影像資訊，其中該影像資訊包含複數區域的樣品影像，其中每一樣品影像分別為每一零件所在區域的樣品影像。接著，檢測分析裝置150依據該等固定孔光點位置自動框選出該影像檢測範圍中該等區域的對應影像。檢測分析裝置150比對該樣品影像和該樣品影像的對應影像以檢測兩者之間是否有色階差異，並依此判定印刷電路板裝配11上的該等零件是否裝配錯誤。舉例來說，檢測分析裝置150先自動框選出該影像資訊中一電容元件20的樣品影像以及該影像檢測範圍中電容元件20區域的對應影像。如第2圖所示，電容元件20具有兩個不同極性端，元件製造者會在電容元件20其中一個極性側201標示不同顏色(黑色)以做區分。接著，檢測分析裝置150先分析該影像檢測範圍內電容元件20區域的對應影像。例如，檢測分析裝置150分析該影像檢測範圍中電容元件20之一第一極性區域201(1/4圓)內的色階閥值為黑色色階(0,0,0)；然而，印刷電路板裝配11上電容元件20對應樣品影像之第一極性區域201的色階閥值為藍色色階(0,0,255)。此時，檢測分析裝置150檢測出在印刷電路板裝配11上之電容元件20裝配錯誤。

此外，檢測分析裝置150先前已透過該第一正面影像中貫穿孔漏光點與四個固定孔光點的相對位置對應找出印刷電路板裝配11缺少的是哪一零件。此時，檢測分析裝置150藉由該貫穿孔漏光點找出該影像檢測範圍內缺少零件所屬區域之影像，並進行分析比對(比對色階差異)以確認印刷電路板裝配11是否真的缺件。檢測分析裝置150亦可藉由一BOM表 逐一檢測BOM表中每一零件的裝配狀況(是否缺件、錯件或是反向)。最後，檢測分析裝置150會將印刷電路板裝配11之檢測結果及印刷電路板裝配11對應之生產序號記錄下來，並上傳至雲端資料庫。印刷電路板裝配11在經過印刷電路板裝配檢測系統的檢測之後，會經過一第二條碼讀取器13。第二條碼讀取器13會讀取出印刷電路板裝配11之生產序號。此時，連接至第二條碼讀取器13之電腦顯示系統14就會依據該生產序號向雲端資料庫索取印刷電路板裝配11之檢測結果，並將其顯示在電腦顯示系統14之一顯示器上。檢測人員再依據印刷電路板裝配11之檢測結果得知印刷電路板裝配11上的零件裝配是否有錯失。若有錯失，檢測人員再進行修補作業。

第3A圖、第3B圖和第3C圖係依據本發明之一第二實施例實現印刷電路板裝配檢測方法之流程圖。首先，在步驟S301中，印刷電路板裝配11經過第一條碼讀取器12。第一條碼讀取器12讀取印刷電路板裝配11之一生產序號，並傳送該生產序號給印刷電路板裝配檢測系統10。在步驟S302中，印刷電路板裝配檢測系統10在接收該生產序號之後，控制裝置140啟動第一光源110，使第一光源110投射光線至印刷電路板裝配11的背面。

在步驟S303中，控制裝置140控制影像擷取裝置130取得一第一影像。接著，檢測分析裝置150分析該第一影像之中一背光影像的固定孔光點數目。若檢測分析裝置150未檢測出全部的固定孔光點，則於一間隔時間後回到步驟S303。若檢測分析裝置150檢測出印刷電路板裝配11的全部固定孔光點 (四個固定孔光點)，則進入步驟S304。

在步驟S304中，檢測分析裝置150將該第一影像做為印刷電路板裝配11之一第一正面影像，並進入步驟S305。在步驟S305中，檢測分析裝置150分析該第一正面影像內有無貫穿孔漏光點的情形，以得知印刷電路板裝配11是否缺件，且檢測分析裝置150更藉由貫穿孔漏光點與四個固定孔光點的相對位置對應找出印刷電路板裝配11缺少的是哪一零件，並進入步驟S306。

在步驟S306中，影像擷取裝置130擷取印刷電路板裝配11的一第二正面影像。檢測分析裝置150依據該第一正面影像和該第二正面影像計算出印刷電路板裝配11在流動線軌道160上之一移動速度，且檢測分析裝置150亦由該移動速度和該第二正面影像計算出印刷電路板裝配11於流動線軌道160上之目前位置。在步驟S307中，控制裝置140關閉第一光源110並啟動第二光源120。此時，第二光源120投射光線至印刷電路板裝配11的正面。控制裝置140依據該移動速度控制影像擷取裝置130以擷取一第三正面影像。

在步驟S308中，檢測分析裝置150檢測該第一正面影像或該第二正面影像中全部固定孔光點之位置與該等固定孔之預定座標是否出現偏移。若出現偏移，進入步驟S310。若無則進入步驟S309。在步驟S309中，檢測分析裝置150分析該第一正面影像或該第二正面影像以定義該第三正面影像之一影像檢測範圍，並進入步驟S311。

在步驟S310中，檢測分析裝置150先依據該偏移補 償校正該第三正面影像之位置，再定義該影像檢測範圍，並進入步驟S311。在步驟S311中，檢測分析裝置150比對該樣品影像和該影像檢測範圍內某一區域之影像，以檢測兩者之間是否有色階差異，並判定印刷電路板裝配11上的該等零件是否裝配錯誤。

在步驟S312中，檢測分析裝置150藉由該貫穿孔漏光點找出該影像檢測範圍內缺少零件所屬區域之影像，並進行分析比對(比對色階差異)以確認印刷電路板裝配11是否真的缺件。在步驟S313中，檢測分析裝置150會將印刷電路板裝配11之檢測結果及印刷電路板裝配11對應之生產序號記錄下來，並上傳至雲端資料庫。在步驟S314中，印刷電路板裝配11離開印刷電路板裝配檢測系統的檢測，並經過一第二條碼讀取器13。第二條碼讀取器13讀取出印刷電路板裝配11之生產序號。

最後，在步驟S315中，連接至第二條碼讀取器13之電腦顯示系統14就會依據該生產序號向雲端資料庫索取印刷電路板裝配11之檢測結果，並將其顯示在電腦顯示系統14之一顯示器上。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，使得本領域具有通常知識者能夠更清楚地理解本發明的內容。然而，本領域具有通常知識者應理解到他們可輕易地以本發明做為基礎，設計或修改流程以及操作不同的印刷電路板裝配檢測系統/檢測方法進行相同的目的和/或達到這裡介紹的實施例的相同優點。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 為準。

10‧‧‧印刷電路板裝配檢測系統

11‧‧‧印刷電路板裝配

12‧‧‧第一條碼讀取器

13‧‧‧第二條碼讀取器

14‧‧‧電腦顯示系統

110‧‧‧第一光源

120‧‧‧第二光源

130‧‧‧影像擷取裝置

140‧‧‧控制裝置

150‧‧‧檢測分析裝置

160‧‧‧流動線軌道

Claims (16)

1. 一種印刷電路板裝配檢測系統，用以檢測該印刷電路板裝配上的零件裝配是否有錯失，包括：一第一光源，用以投射光線至該印刷電路板裝配的背面，其中該印刷電路板裝配具有用以裝配複數零件的複數貫穿孔以及用以固定該印刷電路板裝配的至少三個固定孔；一影像擷取裝置，用以擷取該印刷電路板裝配的一第一正面影像；一控制裝置，耦接並控制該第一光源和該影像擷取裝置，在該第一光源啟動之後，使該影像擷取裝置取得該第一正面影像；以及一檢測分析裝置，分析該第一正面影像，若該檢測分析裝置檢測該第一正面影像有出現貫穿孔光點，則判定該印刷電路板裝配缺件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板裝配檢測系統，更包括一流動線軌道，用以放置該印刷電路板裝配，其中該第一光源發出至該印刷電路板裝配背面之光線不會被該流動線軌道遮蔽；其中該影像擷取裝置更擷取該印刷電路板裝配的一第二正面影像；以及其中該檢測分析裝置依據該第一正面影像和該第二正面影像，判定該印刷電路板裝配於該流動線軌道上之一移動速度或於該流動線軌道上之目前位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之印刷電路板裝配檢測系統，更包括一第二光源，耦接至該控制裝置，用以投射光線至該印刷電路板裝配的正面，其中在該影像擷取裝置取得該第一正面影像和該第二正面影像之後，該控制裝置關閉該第一光源並啟動該第二光源；其中該控制裝置，在該第二光源啟動之後，控制該影像擷取裝置取得一第三正面影像；以及其中該檢測分析裝置分析該第三正面影像，判定該印刷電路板裝配上的該等零件是否裝配錯誤。
4. 如申請專利範圍第3項所述之印刷電路板裝配檢測系統，其中該控制裝置控制該影像擷取裝置取得該第三正面影像更包括：該控制裝置依據該移動速度，控制該影像擷取裝置在該印刷電路板裝配抵達一目標區域時，取得該第三正面影像。
5. 如申請專利範圍第3項所述之印刷電路板裝配檢測系統，其中該檢測分析裝置分析該第三正面影像更包括：該檢測分析裝置分析該第一正面影像或該第二正面影像中全部固定孔光點之位置和該移動速度，定義該第三正面影像之一影像檢測範圍，其中該影像檢測範圍涵蓋該印刷電路板裝配上的所有零件；以及該檢測分析裝置比對該印刷電路板裝配之一樣品影像和該影像檢測範圍是否有色階差異，以判定該印刷電路板裝配上的該等零件是否裝配錯誤。
6. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板裝配檢測系統，其中若該第一正面影像或該第二正面影像中全部固定孔光點之位置與該等固定孔之預定座標位置產生一偏移，則該檢測分析裝置先依據該偏移補償校正該第三正面影像之位置，再定義該影像檢測範圍。
7. 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板裝配檢測系統，其中該檢測分析裝置自動框選該影像檢測範圍中每一該零件的對應影像。
8. 如申請專利範圍第2項所述之印刷電路板裝配檢測系統，其中該影像擷取裝置取得該第一正面影像更包括：該控制裝置，在該第一光源啟動時，使該影像擷取裝置取得一第一影像；該檢測分析裝置，分析該第一影像，若該檢測分析裝置分析該第一影像未檢測出全部固定孔光點，則該影像擷取裝置重新取得該第一影像；以及若該檢測分析裝置檢測該第一影像有全部固定孔光點，則判定該第一影像為該第一正面影像。
9. 一種印刷電路板裝配檢測方法，用以檢測該印刷電路板裝配上的零件裝配是否有錯失，包括：投射光線至該印刷電路板裝配的背面，其中該印刷電路板裝配具有用以裝配複數零件的複數貫穿孔以及用以固定該印刷電路板裝配的至少三個固定孔；擷取該印刷電路板裝配的一第一正面影像；以及分析該第一正面影像，若檢測該第一正面影像有出 現貫穿孔光點，則判定該印刷電路板裝配缺件。
10. 如申請專利範圍第9項所述之印刷電路板裝配檢測方法，更包括擷取該印刷電路板裝配的一第二正面影像；以及依據該第一正面影像和該第二正面影像，判定該印刷電路板裝配於一流動線軌道上之一移動速度或於該流動線軌道上之目前位置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之印刷電路板裝配檢測方法，更包括在取得該第一正面影像和該第二正面影像之後，投射光線至該印刷電路板裝配的正面，以取得一第三正面影像；以及分析該第三正面影像，判定該印刷電路板裝配上的該等零件是否裝配錯誤。
12. 如申請專利範圍第11項所述之印刷電路板裝配檢測方法，其中取得該第三正面影像更包括：依據該移動速度，使該印刷電路板裝配在抵達一目標區域時，取得該印刷電路板裝配之該第三正面影像。
13. 如申請專利範圍第11項所述之印刷電路板裝配檢測方法，其中分析該第三正面影像更包括：分析該第一正面影像或該第二正面影像中全部固定孔光點之位置和該移動速度，定義該第三正面影像之一影像檢測範圍，其中該影像檢測範圍涵蓋該印刷電路板裝配上的所有零件；以及比對該印刷電路板裝配之一樣品影像和該影像檢 測範圍是否有色階差異，以判定該印刷電路板裝配上的該等零件是否裝配錯誤。
14. 如申請專利範圍第13項所述之印刷電路板裝配檢測方法，其中若該第一正面影像或該第二正面影像中全部固定孔光點之位置與該等固定孔之預定座標位置產生一偏移，則先依據該偏移補償校正該第三正面影像之位置，再定義該影像檢測範圍。
15. 如申請專利範圍第11項所述之印刷電路板裝配檢測方法，更包括自動框選該影像檢測範圍中每一該零件的對應影像。
16. 如申請專利範圍第10項所述之印刷電路板裝配檢測方法，其中取得該第一正面影像更包括：在投射光線至該印刷電路板裝配的背面之後，取得該印刷電路板裝配的正面之一第一影像；分析該第一影像，其中若分析該第一影像未檢測出全部固定孔光點，則重新取得該第一影像；以及其中若該檢測分析裝置檢測該第一影像有全部固定孔光點，則判定該第一影像為該第一正面影像。