TWI656324B - Apparatus and method for performing batch and multi-faceted image detection on electronic components - Google Patents

Abstract

本發明係一種對電子零組件執行批次且多面向影像檢測的裝置及方法，係應用至能同時對複數個電子零組件或模組執行批次且多面向的檢測，該電子零組件或模組包括一電路板及至少一組成元件，該檢測裝置能將電路板及組成元件定位至一托盤上，並逐一地擷取電子零組件或模組之電路板底面的影像，之後，該檢測裝置能真空吸附電子零組件或模組，以使電子零組件或模組脫離該托盤，嗣，該檢測裝置會逐一地擷取電子零組件或模組之電路板頂面的影像，最後，該檢測裝置能將前述擷取的影像，進行三維影像的重建，並據以分別與一對應且完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析。

Description

對電子零組件執行批次且多面向影像檢測的裝置及方法

本發明係關於一種對電子零組件或模組進行檢測的裝置及其方法，尤指一種能利用三維視覺辨識技術，針對幾十個或上百個電子零組件或模組，同時執行批次且多面向的檢測，以批次、大量且精準地對該等電子零組件或模組上之各組成元件、電路板線路及接點完成相關的檢測工作，以期能大幅改善對該等電子零組件上各組成元件、電路板線路及接點的檢測效能及其精準度。

按，印刷電路板相關產業曾經是二十世紀的明星產業，特別是在台灣電子產業蓬勃發展的年代裏，然而，隨著各式電子產品功能的日漸增加，各該電子產品內印刷電路板上各式組成元件的數量及體積亦日益變大，相對地亦導致各式電子產品的體積及重量隨之逐漸變大的問題，從而造成許多新開發的電子產品經常因受限於產品體積或重量過大，而在設計上面臨許多難以突破的瓶頸。

嗣，隨著半導體材料及相關製造技術日新月異地進步，印刷電路板上無論被動元件、主動元件及各式積體電路...等各式組成元件均能分別被製作成為一表面黏著元件(Surface Mount Device，以下簡稱SMD)，進而透過表面黏著技術，將該等元件逐一且精準地裝配至一印刷電路板上， 至此，又為台灣印刷電路板產業開創了另一個新的紀元。在此一新紀元裏，受到各式創新高科技背景的充分支撐，新款印刷電路板上所需之各式被動元件、主動元件及積體電路...等各式組成元件皆能分別被製作成體積極小的各該表面黏著元件，從此，完全打破了前述新開發產品受限於體積及重量過大的設計瓶頸，而使得各式創新設計的電子產品能朝著更為輕薄短小且精緻的方向蓬勃發展，值此之際，許多財團乃前仆後繼地投入了許多優秀的人才及龐大的資金，致力於該種新款印刷電路板組裝製程及設備的設計及開發。

如今，雖然該種新款印刷電路板的組裝製程及設備均已十分完備且自動化，但是，由於該種新款印刷電路板上所安裝的各式組成元件不僅有愈來愈多樣化及複雜化的趨勢，且其所形成之各該電子零組件或模組在組裝及製作完成後，其上待進行檢測的部份，除了包括電子元件及電子線路上電氣導通的部份(如：電路板上線路、接腳或接點...等製作品質的良窳)之外，尚包括其它組成元件本身及其間互動運作的部份(如：光學鏡片、積體電路...等之製造、封裝或組裝品質的良窳)。傳統上，業者對於各該部份的檢測工作，大抵均係透過檢測人員以目視檢測的方式，完成對各該電子零組件或模組的檢測，這樣的目視檢測方式，不僅浪費時間，且在目視檢測過程中，亦常會因為檢測人員個人主觀認知上的不同或個人視覺疲勞程度上的不同，而使得不同檢測人員間經常會對同一電子零組件或模組，發生檢測結果不一致的窘境，使得各該電子零組件或模組在品質的檢測及控管上變得極不穩定且困難重重。

茲僅以一手機攝像模組(Cell-phone Camera Module，簡稱 CCM)為例，來說明現今許多類似電子零組件或模組，在其檢測控管上必需面對的諸多問題如下：

(1)查，近年來，在行動電話終端市場需求不斷提高的情形下，高階智慧型手機出貨量亦隨之不斷地成長，單以2010年全球手機攝像模組在市場上的需求為例，即已高達12.3億顆，不僅較2009年成長了13.5%，且更有持續增長的趨勢。此外，根據知名研究機構Strategy Analytics在2010年發布的全球手機銷售量數據顯示，全球配備有攝像功能的手機預計在2011年度的銷售量將會比2010年的銷售量增加21%，銷售量亦首度突破10億支大關，達到11.14億支，其中，配備有攝像功能的手機銷售量更佔總手機銷售量的74%，據此，手機攝像模組顯然已成為當前智慧型手機在設計及開發上的必備規格之一；

(2)另，隨著材料科學的日益進步及製程技術的不斷突破，手機攝像模組中影像感測元件(如：感光耦合元件(Charge Coupled Device，簡稱CCD)及互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，簡稱CMOS))的畫素也不斷地提高，在影像感測元件畫素已不斷提升的前提下，相對地，在各該手機攝像模組中，與影像感測元件相互搭配之相機鏡頭組及其鏡片等光學模組的設計及製作品質自然也必須跟著不斷精進，同理，在手機攝像模組的生產製作上，對於其光學成像品質上的檢測要求，亦將更加嚴格。除此之外，手機攝像模組在其上光學系統日趨輕量化、小型化及高精度化後，對於其上相機鏡頭組及其鏡片等光學元件的檢測也在市場上變得日益重要，尤其是，相機鏡頭組中負責成像的透鏡組合，由於此類成像透鏡在生產製作時，最容易 產生邊緣瑕疵及成型不良的問題，而該等問題對於成像品質的良窳又有著關鍵性的影響，因此，若能在檢側各該手機攝像模組之過程中，精準地檢測出其相機鏡頭組及其鏡片等光學元件上存在的前述問題，即能確保各該手機攝像模組能在日後的攝像過程中獲得清晰且穩定的影像品質。然而，很遺憾的是，目前大多數的業者仍是利用前述傳統的人工目視檢測法，依所訂定之檢測規格，進行瑕疵分類，過濾不良品，因此，無可避免地仍經常會面臨前述檢測品質不一致的窘境，特別是，現今各式電子零組件或模組的複雜程度及其上必需進行逐一檢測的項目絕非一般習知印刷電路板所可比擬；

(3)有鑑於此，乃有業者試圖運用近年來蓬勃發展的電腦視覺(Computer vision)自動化光學檢測(Automatic Optical Inspection，以下簡稱AOI)技術，對現今複雜的各式電子零組件或模組，進行檢測，期望透過AOI技術，除了能完全克服檢測人員長時間執行目視檢測工作所產生之疲勞，進而大幅提高檢測效率，且維持穩定的檢測品質之外，尚期望能將所檢測出的各式瑕疵類型及其程度，以相關數據量化表示，從而能作為日後改善各相關製程的有力憑據。一般言，請參閱第1圖所示，傳統的電腦視覺檢測AOI系統10基本上包括，一待測工件20、至少一光源11、至少一影像感測裝置12、一三維影像重建裝置13及一輸出裝置14等；其中，各該光源11係用以對該待測工件20投射光線，以使該待測工件20能呈現出具清晰特徵的影像；各該影像感測裝置12係用以擷取該待測工件20所呈現的清晰影像；該三維影像重建裝置13可為一台電腦，能利用AOI技術，對該影像感測裝置12所擷取及傳來之該待測工 件20的清晰影像，進行三維影像的重建；近年來，在單晶片製造技術及功能不斷提升的狀況下，該影像感測裝置12已能以單晶片的形式出現在市場上，美商國家儀器公司(NI)為因應市場上龐大且迫切的需求，特別推出了一款智慧型的影像感測單晶片，且清楚指出，該種單晶片的影像感測裝置12已整合了智慧型相機所需之影像感測器及高效能之數位訊號處理器(Digital signal processor，簡稱DSP)，並能據以執行機器視覺中的物件定位、表面檢查、尺寸量測與工業讀碼等...功能，意即，一個單晶片的影像感測裝置12已逐漸能取代昔日之該影像感測裝置12及該三維影像重建裝置13之組合。按，傳統上，一般工業級的影像感測裝置均係透過標準相機匯流排，擷取影像並傳輸至該三維影像重建裝置13做視覺程式運算。前述單晶片之該智慧型影像感測裝置12則係直接於其中的數位訊號處理器(DSP)內執行視覺運算的工作，如此，該電腦視覺檢測AOI系統10中之該三維影像重建裝置13即僅需負責其上專屬檢測軟體的程式規劃與結果顯示，其上之中央處理器130完全無需擔負視覺運算的工作；

(4)另外，在電腦視覺檢測AOI系統10的設計上，首先必需要考量的是，如何能獲取該待測工件20上清晰的影像？因此，完善的光源11設計即成為電腦視覺檢測AOI系統10在設計上能否成功的第一步？良好的光源11設計，不但可以提升自動化執行電腦視覺檢測的成功率，更能大幅減少為取得清晰影像所必需執行的額外前處理步驟，從而能有效降低後續檢測演算法的複雜度。茲謹逐一列示及說明常見的光源11架設方式如下：

(4-1)前照式光源：復請參閱第1圖所示，該光源11與該影像感測裝置12係定位在該待測工件20之同一側，以利用該光源11所投射出之光線的不同反射強弱，作為檢測該待測工件20的表面特徵時之照明。

(4-2)背照式光源：該光源11與該影像感測裝置12係定位在該待測工件20的不同側，以使該待測工件20能產生對比強烈的輪廓線。

(4-3)側照式光源：該光源11係定位在該待測工件20之側面，該光源11所投射出之光線照射方向係與該待測工件20的平面近乎平行。常作為突顯該待測工件20幾何性質之用。

此外，該光源11在該待測工件20上之打光方式，尚分為常見之直射式打光方式；至於非直射式光源11，則首推同軸光源的應用，同軸光源主要係指將光源11定位在該影像感測裝置12與該待測工件20之間，以將該光源11所投射出之光線垂直地投射至該待測工件20之表面。同軸光源的特性是為了使該光源11所投射出之光線能佈滿該影像感測裝置12的整個影像視野範圍，以令該待測工件20表面上極微小的瑕疵影像都能清楚地被該影像感測裝置12擷取下來。

實務上，雖然，目前運用至檢測各式電子元件或相機鏡片的方法均已相當成熟，但是，誠如前述，由於各式電子零組件或模組(如：手機攝像模組)在結構及其組成上均極為複雜的狀況下，無論將各式電子零組件或模組定位在前述電腦視覺檢測AOI系統10中之的任何位置，似乎均很難實現批次地對幾十個或上百個電子零組件或模組同時執行批次且多面向的檢測，以期能批次、大量且精準地完成對各該電子零組件或模組上之各組成元件、電路板線路及接點...等的相關檢測工作。有鑑於此，如何設計及 製作出一種嶄新的檢測裝置與檢測方法，以能大幅改善對該等電子零組件的檢測效能及精準度，即成為目前電子產業中諸多業者仍在努力研究而亟欲解決的一重要課題，亦為本發明在此欲探討之一重要議題。

有鑑於前述，一般傳統電腦視覺檢測AOI系統仍難以針對幾十個或上百個電子零組件或模組同時執行批次且多面向的檢測，而無法批次、大量且精準地完成對各該電子零組件或模組上之各組成元件、電路板線路及接點...等的相關檢測工作，發明人憑藉著多年來從事自動化檢測機具設計及製造的豐富實務經驗，經過長久地努力研究與實驗，終於開發設計出本發明之一種對電子零組件執行批次且多面向影像檢測的裝置及方法。

本發明之一目的，係提供一種對電子零組件執行批次且多面向影像檢測的檢測裝置，該檢測裝置係應用至能同時對複數個電子零組件或模組執行批次且多面向的檢測，該電子零組件或模組包括一軟質或硬質電路板及至少一組成元件，其中，該電路板之底面係呈平面狀，且其上佈設有預定的電子線路及接點，各該組成元件係被安裝在該電路板之頂面，以使各該組成元件能呈現凸設在該電路板之頂面上的狀態；該檢測裝置包括一托盤、一第一水平位移機構、一第一光源機構、一第一影像感測機構、一真空吸附垂直位移機構、一第二水平位移機構、一第二光源機構、一第二影像感測機構及一視覺影像檢測處理器，其中，該托盤之頂面上係向下凹設有複數個組成元件定位槽，以在每一個電子零組件或模組被承載在該托盤之頂面，且其電路板頂面上凸設之各該組成元件被逐一地容納至各該 組成元件定位槽內時，各該電子零組件或模組之電路板能分別底面朝上且彼此相互間隔地排列在該托盤之頂面上；該第一水平位移機構係用以承載該托盤之底面，且能將該托盤由一第一檢測位置沿水平方向位移至一第一轉換位置；該第一光源機構能令其上之一第一光源裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動，以將該第一光源裝置所產生的光線逐一地投射至該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面上；該第一影像感測機構能令其上之一第一影像感測裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動，以令該第一影像感測裝置能逐一地擷取該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面的影像；該真空吸附垂直位移機構係在該托盤由第一檢測位置被水平位移至該第一轉換位置時，能令其上之一真空吸附平台之底面，吸附住該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面，且將每一個電子零組件或模組沿垂直方向位移至一第二轉換位置，該第二轉換位置係令每一個電子零組件或模組之電路板頂面上凸設之該等組成元件能完全脫離容納至各該組成元件定位槽內之狀態，且能分別與該托盤之頂面保持一預定的間距；該第二水平位移機構係用以將該真空吸附垂直位移機構由該第二轉換位置沿水平向位移至一第二檢測位置；該第二光源機構能令其上之一第二光源沿著該第二檢測位置的範圍移動，以將該第二光源所產生的光線逐一地投射至該真空吸附平台底面所吸附之每一個電子零組件或模組之電路板頂面上；該第二影像感測機構能令其上之一第二影像感測裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動，以令該第二影像感測裝置能逐一地擷取該真空吸附平台底面所吸附之每一個電子零組件或模組之電路板頂面上的影像；該視覺影像檢測處理器係分別與該等機構及裝置相連線，用以控制各 該機構及裝置的正常運作，且用以讀取各該影像感測裝置所擷取之每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面的影像，再利用其內建之電腦視覺自動化光學檢測技術，對每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面的影像分別進行三維影像的重建，並據以與一對應且完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，即能快速且精準地由多面向(至少由每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面)完成對該電子零組件或模組上各組成元件、電路板線路及接點的各項檢測，不僅確保能以批次的方式，同時實現對大量電子零組件或模組上各組成元件、電路板線路及接點執行各項檢測之目的，尚能確保完成檢測的該等電子零組件或模組都能具備理想的工作效能及預期的使用壽命。

本發明之另一目的，係提供一種對電子零組件執行批次且多面向影像檢測的檢測方法，該檢測方法係應用至能同時對複數個電子零組件或模組執行批次且多面向的檢測，該電子零組件或模組包括一軟質或硬質電路板及至少一組成元件，其中，該電路板之底面係呈平面狀，且其上佈設有預定的電子線路及接點，各該組成元件係被安裝在該電路板之頂面，以使各該組成元件能呈現凸設在該電路板之頂面上的狀態；該檢測方法包括後續步驟：首先，令該等電子零組件或模組被承載在一托盤之頂面，其中，該等組成元件能被逐一容納至該托盤的組成元件定位槽內，以使各該電子零組件或模組之電路板能分別底面朝上地排列在該托盤之頂面上；利用一第一水平位移機構承載該托盤之底面，且使該托盤定位在一第一檢測位置；使一第一光源裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動，以將光線逐一地投射至該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面上；同 時，使一第一影像感測裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動，以能逐一地擷取該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面的影像；嗣，將該托盤由該第一檢測位置沿水平方向位移至一第一轉換位置，並使一真空吸附平台的底面能吸附住該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面，且將每一個電子零組件或模組沿垂直方向位移至一第二轉換位置，該第二轉換位置能令每一個電子零組件或模組之電路板頂面上凸設之該等組成元件完全脫離容納至各該組成元件定位槽內之狀態，且能分別與該托盤之頂面保持一預定的間距；嗣，將該真空吸附平台由該第二轉換位置沿水平向位移至一第二檢測位置；使一第二光源裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動，以將光線逐一地投射至該真空吸附平台底面所吸附之每一個電子零組件或模組之電路板頂面上；同時，利用一第二影像感測裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動，以逐一地擷取該真空吸附平台底面所吸附之每一個電子零組件或模組之電路板頂面的影像；最後，利用一視覺影像檢測處理器，讀取各該影像感測裝置所擷取之每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面的影像，再利用其內建之一電腦視覺自動化光學檢測技術，對該等影像分別進行三維影像的重建，並據以與一對應且完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，以快速且精準地由多面向(至少由每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面)完成對該電子零組件或模組上各組成元件、線路及接點的各項檢測。

為便 貴審查委員能對本發明之目的、形狀、構造裝置特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

10‧‧‧電腦視覺檢測AOI系統

11‧‧‧光源

12‧‧‧影像感測裝置

13‧‧‧三維影像重建裝置

130‧‧‧中央處理器

14‧‧‧輸出裝置

20‧‧‧待測工件

〔本發明〕

2‧‧‧電子零組件或模組

21‧‧‧影像感測元件

22‧‧‧定位座

220‧‧‧攝像窗口

23‧‧‧濾光鏡片

24‧‧‧音圈馬達

240‧‧‧嵌插腳

241‧‧‧鏡頭鑲嵌槽

25‧‧‧相機鏡頭組

26‧‧‧影像訊號處理器

201、202‧‧‧硬質電路板

203‧‧‧軟質電路板

2031‧‧‧預定線路

30‧‧‧托盤

300‧‧‧組成元件定位槽

31‧‧‧第一水平位移機構

32‧‧‧第一光源機構

320‧‧‧第一光源裝置

33‧‧‧第一影像感測機構

330‧‧‧第一影像感測裝置

34‧‧‧真空吸附垂直位移機構

340‧‧‧真空吸附平台

35‧‧‧第二水平位移機構

36‧‧‧第二光源機構

360‧‧‧第二光源裝置

37‧‧‧第二影像感測機構

370‧‧‧第二影像感測裝置

38‧‧‧視覺影像檢測處理器

41‧‧‧第一檢測位置

42‧‧‧第一轉換位置

43‧‧‧第二轉換位置

44‧‧‧第二檢測位置

S‧‧‧間距

500~507‧‧‧步驟

第1圖係傳統電腦視覺檢測AOI系統之架構示意圖；第2圖係目前智慧型手機上所普遍使用之一種VCM AF攝像模組之分解示意圖；第3圖係第2圖所示VCM AF攝像模組之左上方的組立透視圖；第4圖係本發明之托盤承載垓等電子零組件或模組之左上方的俯視圖。

第5圖係第2圖所示VCM AF攝像模組之左下方的組立透視圖；第6圖係本發明之托盤定位在本發明之檢測裝置之第一檢測位置的示意圖；第7圖係本發明之托盤定位在本發明之檢測裝置之第一轉換位置的示意圖；第8圖係本發明之托盤定位在本發明之檢測裝置之第二轉換位置的示意圖；第9圖係本發明之托盤定位在本發明之檢測裝置之第二檢測位置的示意圖；及第10圖係本發明之檢測方法之流程示意圖。

誠如前述，近年來，由於消費者對於各式電子產品的功能需求及要求，愈來愈多，且愈來愈高，為了實現及達成消費者的眾多需求及要求，業者也不斷地推陳出新，積極地改進各該電子產品內各式電子零組件或模組的設計及功能，導致各該電子產品內的各式電子零組件或模組的複雜程度及其上必需進行逐一檢測的項目遠非過去一般習知印刷電路板所能比擬者，茲謹以目前智慧型手機上所普遍使用之一種音圈馬達(Voice Coil Motor，簡稱VCM)自動對焦(Auto focusing，簡稱AF)攝像模組(camera module)為例，請參閱第2圖所示，該VCM AF攝像模組在智慧型手機市場激烈的競爭下，其規格及尺寸已持續朝著超薄、微型化及高畫素的趨勢發展，一般言，該VCM AF攝像模組主要包括二硬質電路板(Rigid Printed Circuit Board，簡稱RPCB)201、202、一軟質電路板(Flexible Printed Circuit Board，簡稱FPCB)203、一影像感測元件(image sensor)21、一定位座22、一濾光鏡片(Infrared Filter，簡稱IR Filter)23、一音圈馬達(VCM)24、一相機鏡頭組(LENS)25、及一影像訊號處理器(image signal processor，簡稱ISP)26等組成元件，其中，該等電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)201、202、203之底面及頂面均係呈平面狀，該影像感測元件(image sensor)21係一呈單晶片狀的表面黏著元件(SMD)，且係透過表面黏著技術，被安裝至一硬質電路板202的頂面上，該定位座22亦係透過表面黏著技術，被安裝至該硬質電路板202的頂面上對應於該影像感測元件21上方之位置，以令其上之一攝像窗口220能對應於該影像感測元件21，該濾光鏡片23係鑲嵌在該攝像窗口220中，該音圈馬達24係藉其底部之嵌插腳240，且透過表面黏著技術，嵌插固定至該定位座22之頂側，且能與該硬質電路板202上佈設之相關電路相導通，該相機鏡頭組25則係鑲嵌在該音圈馬達24之一鏡頭鑲嵌槽241中，該影像訊號處理器26亦係一呈單晶片狀的表面黏著元件，且亦係透過表面黏著技術，被安裝至另一硬質電路板201的頂面上；該軟質電路板203則係連接在該二硬質電路板201、202之間，以透過其上佈設之預定線路2031，令該二硬質電路板201、202上佈設之預定線路及其上安裝之組成元件21、24、25、26能相互電氣導通，而使該VCM AF攝像模組能提供自動對焦及攝像等功能，其中，自動對焦功能必需透過該音圈馬達24始能實現，因為該音圈 馬達24能讓該相機鏡頭組25被調校到影像清晰的對焦位置，也就是能完成影像自動對焦(Auto Focus)的功能，目前，大部份智慧型手機的後置鏡頭幾乎都具備自動對焦功能，而其前置鏡頭一般則僅具備固定對焦(Fixed Focus)功能，此外，依實際需求的不一，該音圈馬達24尚可被區分為開迴路式(Open Loop)及閉迴路式(Closed Loop)等兩種，其中，雖然，開迴路式的缺點是當該相機鏡頭組25受到干擾時，無有效的機制能據以修正該相機鏡頭組25位置，但是，由於其售價較為便宜，目前大部分CCM上皆仍是使用此種開迴路式的VCM，該開迴路式音圈馬達24所提供之自動對焦的動作原理，係令被攝物影像在依序通過該相機鏡頭組25及該濾光鏡片23後，能成像於該影像感測元件21，此時，該影像感測元件21會將所感測到之被攝物影像訊號輸出至該影像訊號處理器26，由該影像訊號處理器26進行影像訊號的運算處理，以求得該相機鏡頭組25的正確對焦位置；嗣，該影像訊號處理器26會將該相機鏡頭組25的正確對焦位置輸出予該音圈馬達24，以驅動該音圈馬達24據以控制該相機鏡頭組25，從而調校該相機鏡頭組25至對應的正確對焦位置，從而令該影像感測元件21能擷取到被攝物的清晰影像。

另，由於，在目前手機、平板電腦或筆記型電腦等電子裝置的市場上，復請參閱第2圖所示，該影像感測元件21的主流規格早已由3百萬畫素起跳，且其出貨量也早已占總體市場的六成以上。在該影像感測元件21畫素不斷提升的前提下，各該VCM AF攝像模組中，與該影像感測元件21相互搭配之該相機鏡頭組25、該濾光鏡片23、該音圈馬達24及該影像訊號處理器26等光學或非光學組成元件的設計及製作品質自然也必須隨之不斷精進，同理，在該VCM AF攝像模組的生產製作過程中，對於該相機鏡頭 組25及該濾光鏡片23在光學成像品質上的檢測要求，亦將更加嚴格。除此之外，該VCM AF攝像模組在其上光學系統日趨輕量化、小型化與高精度化後，對於其上該相機鏡頭組25、該濾光鏡片23及該音圈馬達24等組成元件的檢測也變得日益重要，尤其是，其中負責成像的該相機鏡頭組25及該濾光鏡片23，由於此類成像透鏡在生產製作時，最容易產生邊緣瑕疵與成型不良的問題，而該等問題對於成像品質的良窳又有著關鍵性的影響，因此，若能在檢側各該VCM AF攝像模組之過程中，精準地檢測出其上之該相機鏡頭組25、該濾光鏡片23所存在的前述問題，並據以改善，始能確保各該VCM AF攝像模組能在日後的攝像過程中獲得清晰且穩定的影像品質。

有鑑於此，發明人憑藉著多年來從事自動化檢測機具設計及製造的豐富實務經驗，經過長久地努力地觀察與研究後，發現若欲利用傳統電腦視覺檢測AOI系統批次地針對幾十個或上百個VCM AF攝像模組(以下一律稱之為「電子零組件或模組2」)，同時執行多面向的檢測，以能大量且精準地完成對各該電子零組件或模組2上之各組成元件、電路板線路及接點等的相關檢測工作，其首先必需要解決的問題，就是在對各該電子零組件或模組上之各組成元件及線路，執行相關檢測工作前，必需使各該電子零組件或模組2上之各組成元件(如：該影像感測元件21、該定位座22、該濾光鏡片23、該音圈馬達24、該相機鏡頭組25及該影像訊號處理器26等)、電路板線路及接點(如：該硬質電路板201、202及該軟質電路板203上佈設的線路及接點)等能完全曝露在一開放且無死角的透視空間中，如此，在利用傳統電腦視覺檢測AOI系統對各該電子零組件或模組2上之各組成元件21、22、23、24、25、26、電路板201、202、203線路及接點等執行相關檢測工 作時，始能令傳統電腦視覺檢測AOI系統中光源所產生之光線順利通過該開放且無死角的透視空間，投射至每一個電子零組件或模組2上之各組成元件21、22、23、24、25、26、電路板201、202、203線路及接點上，同時，令傳統電腦視覺檢測AOI系統中影像感測裝置能順利通過該開放且無死角的透視空間，從不同的面向(如：至少由每一個電子零組件或模組2的頂面及底面)擷取到每一個電子零組件或模組2上之各組成元件21、22、23、24、25、26、電路板201、202、203線路及接點等的清晰影像。

如此，始能令傳統電腦視覺檢測AOI系統利用其內建之電腦視覺自動化光學檢測技術，對每一個電子零組件或模組2之電路板201、202、203底面及頂面的影像分別進行三維影像的重建，並據以分別與一對應且完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，以快速且精準地由多面向(至少由每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面)完成對該電子零組件或模組2上各組成元件21、22、23、24、25、26、電路板201、202、203線路及接點等的各項檢測。

基於此一設計理念，發明人乃思及利用一特殊結構設計之托盤，用以批次地承載複數個電子零組件或模組2，且令該等電子零組件或模組2被位移至對應之一檢測位置時，該電子零組件或模組之電路板底面或頂面能分別對應至一開放且無死角的檢測空間。如此，傳統電腦視覺檢測AOI系統即能利用其上之光源、影像感測裝置及內建之電腦視覺自動化光學檢測技術，對每一個電子零組件或模組2之電路板201、202、203底面及頂面的影像分別進行三維影像的重建，並據以分別與一對應且完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，以快速且精準地由多面向(至少由每一 個電子零組件或模組之電路板底面及頂面)完成對該電子零組件或模組2上各組成元件21、22、23、24、25、26、電路板201、202、203線路及接點等的各項檢測。

嗣，發明人根據此一設計理念，開發設計出本發明之一種對電子零組件執行批次且多面向影像檢測的裝置及方法，在本發明之一最佳實施例中，該檢測裝置係應用至能同時對複數個電子零組件或模組2執行批次且多面向的檢測，請參閱第3圖所示，該電子零組件或模組2包括一軟質或硬質電路板201、202、203及至少一組成元件24、25、26，其中，該電路板201、202、203之底面及頂面分別係呈平面狀，且其上佈設有預定的電子線路及接點，各該組成元件24、25、26係被安裝在該電路板201、202之頂面，可至少為一電子元件、一光學元件、一機電元件或其它物理元件...等，以使各該組成元件24、25、26能呈現凸設在該電路板201、202之頂面上的狀態。

請參閱第6圖所示，該檢測裝置包括一托盤30、一第一水平位移機構31、一第一光源機構32、一第一影像感測機構33、一真空吸附垂直位移機構34、一第二水平位移機構35、一第二光源機構36、一第二影像感測機構37及一視覺影像檢測處理器38，其中，請參閱第4圖所示，該托盤30之頂面及底面分別係呈平面狀，且該托盤30之頂面上係向下凹設有複數個組成元件定位槽300，該等組成元件定位槽300係彼此間隔且相互保持一預定的間距，各該組成元件定位槽300之構形、大小及深浅係與各該電子零組件或模組2之電路板201、202頂面上凸設之各該組成元件24、25、26之構形、大小及高低相匹配，以在每一個電子零組件或模組2被承載在該托盤30 之頂面，且其電路板201、202頂面上凸設之各該組成元件24、25、26被逐一地容納至各該組成元件定位槽300內時，請參閱第5圖所示，各該電子零組件或模組2之電路板201、202、203能分別底面朝上且彼此相互間隔地排列在該托盤30之頂面上。

復請參閱第6圖所示，該第一水平位移機構31係用以承載該托盤30之底面，且能將該托盤30由一第一檢測位置41沿水平方向位移至一第一轉換位置42；該第一光源機構32能令其上之一第一光源裝置320沿著該第一檢測位置41的範圍移動，以將該第一光源裝置320所產生的光線逐一地投射至該托盤30上承載之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面上；該第一影像感測機構33，能令其上之一第一影像感測裝置330沿著該第一檢測位置41的範圍移動，以令該第一影像感測裝置330能逐一地擷取該托盤30上承載之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面的影像。

請參閱第7圖所示，該真空吸附垂直位移機構34係在該托盤30由第一檢測位置41被水平位移至該第一轉換位置42時，能令其上之一真空吸附平台340，沿垂直方向位移至該第一轉換位置42，且令該真空吸附平台340之底面吸附住該托盤30上承載之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面，然後，將每一個電子零組件或模組2沿垂直方向位移至一第二轉換位置43，請參閱第8圖所示，該第二轉換位置43係令每一個電子零組件或模組2之電路板201、202頂面上凸設之該等組成元件24、25、26能完全脫離容納至各該組成元件定位槽300內之狀態，且能分別與該托盤30之頂面保持一預定的間距S；請參閱第9圖所示，該第二水平位移機構35，係用以將該真空吸附垂直位移機構34由該第二轉換位置43沿水平向位移至一第二 檢測位置44；該第二光源機構36能令其上之一第二光源裝置360沿著該第二檢測位置44的範圍移動，以將該第二光源裝置360所產生的光線逐一地投射至該真空吸附平台340底面上所吸附之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202頂面上；該第二影像感測機構37能令其上之一第二影像感測裝置370沿著該第二檢測位置44的範圍移動，以令該第二影像感測裝置370能逐一地擷取該真空吸附平台340底面上所吸附之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202頂面的影像。

承上，復請參閱第7圖所示，該視覺影像檢測處理器38係分別與該等機構31、32、33、34、35、36、37及裝置320、330、360、370相連線，用以控制各該機構31、32、33、34、35、36、37及裝置320、330、360、370的正常運作，且用以讀取各該影像感測裝置330、370所擷取之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面及頂面的影像，再利用其內建之電腦視覺自動化光學檢測技術，對每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面及頂面的影像分別進行三維影像的重建，並據以與一對應且完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，即能快速且精準地由多面向(至少由每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面及頂面)完成對該電子零組件或模組2上各組成元件24、25、26、線路及接點的各項檢測，不僅確保能以批次的方式，同時實現對大量電子零組件或模組2上各組成元件24、25、26、線路及接點執行各項檢測之目的，尚能確保完成檢測的該等電子零組件或模組2都能具備理想的工作效能及預期的使用壽命。

如此，復請參閱第6圖所示，由於該托盤30被位移至該第一檢測位置41時，該托盤30頂面所承載之每一個電子零組件或模組2之電路板 201、202、203均分別係底面朝上且彼此相互間隔地排列在該托盤30之頂面上，因此，該第一光源裝置320及該第一影像感測裝置330與每一個電子零組件或模組2之電路板201、202、203底面間完全係分別曝露在一開放且無死角的透視空間中，而令該第一光源裝置320能沿著該第一檢測位置41的範圍移動，精準地將所產生的光線逐一地投射至該托盤30上承載之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面，從而令該電路板201、202底面之微細結構特徵均能清楚地呈現出來；基於同樣的原理，該第一影像感測裝置330亦能沿著該第一檢測位置41的範圍移動，而逐一地擷取到該托盤30上承載之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面的清晰影像；另，復請參閱第9圖所示，由於該真空吸附垂直位移機構34由該第二轉換位置43沿水平向被位移至該第二檢測位置44時，該真空吸附平台340底面上所吸附之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202、203頂面均分別係頂面朝下且彼此相互間隔地排列在該真空吸附平台340之底面上，因此，該第二光源裝置360及該第二影像感測裝置370與每一個電子零組件或模組2之電路板201、202、203頂面間完全係分別曝露在一開放且無死角的透視空間中，而令該第二光源裝置360能沿著該第二檢測位置44的範圍移動，精準地將所產生的光線逐一地投射至該真空吸附平台340之底面上所吸附之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202頂面，從而令該電路板201、202頂面之微細結構特徵均能清楚地呈現出來；基於同樣的原理，該第二影像感測裝置370亦能沿著該第二檢測位置44的範圍移動，而逐一地擷取到該真空吸附平台340之底面上所吸附之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202頂面的清晰影像。

據上所述，該視覺影像檢測處理器38即能根據各該影像感測裝置330、370所擷取及傳來之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面及頂面的清晰影像，利用其內建之電腦視覺自動化光學檢測技術，對每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面及頂面的影像分別精準地進行三維影像的重建，以有效提升該視覺影像檢測處理器38執行視覺影像檢測之精準度。

以上所述，僅係本發明之一較佳實施例中，惟，本發明在實際施作時，並不侷限於此，且其上所採用的任何機構或裝置，均能視實際的需要，予以簡單化或複雜化，但是，無論如何修飾及改變，只要該檢測裝置係在該托盤30的輔助下，能透過本發明後續另一較佳實施例中所述及的檢測程序及步驟，利用三維視覺辨識技術，同時對複數個電子零組件或模組2執行批次且多面向的檢測，均係本發明在此欲主張保護之檢測裝置，合先指明。

請參閱第3及10圖所示，茲簡單說明該檢測方法所包括之下列步驟：(500)首先，復請參閱第6圖所示，令電子零組件或模組2被承載在一托盤30之頂面，且其電路板201、202頂面上凸設之複數個組成元件24、25、26被逐一容納至該托盤30頂面所凹設之複數個組成元件定位槽300內，以使各該電子零組件或模組2之電路板201、202能分別底面朝上且彼此相互間隔地排列在該托盤30之頂面上；(501)復請參閱第6圖所示，利用一第一水平位移機構承載該托盤30之底面，且使該托盤30之頂面定位在一第一檢測位置41； (502)復請參閱第6圖所示，使一第一光源裝置320能沿著該第一檢測位置41的範圍移動，以將其產生的光線能逐一地投射至該托盤30上承載之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面上；同時，使一第一影像感測裝置330能沿著該第一檢測位置41的範圍移動，且逐一地擷取該托盤30上承載之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面的影像；(503)嗣，復請參閱第6圖所示，利用該第一水平位移機構31，將該托盤30由該第一檢測位置41沿水平方向位移至一第一轉換位置42；(504)在該托盤30由第一檢測位置41被水平位移至該第一轉換位置42時，請參閱第7圖所示，利用一真空吸附垂直位移機構34上之一真空吸附平台340之底面，以真空吸附的方式，吸附住該托盤30上承載之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面，且將每一個電子零組件或模組2沿垂直方向位移至一第二轉換位置43，請參閱第8圖所示，該第二轉換位置43能令每一個電子零組件或模組2之電路板201、202頂面上凸設之該等組成元件24、25、26完全脫離容納至各該組成元件定位槽300內之狀態，且能分別與該托盤30之頂面保持一預定的間距S；(505)嗣，請參閱第9圖所示，利用一第二水平位移機構35，將該真空吸附垂直位移機構34由該第二轉換位置43沿水平向位移至一第二檢測位置44；(506)使一第二光源裝置360能沿著該第二檢測位置44的範圍移動，以將該第二光源裝置360所產生的光線逐一地投射至該真空吸附平台340之底面所吸附之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202頂面上； 同時，使一第二影像感測裝置370能沿著該第二檢測位置44的範圍移動，以令該第二影像感測裝置370能逐一地擷取該真空吸附平台340底面所吸附之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202頂面的影像；及(507)最後，利用一視覺影像檢測處理器38讀取該等影像感測裝置330、370所擷取及傳來之每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面及頂面的影像，再利用其內建之一電腦視覺自動化光學檢測技術，對每一個電子零組件或模組2之電路板201、202底面及頂面的影像分別進行三維影像的重建，並據以與一對應且完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，即能快速且精準地由多面向完成對該電子零組件或模組2上各組成元件24、25、26、電路板201、202線路及接點的各項檢測。

如此，在本發明可能且可行之諸多其它實施例中，無論其檢測裝置之結構及機構細節係如何設計及安排，只要其結構及機構能據以實現(501)~(507)的步驟，而使各該電子零組件或模組2上之各組成元件24、25、26、電路板201、202、203線路及接點等能完全曝露在一開放且無死角的透視空間中，從而使各該光源裝置320、360及各該影像感測裝置330、370及該視覺影像檢測處理器38內建之電腦視覺自動化光學檢測技術，能對每一個電子零組件或模組2之電路板201、202、203底面及頂面的影像分別進行三維影像重建，並據以分別與一對應且完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，以快速且精準地由多面向(至少由每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面)完成對該電子零組件或模組2上各組成元件24、 25、26、電路板201、202、203線路及接點等的各項檢測，進而不僅確保能以批次的方式，同時實現對大量(數十個或上百個)電子零組件或模組2上各組成元件24、25、26、電路板201、202線路及接點執行各項檢測之目的，尚能確保完成檢測的該等電子零組件或模組2都能具備理想的工作效能及預期的使用壽命。

按，以上所述，僅為本發明最佳之一具體實施例，惟本發明之構造特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

Claims (14)

1. 一種對電子零組件執行批次且多面向影像檢測的檢測裝置，該檢測裝置係應用至能同時對複數個電子零組件或模組執行批次且多面向的檢測，該電子零組件或模組包括一軟質或硬質電路板及至少一組成元件，其中，該電路板之底面係呈一平面狀，且其上佈設有預定的電子線路及接點，各該組成元件係被安裝在該電路板之頂面，以能呈現凸設在該電路板之頂面上的狀態，該檢測裝置包括：一托盤，該托盤之頂面及底面分別係呈一平面狀，且該托盤之頂面上係向下凹設有複數個組成元件定位槽，該等組成元件定位槽係彼此間隔且相互保持一預定的間距，各該組成元件定位槽之構形、大小及深浅係與各該電子零組件或模組之電路板頂面上凸設之各該組成元件之構形、大小及高低相匹配，以在每一個電子零組件或模組被承載該托盤之頂面，且其電路板頂面上凸設之該等組成元件被逐一容納至各該組成元件定位槽內時，各該電子零組件或模組之電路板能分別底面朝上且彼此相互間隔地排列在該托盤之頂面上；一第一水平位移機構，係用以承載該托盤之底面，且能將該托盤由一第一檢測位置沿水平方向位移至一第一轉換位置；一第一光源裝置，能沿著該第一檢測位置的範圍移動，且將所產生的光線逐一地投射至該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面上；一第一影像感測裝置，能沿著該第一檢測位置的範圍移動，且逐一地擷取該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面的影像；一真空吸附垂直位移機構，係在該托盤由第一檢測位置被水平位移至該第一轉換位置時，能令其上之一真空吸附平台底面，以真空吸附的方 式，吸附住該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面，且將每一個電子零組件或模組沿垂直方向位移至一第二轉換位置，該第二轉換位置係令每一個電子零組件或模組之電路板頂面上凸設之該等組成元件能完全脫離容納至各該組成元件定位槽內之狀態，且能分別與該托盤之頂面保持一預定的間距；一第二水平位移機構，係用以將該真空吸附垂直位移機構由該第二轉換位置沿水平向位移至一第二檢測位置；一第二光源裝置，能沿著該第二檢測位置的範圍移動，且將所產生的光線逐一地投射至該真空吸附平台底面上所吸附之每一個電子零組件或模組之電路板頂面上；一第二影像感測裝置，能沿著該第二檢測位置的範圍移動，且逐一地擷取該真空吸附平台底面上所吸附之每一個電子零組件或模組之電路板頂面的影像；及一視覺影像檢測處理器，係分別與該等機構及裝置相連線，用以控制各該機構及裝置的正常運作，且用以讀取各該影像感測裝置所擷取之每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面的影像，再利用其內建之電腦視覺自動化光學檢測技術，對每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面的影像分別進行三維影像的重建，並據以與一完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，以由多面向完成對該電子零組件或模組上各組成元件、電路板線路及接點的各項檢測。
2. 如請求項1所述之檢測裝置，尚包括一第一檢測位移機構，該第一檢測位移機構能令其上之該第一光源裝置及該第一影像感測裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動。
3. 如請求項1所述之檢測裝置，尚包括一第一光源機構，該第一光源機構 能令其上之該第一光源裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動。
4. 如請求項1或3所述之檢測裝置，尚包括一第一影像感測機構，該第一影像感測機構能令其上之該第一影像感測裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動。
5. 如請求項4所述之檢測裝置，尚包括一第二檢測位移機構，該第二檢測位移機構能令其上之該第二光源裝置及該第二影像感測裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動。
6. 如請求項1所述之檢測裝置，尚包括一第二光源機構，該第二光源機構能令其上之該第二光源裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動。
7. 如請求項1或6所述之檢測裝置，尚包括一第二影像感測機構，該第二影像感測機構能令其上之該第二影像感測裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動。
8. 一種對電子零組件執行批次且多面向影像檢測的檢測方法，該檢測方法係應用至能同時對複數個電子零組件或模組執行批次且多面向的檢測，該電子零組件或模組包括一軟質或硬質電路板及至少一組成元件，其中，該電路板之底面係呈一平面狀，且其上佈設有預定的電子線路及接點，各該組成元件係被安裝在該電路板之頂面，以能呈現凸設在該電路板之頂面上的狀態，該檢測方法包括下列步驟：令該等電子零組件或模組被承載在一托盤之頂面，其中，該托盤之頂面及底面分別係呈一平面狀，且該托盤之頂面上係向下凹設有複數個組成元件定位槽，該等組成元件定位槽係彼此間隔且相互保持一預定的間距，各該組成元件定位槽之構形、大小及深浅係與各該電子零組件或模組之電路板頂面上凸設之各該組成元件之構形、大小及高低相匹配，當每一個電子零組件或模組被承載在該托盤之頂面，且其電路板頂面上凸 設之該等組成元件被逐一容納至各該組成元件定位槽內時，各該電子零組件或模組之電路板能分別底面朝上且彼此相互間隔地排列在該托盤之頂面上；利用一第一水平位移機構承載該托盤之底面，且將該托盤定位在一第一檢測位置；利用一第一光源裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動，且將該第一光源裝置所產生的光線逐一地投射至該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面上，同時，利用一第一影像感測裝置沿著該第一檢測位置的範圍移動，且逐一地擷取該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面的影像；嗣，利用該第一水平位移機構，將該托盤由該第一檢測位置水平位移至一第一轉換位置；利用一真空吸附垂直位移機構，令其上之一真空吸附平台底面，能以真空吸附的方式，吸附住該托盤上承載之每一個電子零組件或模組之電路板底面，且將每一個電子零組件或模組沿垂直方向位移至一第二轉換位置，該第二轉換位置能令每一個電子零組件或模組之電路板頂面上凸設之該等組成元件完全脫離容納至各該組成元件定位槽內之狀態，且能分別與該托盤之頂面保持一預定的間距；利用一第二水平位移機構，將該真空吸附垂直位移機構由該第二轉換位置沿水平向位移至一第二檢測位置；利用一第二光源裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動，以將該第二光源裝置所產生的光線逐一地投射至該真空吸附平台底面所吸附之每一個電子零組件或模組之電路板頂面上，同時，利用一第二影像感測裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動，以令該第二影像感測裝置能逐一地擷取 該真空吸附平台底面所吸附之每一個電子零組件或模組之電路板頂面的影像；及利用一視覺影像檢測處理器，讀取各該影像感測裝置所擷取之每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面的影像，再利用其內建之電腦視覺自動化光學檢測技術，對每一個電子零組件或模組之電路板底面及頂面的影像分別進行三維影像的重建，並據以與一完美無瑕的三維參考影像，進行特徵比對及分析，以由多面向完成對該電子零組件或模組上各組成元件、線路及接點的各項檢測。
9. 如請求項8所述之檢測方法，尚包括利用一第一檢測位移機構，令該第一光源裝置及該第一影像感測裝置能沿著該第一檢測位置的範圍移動。
10. 如請求項8所述之檢測方法，尚包括利用一第一光源機構，令該第一光源裝置能沿著該第一檢測位置的範圍移動。
11. 如請求項8或10所述之檢測方法，尚包括利用一第一影像感測機構，令該第一影像感測裝置能沿著該第一檢測位置的範圍移動。
12. 如請求項9所述之檢測方法，尚包括利用一第二檢測位移機構，令該第二光源裝置及該第二影像感測裝置能沿著該第二檢測位置的範圍移動。
13. 如請求項8所述之檢測方法，尚包括利用一第二光源機構，令該第二光源裝置沿著該第二檢測位置的範圍移動。
14. 如請求項8或13所述之檢測方法，尚包括利用一第二影像感測機構，令該第二影像感測裝置能沿著該第二檢測位置的範圍移動。