TWI634308B - 二維檢測錫膏印刷的定位方法 - Google Patents

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Abstract

一種二維檢測錫膏印刷的定位方法，係以二維相機利用標準樣本來對待測樣本進行定位，包括下列步驟：(a)從標準樣本中摘取至少一子模板；(b)使用子模板匹配待測樣本以取得對應於子模板之待測區域，並記錄對應於待測區域的待測區域位置信息；(c)從子模板中摘取至少一下階子模板；(d)使用下階子模板去匹配待測樣本的待測區域，以取得對應於下階子模板的至少一下階待測區域，並記錄對應於下階待測區域的下階待測位置信息；(e)當下階待測區域為待測目標區域時，綜合待測區域位置信息及下階待測位置信息以決定待測目標區域之相對位置信息。

Description

二維檢測錫膏印刷的定位方法
本發明係有關於一種可供檢測錫膏印刷品質的方法，且特別是有關於一種二維檢測錫膏印刷的定位方法。
目前，於印刷電路板(PCB)印刷錫膏的製程中，當印刷的錫膏過量而溢出焊點，或者是因印刷網版位置上的偏差造成錫膏偏移焊點時，就可能造成焊點間短路的問題。相對地，當印刷的錫膏量不足或出現漏印錫膏的情形時，就可能造成導腳與印刷電路板無法正常導通的問題。一般來說，當檢查出電路板上有不合格的錫膏時，傳統上通常是由作業人員以目視的方式對應找出不合格錫膏的位置。然而，由人工來找出不合格的錫膏會受到人為因素的影響。
因此，發展出利用二維(2D)或三維(3D)攝影機進行影像匹配的方式來判別錫膏位置，要辨別印刷電路板上的焊點有無錫膏，可透過光源打光於印刷電路板上並偵測其上之焊點的反射光來加以辨別。傳統二維檢測錫膏印刷的方法係透過單一顏色打光方式，例如照射藍光於印刷電路板上並偵測其反射光，然而依此方式打光顏色單一，因此無法顯示出有無錫膏的明顯區分。
若要辨別印刷電路板上之焊點的錫膏厚度，傳統上係利用三維相機及三維光源來進行檢測，依此方式計算精度高，但相對的成本也較高。換言之，利用三維檢測方式可精確計算錫膏的高度，但是在實際生產中，並不需要精密計算錫膏的高度，只需要區別錫膏的厚薄即可。但是若是僅使用一般二維相機及光源，則無法辨別錫膏厚薄。
此外，傳統上二維或三維檢測錫膏印刷常用的方法為單個目標物體的單層匹配定位，然而依此方式會有匹配率低、出現誤匹配和無法準確定位目標物體的情形。
因此，本發明提出一種二維檢測錫膏印刷的定位方法，可解決在先前技術中所遭遇到的上述問題。
本發明之目的在於提出一種二維檢測錫膏印刷的定位方法，係以二維相機利用標準樣本來對待測樣本進行定位。定位方法包括下列步驟：(a)從標準樣本中摘取至少一子模板；(b)使用至少一子模板匹配待測樣本以取得對應於至少一子模板之至少一待測區域，並記錄對應於待測區域的一待測區域位置信息；(c)從至少一子模板中摘取至少一下階子模板；(d)使用至少一下階子模板去匹配待測樣本的待測區域，以取得對應於至少一下階子模板的至少一下階待測區域，並記錄對應於下階待測區域的下階待測位置信息；(e)當下階待測區域為待測目標區域時，則綜合待測區域位置信息及下階待測位置信息以決定待測目標區域之相對位置信息；如下階待測區域非待測目標模板，則重覆進行步驟(c)至(e)。
本發明之附加特徵及優點將於隨後的描述中加以說明使其更為明顯，或者可經由本發明的實踐而得知。本發明之其他目的及優點將可從本案說明書與其之申請專利範圍以及附加圖式中所述結構而獲得實現與達成。
10‧‧‧標準樣本
12、14、16‧‧‧極性元件
20‧‧‧待測樣本
22、23‧‧‧待測區域
31、32、33‧‧‧下階待測區域
41‧‧‧方框
100、110‧‧‧子模板
101、102、111‧‧‧下階子模板
120、121‧‧‧待測目標區域
圖1係繪示本發明較佳實施例之二維檢測錫膏印刷的定位方法的流程圖；以及圖2A至圖2H係繪示本發明之二維檢測錫膏印刷的範例示意圖。
本發明提供一種二維檢測錫膏印刷的定位方法，較佳係以二維相機利用標準樣本來對待測樣本進行定位。在較佳實施例中，可以本發明進行檢測的對象或樣本包含電路板、各式晶片或其他電子元件。
本發明之二維檢測錫膏印刷的定位方法是對多個同類目標採用多階匹配進行跟蹤定位，不僅可即時檢測流水線視頻中的自動光學檢測(Automated Optical Inspection，AOI)區域，更能準確定位其目標物體的位置。在以下實施例中是以顯卡自動光學檢測(VGA AOI)的檢測為例，可有效檢測VGA電路板中多個極性元件的極性位置，然並不以此為限。此外，本發明較佳係通過紅光與藍光分別打光於電路板上，且更佳是通過紅綠藍三色組合光打光於電路板上來偵測光源反射程度及顏色深度，進而可有效辨 別電路板上有無錫膏及錫膏厚度。
請同時參照圖1及圖2A至圖2H，圖1係繪示本發明較佳實施例之二維檢測錫膏印刷的定位方法的流程圖，以及圖2A至圖2H係繪示本發明之二維檢測錫膏印刷的範例示意圖。
本發明提出之二維檢測錫膏印刷的定位方法，係利用標準樣本來對待測樣本進行定位。首先，在步驟S1，確定標準樣本10，如圖2A所示。在較佳實施例中，確定標準樣本10的步驟包括先使用二維相機拍攝一待測標準物以取得對應於待測標準物的一標準影像做為標準樣本10，其中待測標準物例如是顯示卡或其他待測電路板，而待測標準物的標準影像較佳係透過照射紅綠藍三色組合光於待測標準物上並經由二維相機拍攝取得。然後，摘取標準樣本10中信息量較大的區域作為搜索待測樣本的匹配區域，其區域的特點是在標準樣本10的影像中很難找到與之相似的第二塊區域，並記錄該匹配區域的位置信息，其中信息量較大的區域是指該區域內包含有較多的電子元件。
接著，在步驟S2，獲取待測樣本20，較佳係透過照射紅綠藍三色組合光於另一待測物上並經由二維相機拍攝取得，如圖2B所示。在較佳實施例中，獲取待測樣本20的步驟包括由於標準樣本10與待測樣本20分別經紅綠藍三色組合光照射，故較佳係先將標準樣本10與待測樣本20均進行灰度化處理，以取得標準樣本10與待測樣本20的灰度圖像。然後，在灰度圖像的基礎上進行匹配，用選取的標準樣本10中的匹配區域去搜索待測樣本20中與之相似的區域，例如使用影像辨識方法去比對標準樣本10之標準影像中的匹配區域和待測樣本20之影像較為相似的區域。
當使用標準樣本10的匹配區域去搜索及匹配待測樣本20中與之相似的區域時，若匹配率小於一預設值例如0.85(此數值可由使用者設定)，則釋放當前影像，亦即不對其進行後續匹配定位，接著匹配下一幀影像。換言之，若匹配率不到此預設值，即因兩者差距過大而判斷可能非同類型待測物或有瑕疵而放棄本張影像。前述匹配率是指標準樣本10的匹配區域和待測樣本20的相似區域兩者比較後的相似程度；反之，若匹配率大於預設值例如0.85，則把當前影像作為待測樣本20，並透過幾何座標與畫素座標的轉換，把標準樣本10中匹配區域的幾何位置信息映射到待測樣本20上，以定位待測樣本20的位置，進而為下面待測目標的準確定位做準備。
隨後，在步驟S3，從標準樣本10中摘取至少一子模板，如圖2C所示。在較佳實施例中，從標準樣本10中摘取至少一子模板的步驟包括在待測目標搜索定位之前，並在確定待測樣本20中有多少個待測目標(例如極性元件)的情況下，將標準樣本10劃分為N個子模板，其中N為大於等於1的正整數，亦即對標準樣本10進行區域劃分，而對標準樣本10進行區域劃分的方法可以是由使用者手動或由預設程式自動來進行。接著，從標準樣本10中摘取多個子模板，而子模板中可以含有單個或多個待測目標，其中從標準樣本10中摘取多個子模板的方法可以是由使用者手動或由預設程式自動來進行。在一實施例中，可以根據待測目標(例如極性元件)的數目以及其相應位置自行考慮劃分為幾個模板子區域。在一實施例中，如圖2C所示，標準樣本10中有三個同類極性元件12、14與16，其中極性元件12、14與16包括但不限於電容器，對其進行區域劃分，並根據其零件的相應位置，將極性元件12與14劃分為子模板100，以及將極性元件16劃分為子模板110， 並記錄每個子模板100與110在標準樣本10中的待測區域位置信息。
接著，在步驟S4，使用子模板100與110去匹配或比對待測樣本20，如圖2D所示。在較佳實施例中，本步驟包括當所獲取的待測物的待測影像被作為待測樣本20時，子模板100與110會自動搜索匹配待測樣本20中所對應的區域，並依據子模板100與110的位置信息把相應的區域摘取出來，以獲得對應子模板100與110之至少一待測區域，如圖2D中之待測區域22與23，然後記錄對應於待測區域22與23的待測區域位置信息。進一步來說，可透過幾何座標與畫素座標的轉換，把子模板100與110的幾何位置信息映射到待測樣本20之待測影像上，以取得對應於待測區域22與23的待測區域位置信息。
然後，在步驟S5，從子模板100與110中摘取至少一下階子模板，如圖2E所示。在較佳實施例中，本步驟包括以子模板100與110為基礎，然後進行下階子模板的設定，亦即把包含檢測目標的區域再次分解；然而，其分解過程較佳仍是依據每個子模板100與110中待測目標數量及其在上一階模板中相對位置進行確定。如圖2E所示，子模板100中有兩個極性元件12與14，則應將含有這兩個極性元件12與14的子模板100再次分解並做為下階子模板101與102。而子模板110中只含有一個極性元件16，則可不變或在子模板110中選取包含極性元件16的部分區域作為下階子模板111，並記錄其在子模板100與110中相應的位置信息。
接著，在步驟S6，使用下階子模板101、102與111去匹配待測樣本20的待測區域22與23，以取得對應於下階子模板101、102與111的至少一下階待測區域31、32與33，並記錄對應於下階待測區域31、32與33的 下階待測位置信息，如圖2F所示。在較佳實施例中，本步驟包括用設定的下階子模板101、102與111去搜索匹配對應的待測樣本20的待測區域22與23，以取得對應於下階子模板101、102與111的至少一下階待測區域，如圖2F中之下階待測區域31、32與33，並記錄對應於下階待測區域31、32與33的下階待測位置信息。進一步來說，可透過幾何座標與畫素座標的轉換，把下階子模板101、102與111的幾何位置信息映射到待測樣本20之待測影像上，以取得對應於下階待測區域31、32與33的下階待測位置信息。
接著，進入步驟S7，判斷下階待測區域31、32與33是否為待測目標區域，其中待測目標區域為使用者經由操作介面手動操作標示或是由預設程式自動標示所要檢測的區域位置，而判斷下階待測區域31、32與33是否為待測目標區域的方法為使用下階待測區域31、32與33的下階待測位置信息去比對待測目標區域的待測區域位置信息來判斷兩者是否相同。
當下階待測區域31、32與33為待測目標區域時，則進入步驟S8，綜合待測區域位置信息及下階待測位置信息以決定待測目標區域之一相對位置信息。換言之，要判斷下階待測區域31、32與33是否為待測目標區域，需將上述待測區域位置信息和下階待測位置信息進行比對分析，再根據分析結果來決定是否紀錄待測目標區域之相對位置信息。
若下階待測區域31、32與33非待測目標區域，則回到步驟S5並重複進行步驟S5至S7，直到下階待測區域31、32與33為待測目標區域後才進入步驟S8。舉例來說，若使用者是要定位每個待測目標的具體位置，如圖2G所示之極性元件12，則可由使用者經由操作介面手動操作標示或是 由預設程式自動標示每一個待測目標區域，例如待測目標區域121，然後設定包含待測目標如極性元件12的下階子模板101，亦即從下階子模板101中摘取極性元件12所對應的區域作為待測目標區域121，並記錄其之下階待測位置信息。
然後，如圖2H所示，以下階待測區域31為例，使用待測目標區域121搜索匹配待測樣本20之下階待測區域31，並可透過幾何座標與畫素座標的轉換，把其位置信息映射到相應的待測樣本20上，並依據前述位置信息用方框如圖2H中之方框41將每一個待測目標劃分出來，依此即可達到單個待測目標的定位。
依照上述本發明之二維檢測錫膏印刷的定位方法，較佳是利用紅綠藍三色組合光方式打光，進而可有效準確定位目標及辨別有無錫膏和錫膏厚度。以辨別有無錫膏來說，本發明通過一定比例調和三色光源包括紅綠藍三種顏色光，使得錫膏、露銅、表面漆在影像感應器(例如CCD或CMOS感應元件)採集的圖像中呈現明顯的區分。舉例來說，經由本發明之組合光方式打光，可使錫膏呈現藍色、露銅呈現紅色以及表面漆呈現淡藍色的明顯區分。另一方面，以辨別錫膏厚度來說，本發明通過一定比例顏色調和，使錫膏的厚度在CCD採集的圖像中，可呈現明顯的不同顏色深度反射程度，不同厚度的錫膏對於光源反射的顏色深度不同。舉例來說，經由本發明之組合光方式打光，可使錫薄呈現淡藍色、正常厚度的錫膏呈現藍色以及錫厚呈現深藍色的明顯區分。若進一步觀察其反色處理後的對比圖像，更可發現錫薄呈現暗紅色、正常厚度的錫膏呈現淡綠色以及錫厚呈現淡黃色的明顯區分。
綜上，傳統方式係使用3D相機檢測，而本發明是使用2D相機配合組合光方式檢測，因此本發明所需的檢測設備成本更為低廉。此外，依照本發明之二維檢測錫膏印刷的定位方法，更具有高匹配率及可準確定位目標的優點。
在不脫離本發明之精神或範圍內，熟習本技藝者可對本發明之遠端伺服器管理方法及相關裝置做各種修飾與變化。因此，在申請專利範圍及其均等之範圍內進行各種修飾與變化均包含於本發明之範圍內。

Claims (8)

  1. 一種二維檢測錫膏印刷的定位方法，係以一二維相機利用一標準樣本來對一待測樣本進行定位，該方法包括下列步驟：(a)從該標準樣本中摘取至少一子模板；(b)使用該至少一子模板匹配該待測樣本以取得對應於該至少一子模板之至少一待測區域，並記錄對應於該待測區域的一待測區域位置信息；(c)從該至少一子模板中摘取至少一下階子模板；(d)使用該至少一下階子模板去匹配該待測樣本的該待測區域，以取得對應於該至少一下階子模板的至少一下階待測區域，並記錄對應於該下階待測區域的一下階待測位置信息；(e)當該下階待測區域為一待測目標區域時，則綜合該待測區域位置信息及該下階待測位置信息以決定該待測目標區域之一相對位置信息；如該下階待測區域非該待測目標模板，則重覆進行步驟(c)至(e)，其中步驟(a)包括：使用該二維相機拍攝一待測標準物以取得該標準樣本；摘取該標準樣本中信息量較大的區域作為一匹配區域；記錄該匹配區域的位置信息；以及自該匹配區域中摘取該至少一子模板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟(b)包括：使用該二維相機拍攝一待測物以取得該待測樣本；以及使用該至少一子模板去搜索該待測樣本中與該至少一子模板相似的區域，以作為該待測位置區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該方法係使用紅綠藍三色組合光照射於該待測樣本上，並通過判斷該待測樣本的反射光顏色來辨別該待測樣本上的錫膏位置是否有無錫膏。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該方法係利用使用紅綠藍三色組合光照射於該待測樣本上，並通過判斷該待測樣本上之錫膏的反射光顏色來辨別錫膏的厚度。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中步驟(b)更包括透過幾何座標與畫素座標的轉換，把該至少一子模板的幾何位置信息映射到該待測樣本上，以取得對應於該待測區域的該待測區域位置信息。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟(a)包括：確定該標準樣本中需檢測之目標的一第一數目；參考該第一數目對該標準樣本進行一第一區域劃分；以及依該第一區域劃分的結果從該標準樣本中摘取該至少一子模板。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中步驟(c)包括：參考該第一數目對該至少一子模板進行一第二區域劃分；以及依該第二區域劃分的結果從該至少一子模板中摘取該至少一下階子模板。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中步驟(d)包括：使用該至少一下階子模板去搜索該待測區域位置信息；以及透過幾何座標與畫素座標的轉換，把該至少一下階子模板的幾何位置信息映射到該待測影像上，以取得對應於該下階待測區域的該下階待測
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