TWI621864B - 對位裝置和對位方法 - Google Patents

Abstract

根據本發明之一實施例提供了一種對位裝置。上述對位裝置包括一儲存裝置、一影像擷取裝置以及一處理器。上述儲存裝置儲存複數組預設參考點資訊。上述影像擷取裝置擷取複數影像，其中每一上述影像分別對應一待測電路板之不同區塊以及上述複數組預設參考點資訊之一組。上述處理器耦接至上述儲存裝置和上述影像擷取裝置，且上述處理器，在每一上述影像中選取一第一候選參考點，並根據上述第一候選參考點以及上述預設參考點資訊，找尋匹配上述第一候選參考點之全部其他候選參考點，以產生對應每一上述影像之一對位資訊。

Description

對位裝置和對位方法

本發明說明書主要係有關於一對位技術，特別係有關於藉由一對位裝置根據預設參考點資訊找到待測之電路板每一區塊對應之候選參考點之對位資訊，並根據對位資訊來進行檢測之對位技術。

在印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)自動化光學檢測(Automated Optical Inspection，AOI)的檢測過程中，首要先知道電路板上所有的元件的位置，才能夠開始進行元件缺陷之檢測。在檢測前，會先找尋電路板之影像之參考點，然後逐一推算出所有在電路板上待檢測的元件位置。然而，在電路板放在輸送帶輸送之動態流線的情況之下，影像中的參考點不一定會是當初預設參考點位置。參考點的座標位置會因為取像時間的差異、輸送帶輸送之速度、以及電路板在輸送帶之偏移或旋轉角度等影響，而使得實際的參考點將會出現在不同於預設參考點的影像位置，因而造成無法成精準的影像對位。

因此，如何解決電路板在輸送帶輸送的過程中，電路板發生平移和旋轉之情況時所造成無法準確地完成影像對位之問題，將是值得討論之課題。

有鑑於上述先前技術之問題，本發明提供了藉由一對位裝置根據預設參考點資訊找到待測之電路板每一區塊對應之候選參考點之對位資訊，並根據對位資訊來進行檢測之對位方法。

根據本發明之一實施例提供了一種對位裝置。上述對位裝置包括一儲存裝置、一影像擷取裝置以及一處理器。上述儲存裝置儲存複數組預設參考點資訊。上述影像擷取裝置擷取複數影像，其中每一上述影像分別對應一待測電路板之不同區塊以及上述複數組預設參考點資訊之一組。上述處理器耦接至上述儲存裝置和上述影像擷取裝置，且上述處理器，在每一上述影像中選取一第一候選參考點，並根據上述第一候選參考點以及上述預設參考點資訊，找尋匹配上述第一候選參考點之全部其他候選參考點，以產生對應每一上述影像之一對位資訊。

根據本發明之一實施例提供了一種對位方法。上述種對位方法之步驟包括：擷取複數影像，其中每一上述影像分別對應一待測電路板之不同區塊；在每一上述影像中，選取一第一候選參考點；以及根據上述第一候選參考點以及預先儲存之預設參考點資訊，找尋匹配上述第一候選參考點之全部其他候選參考點，以產生對應每一上述影像之一對位資訊。

在一些實施例中，上述種對位方法之步驟更包括，根據一霍夫轉換方法，在每一上述影像中找到複數參考點，且根據上述預設參考點資訊，從上述複數參考點選取上述第一候選參考點。在一些實施例中，上述種對位方法之步驟更 包括，根據上述預設參考點資訊，從上述複數參考點中選取包含在每一上述影像之一特定區域之一第一部分之複數參考點，以及從上述第一部分之複數參考點選取上述第一候選參考點，其中上述其他候選參考點不包括於上述第一部分之複數參考點中。

在一些實施例中，上述種對位方法之步驟更包括，當上述第一候選參考點與上述其他候選參考點之一者匹配失敗時，從上述第一部分之複數參考點選取一新的第一候選參考點；以及找尋匹配上述新的第一候選參考點之其他候選參考點。在一些實施例中，上述種對位方法之步驟更包括，當上述第一候選參考點與全部上述其他候選參考點匹配成功時，根據上述預設參考點資訊以及上述第一候選參考點和上述其它候選參考點，產生對應每一上述影像之上述對位資訊；以及將上述對位資訊儲存在上述儲存裝置。

關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之對位裝置和方法，做些許的更動與潤飾而得到。

100‧‧‧對位裝置

110‧‧‧儲存裝置

120‧‧‧影像擷取裝置

130‧‧‧處理器

200‧‧‧電路板

200-1、200-2、200-3、200-4‧‧‧區塊

301、302‧‧‧影像

400‧‧‧流程圖

A1、B1、C1、D1‧‧‧預設參考點

A2、B2、C2、D2‧‧‧候選參考點

P1‧‧‧特定區域

第1圖係顯示根據本發明之實施例所述之對位裝置100之方塊圖。

第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電路板200不同區塊之示意圖。

第3A圖係顯示根據本發明之一實施例所述之對應電路板200之一區塊之影像301之示意圖。

第3B圖係顯示根據本發明之一實施例所述之對應電路板200之一區塊之影像302之示意圖。

第4圖係根據本發明一實施例所述對位方法之流程圖400。

本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，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。

第1圖係顯示根據本發明之實施例所述之對位裝置100之方塊圖。對位裝置100可應用於印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)之自動光學檢測(Automated Optical Inspection，AOI)。此外，根據本發明之實施例，對位裝置100可應用於表面黏著技術(Surface-Mount Technology，SMT)所製作之電路板。表面黏著技術係目前常用之將電子元件焊接於電路板(Printed Circuit Board，PCB)表面之技術。有別於使用插入式封裝技術(Through Hole Technology，THT)，將電子元件安置在電路板的一面，並將接腳焊在電路板之另一面，表面黏著技術可以大幅降低電子產品的體積。

如第1圖所示，對位裝置100中包括一儲存裝置110、一影像擷取裝置120以及一處理器130，其中儲存裝置110和影像擷取裝置120分別耦接至處理器130。注意地是，在第1圖中之方塊圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以此為限。

根據本發明之實施例，影像擷取裝置120可係指一或多個拍攝裝置(例如：相機)，其可用以擷取電路板之不同區塊之影像，並傳送給處理器130。

根據本發明之一實施例，當要對一電路板200放上輸送帶(conveyor)進行檢測前，會預先針對電路板200擷取複數影像，且會在每一影像中分別選定複數預設參考點(至少兩個)，並將每一影像中選定之複數預設參考點之相關座標資訊，以及複數預設參考點彼此相對應之向量和角度關係儲存在儲存裝置110中，以作為對應每一影像之一組預設參考點資訊(亦可稱作黃金取樣(Golden Sample))。此外，特別說明地是，針對電路板200所擷取之每一影像會分別對應電路板200之不同區塊。也就是說，在本發明之實施例中，會將電路板200分成複數個區塊(或部分)來進行檢測。因此，每一區塊都會對應到一截取之影像以及一組預設參考點資訊。第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電路板200不同區塊之示意圖。如第2圖所示，電路板200分成4個區塊(200-1、200-2、200-3以及200-4)來進行檢測。注意地是，在第2圖中之示意圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以此為限。在不同應用中，亦可將電路板分成不同數目之區塊來進行檢測。

根據本發明之實施例，當要對電路板200放上輸送帶進行檢測時，影像擷取裝置120會針對在輸送帶輸送之待測之電路板200擷取複數影像。根據本發明之實施例，影像擷取裝置120所擷取之每一影像會分別對應此待測之電路板200之不同區塊，且影像擷取裝置120所擷取之每一影像亦會分別 對應預先擷取之複數影像。以第2圖為例，若要將電路板200分成四個區塊200-1、200-2、200-3以及200-4來進行檢測，在對電路板200檢測前，會預先擷取區塊200-1、200-2、200-3以及200-4之影像，以產生四張預先擷取之影像以及四組預設參考點資訊。當要對電路板200進行檢測時，影像擷取裝置120亦會對應電路板200之區塊200-1、200-2、200-3以及200-4，對待測之電路200板擷取四張影像。

根據本發明之實施例，影像擷取裝置120擷取完影像後，處理器130會根據一霍夫轉換方法(霍夫轉換偵測圓)，在每一擷取之影像中找到複數參考點。接著，處理器130會根據儲存在儲存裝置110之預設參考點資訊，從複數參考點中選取包含在每一影像之一特定區域之一第一部分之複數參考點，並在從第一部分之複數參考點中選取一第一候選參考點。以下將以第3A-3B圖來做說明。

第3A圖係顯示根據本發明之一實施例所述之對應電路板200之一區塊之影像301之示意圖。如第3A圖所示，影像301可係表示對應電路板200之一區塊(例如：區塊200-1、200-2、200-3以及200-4之一者，底下將以區塊200-1來做說明)所預先擷取之影像。在影像301中包含了預先選定之預設參考點A1、B1、C1以及D1，且預設參考點A1、B1、C1以及D1之相關座標資訊，以及預設參考點A1、B1、C1以及D1彼此相對應之向量和角度(例如：第3A圖所示之θ1和θ2)關係都會儲存在儲存裝置110中，以作為對應影像301(或區塊200-1)之預設參考點資訊。特別說明地是，影像301亦會 包含在電路板200上之元件之圖像，但在第3A圖中並未顯示。此外，在第3A圖係顯示4個預設參考點A1、B1、C1以及D1，但本發明並不以此為限。

第3B圖係顯示根據本發明之一實施例所述之對應電路板200之一區塊之影像302之示意圖。如第3B圖所示，影像302可係表示，當對電路板200進行檢測時，影像擷取裝置120對應電路板200之區塊200-1所擷取之影像。影像302中顯示了對應預設參考點A1、B1、C1以及D1之候選參考點A2、B2、C2以及D2。也就是說，既然影像301和影像302都係對應區塊200-1，在影像302就應會具有對應預設參考點A1、B1、C1以及D1之候選參考點A2、B2、C2以及D2。處理器130如何找到候選參考點A2、B2、C2以及D2將在底下會有更詳細之描述。

如第3B圖所示，當影像擷取裝置120擷取完影像302後，處理器130會根據一霍夫轉換方法，在擷取之影像302中找到複數參考點。若要以預設參考點A1為選取第一候選參考點之基準(即找出參考點A2為第一候選參考點)，處理器130會根據預設參考點A1所對應之預設參考點資訊，從影像302之複數參考點中篩選出一特定區域P1所包含之參考點(即第一部分之複數參考點)，並從第一部分之複數參考點選取一者作為第一候選參考點(即第3B圖所示之A2)。也就是說，處理器130會根據預設參考點A1之預設參考點資訊，判斷預設參考點A1大概會落在影像302之哪一區域，並選取該區域所包含之參考點之一者為第一候選參考點A2。根據本發明之一實施 例，特定區域P1之長寬約為200像素，但本發明並不以此為限。根據本發明之實施例，其他候選參考點B2、C2以及D2不會包含於特定區域P1中。

根據本發明之一實施例，當處理器130選取完第一候選參考點A2後，處理器130會根據第一候選參考點A2以及對應影像301之預設參考點資訊，找尋是否有匹配第一候選參考點A2之其他候選參考點(即候選參考點B2、C2以及D2)。處理器130會根據預設參考點資訊所包含之預設參考點A1、B1、C1以及D1之相關座標資訊，以及預設參考點A1、B1、C1以及D1彼此相對應之向量和角度關係，來找尋是否有匹配選取之第一候選參考點A2之其他候選參考點B2、C2以及D2。更明確地來說，由於第一候選參考點A2和其他候選參考點B2、C2以及D2之向量和角度關係應係和預設參考點A1、B1、C1以及D1彼此相對應之向量和角度關係相同，因此，若選取之第一候選參考點A2係正確的，就應會滿足預設參考點A1、B1、C1以及D1彼此相對應之向量和角度關係，因而找到其他候選參考點B2、C2以及D2。

當第一候選參考點A2與其他候選參考點B2、C2以及D2之一者匹配失敗時(即無法找到匹配之其他候選參考點B2、C2以及D2之任一者)，處理器130會從第一部分之複數參考點中再選取另一者為第一候選參考點A2，並找尋是否有匹配新的第一候選參考點A2之其他候選參考點B2、C2以及D2。也就是說，選取之第一候選參考點A2要同時與其他候選參考點B2、C2以及D2匹配成功，處理器130才會判定為 匹配成功。

當第一候選參考點A2與全部其他候選參考點B2、C2以及D2匹配成功時，處理器130會根據預設參考點資訊以及第一候選參考點A2和其他候選參考點B2、C2以及D2，產生影像301對應之一對位資訊，並將對位資訊儲存在儲存裝置110中。根據本發明之一實施例，對位資訊中包含了電路板200在輸送帶輸送的過程中之平移之距離和旋轉之角度之相關資訊。由於電路板200在輸送帶輸送的過程中，電路板200可能會發生平移和旋轉之情況，因而造成在進行影像對位程序(即尋找對應預設參考點A1、B1、C1以及D1之候選參考點A2、B2、C2以及D2)時無法準確地完成影像對位。因此，處理器130根據對位資訊即可得知電路板200在輸送帶運輸的過程中之平移之距離和旋轉之角度，因而可準確地完成影像對位。

根據本發明之一實施例，如同第一候選參考點A2，處理器130亦會根據預設參考點B1、C1以及D1所對應之預設參考點資訊，從複數參考點點中篩選出分別對應預設參考點B1、C1以及D1之特定區域(圖未顯示)，並根據預設參考點資訊，將第一候選參考點A2和該等特定區域所包含之參考點進行匹配，找尋是否有匹配第一候選參考點A2之其他候選參考點B2、C2以及D2。

根據本發明之一實施例，儲存裝置110會儲存一座標檔資訊。根據本發明之一實施例，座標檔資訊包含待測電路板200上之所有元件所對應之座標資訊。當處理器130取得 電路板200之每一區塊對應之對位資訊後，處理器130即可根據座標檔資訊，找到電路板200上每一元件之位置，以進行自動光學檢測。

特別說明地是，上述實施例雖僅係以區塊200-1來做說明，但本發明並不以此為限。對位裝置100之處理器130亦會對電路板200上之其他區塊進行相同之操作。也就是說，對位裝置100之處理器130會對電路板200上所有的區塊都進行上述實施例針對區塊200-1所進行之操作。此外，在本發明之實施例，處理器130亦可以其他預設參考點B1、C1或D1為選取第一候選參考點之基準(即找出參考點B2、C2或D2為第一候選參考點)。

第4圖係根據本發明一實施例所述對位方法之流程圖400，此測試方法適用於藉由對位裝置100對電路板200進行一光學檢測。如第4圖所示，在步驟S410，對位裝置100擷取複數影像，其中每一影像會分別對應待測電路板200之不同區塊。在步驟S420中，對位裝置100在每一影像中，選取一第一候選參考點。在步驟S430中，對位裝置100根據第一候選參考點以及預先儲存之預設參考點資訊，找尋是否有匹配第一候選參考點之全部其他候選參考點。

當第一候選參考點與上述其他候選參考點之一者匹配失敗時，回到步驟S420。對位裝置100會再重新選取一新的第一候選參考點，並找尋是否有匹配新的第一候選參考點之其他候選參考點。

當第一候選參考點與全部其他候選參考點匹配成 功時，進行步驟S440。在步驟S440，對位裝置100可根據預設參考點資訊以及全部候選參考點(即每一影像對應之第一候選參考點和其它候選參考點)，產生每一影像對應之對位資訊。根據本發明之一實施例，對位裝置100會根據對位資訊對電路板200進行自動光學檢測。根據本發明之一實施例，每一影像對應之對位資訊會儲存在對位裝置100之儲存裝置110中。

根據本發明之一實施例，在步驟420中，對位裝置100可根據一霍夫轉換方法，在每一影像中找到複數參考點，且根據預設參考點資訊，從複數參考點選取一第一候選參考點。根據本發明之一實施例，對位裝置100可根據預設參考點資訊，從複數參考點中選取包含在每一影像之一特定區域之一第一部分之複數參考點，以及從第一部分之複數參考點選取出第一候選參考點，其中其他候選參考點不包括於第一部分之複數參考點中。根據本發明之一實施例，當第一候選參考點與其他候選參考點之一者匹配失敗時，對位裝置100可從第一部分之複數參考點中重新選取一新的第一候選參考點。

根據本發明之一實施例，預設參考點資訊可包含複數預設參考點之座標資訊，以及複數預設參考點彼此對應之向量和角度關係，且其中複數預設參考點分別對應一候選參考點。在此實施例中，在步驟S430，對位裝置100根據第一候選參考點以及複數預設參考點彼此對應之向量和角度關係，找尋是否有匹配第一候選參考點之其他候選參考點。根據本發明之一實施例，對位方法之步驟更包括預先儲存一座標檔資訊， 其中座標檔資訊包含待測電路板200上之複數元件對應之複數座標。

透過本發明之實施例所提出之對位方法，對位裝置100可根據對位資訊得知電路板200在輸送帶運輸的過程中之平移之距離和旋轉之角度，因而達成在影像對位程序時，可準確地完成預設參考點和候選參考點之影像對位。因此，本發明之實施例所提出之對位方法將可解決電路板200在輸送帶輸送的過程中，電路板200發生平移和旋轉之情況時所造成無法準確地完成影像對位之問題。

本發明之說明書所揭露之方法和演算法之步驟，可直接透過執行一處理器直接應用在硬體以及軟體模組或兩者之結合上。一軟體模組(包括執行指令和相關數據)和其它數據可儲存在數據記憶體中，像是隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可規化唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、暫存器、硬碟、可攜式應碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、DVD或在此領域習之技術中任何其它電腦可讀取之儲存媒體格式。一儲存媒體可耦接至一機器裝置，舉例來說，像是電腦/處理器(為了說明之方便，在本說明書以處理器來表示)，上述處理器可透過來讀取資訊(像是程式碼)，以及寫入資訊至儲存媒體。一儲存媒體可整合一處理器。一特殊應用積體電路(ASIC)包括處理器和儲存媒體。一用戶設備則包括一特殊應用積體電路。換句話說，處理器和儲存媒體以不直接連接用戶設備的方式，包含於用戶設備中。此外，在一些實施例中，任何適合電 腦程序之產品包括可讀取之儲存媒體，其中可讀取之儲存媒體包括和一或多個所揭露實施例相關之程式碼。在一些實施例中，電腦程序之產品可包括封裝材料。

本說明書中所提到的「一實施例」或「實施例」，表示與實施例有關之所述特定的特徵、結構、或特性是包含根據本發明的至少一實施例中，但並不表示它們存在於每一個實施例中。因此，在本說明書中不同地方出現的「在一實施例中」或「在實施例中」詞組並不必然表示本發明的相同實施例。

以上段落使用多種層面描述。顯然的，本文的教示可以多種方式實現，而在範例中揭露之任何特定架構或功能僅為一代表性之狀況。根據本文之教示，任何熟知此技藝之人士應理解在本文揭露之各層面可獨立實作或兩種以上之層面可以合併實作。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。

Claims (14)

1. 一種對位裝置，包括：一儲存裝置，儲存對應一待測電路板上之複數預設參考點之複數組預設參考點資訊；一影像擷取裝置，擷取複數影像，其中每一上述影像分別對應上述待測電路板之不同區塊以及上述複數組預設參考點資訊之一組；以及一處理器，耦接至上述儲存裝置和上述影像擷取裝置，且上述處理器，在每一上述影像中選取一第一候選參考點，並根據上述第一候選參考點以及上述預設參考點資訊，找尋匹配上述第一候選參考點之全部其他候選參考點，以產生對應每一上述影像之一對位資訊，其中上述對位資訊包括上述待測電路板在一輸送帶輸送的過程中之平移之距離和旋轉之角度之相關資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之對位裝置，其中上述處理器根據一霍夫轉換方法，在每一上述影像中找到複數參考點，且根據上述預設參考點資訊，從上述複數參考點選取上述第一候選參考點。
3. 如申請專利範圍第2項所述之對位裝置，其中上述處理器根據上述預設參考點資訊，從上述複數參考點中選取包含在每一上述影像之一特定區域之一第一部分之複數參考點，以及從上述第一部分之複數參考點選取上述第一候選參考點，其中上述其他候選參考點不包括於上述第一部分之複數參考點中。
4. 如申請專利範圍第3項所述之對位裝置，其中當上述第一候選參考點與上述其他候選參考點之一者匹配失敗時，上述處理器從上述第一部分之複數參考點選取一新的第一候選參考點，並找尋匹配上述新的第一候選參考點之其他候選參考點。
5. 如申請專利範圍第3項所述之對位裝置，其中當上述第一候選參考點與全部上述其他候選參考點匹配成功，上述處理器根據上述預設參考點資訊以及上述第一候選參考點和上述其他候選參考點，產生對應每一上述影像之上述對位資訊，並將上述對位資訊儲存在上述儲存裝置。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之對位裝置，其中上述預設參考點資訊包含複數預設參考點之座標資訊，以及上述複數預設參考點彼此之向量和角度關係，且其中上述複數預設參考點分別對應上述候選參考點，且其中上述處理器根據上述第一候選參考點以及上述向量和角度關係，找尋匹配上述第一候選參考點之上述其他候選參考點。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之對位裝置，其中上述儲存裝置更儲存一座標檔資訊，其中上述座標檔資訊包含上述待測電路板上之複數元件對應之複數座標。
8. 一種對位方法，包括：擷取複數影像，其中每一上述影像分別對應一待測電路板之不同區塊； 在每一上述影像中，選取一第一候選參考點；以及根據上述第一候選參考點以及預先儲存之對應上述待測電路板上之複數預設參考點之預設參考點資訊，找尋匹配上述第一候選參考點之全部其他候選參考點，以產生對應每一上述影像之一對位資訊，其中上述對位資訊包括上述待測電路板在一輸送帶輸送的過程中之平移之距離和旋轉之角度之相關資訊。
9. 如申請專利範圍第8項所述之對位方法，更包括：根據一霍夫轉換方法，在每一上述影像中找到複數參考點，且根據上述預設參考點資訊，從上述複數參考點選取上述第一候選參考點。
10. 如申請專利範圍第9項所述之對位方法，更包括：根據上述預設參考點資訊，從上述複數參考點中選取包含在每一上述影像之一特定區域之一第一部分之複數參考點，以及從上述第一部分之複數參考點選取上述第一候選參考點，其中上述其他候選參考點不包括於上述第一部分之複數參考點中。
11. 如申請專利範圍第10項所述之對位方法，更包括：當上述第一候選參考點與上述其他候選參考點之一者匹配失敗時，從上述第一部分之複數參考點選取一新的第一候選參考點；以及找尋匹配上述新的第一候選參考點之其他候選參考點。
12. 如申請專利範圍第10項所述之對位方法，更包括：當上述第一候選參考點與全部上述其他候選參考點匹配成 功時，根據上述預設參考點資訊以及上述第一候選參考點和上述其它候選參考點，產生對應每一上述影像之上述對位資訊；以及將上述對位資訊儲存在上述儲存裝置。
13. 如申請專利範圍第8至12項中任一項所述之對位方法，其中上述預設參考點資訊包含複數預設參考點之座標資訊，以及上述複數預設參考點彼此之向量和角度關係，且其中上述複數預設參考點分別對應上述候選參考點，且其中上述對位方法，更包括：根據上述第一候選參考點以及上述向量和角度關係，找尋是否有匹配上述第一候選參考點之上述其他候選參考點。
14. 如申請專利範圍第8至12項中任一項所述之對位方法，更包括：儲存一座標檔資訊，其中上述座標檔資訊包含上述待測電路板上之複數元件對應之複數座標。