TWI727821B - 印刷電路板的定位修正裝置及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種印刷電路板的定位修正裝置及其定位方法，係提供裝設於一機台，其包含有：一基座，且該基座上設有一對平行的滑軌；一子母平台，係安裝於該滑軌上，且在一母平台內置一子平台，又該母平台、子平台之間形成一間隙且設有互為背對背的一對定位珠；一第一驅動裝置，係設置於該基座上且驅動修正該子母平台；及一對第二驅動裝置，係設置於該母平台上且驅動修正該子平台；藉由將一印刷電路板置放於該子平台，讓一控制器單元結合CCD鏡頭單元攝影的影像，以控制該第一驅動裝置、該對第二驅動裝置精準地驅動修正該印刷電路板置於正確位置。

Description

印刷電路板的定位修正裝置及其定位方法

本發明涉及一種印刷電路板設備之技術領域，尤指一種印刷電路板電路板的定位修正裝置及其定位方法之技術範疇。

按，印刷電路板泛見於各式電子產品中，印刷電路板在工廠產製過程需要經過繁瑣的製程，其中一道工序為進行檢測，業者會針對印刷電路板以光學方式進行取像量測，然後再予定位修正。

過去習知製造流程，係以機械手臂抓取一印刷電路板後置放於機器的平台上，再將該印刷電路板推靠到所需之定位處以利檢測取像，然而當前印刷電路板的自動化定位方式，修正位移的計算複雜，電控編程困難，導致印刷電路板的製程設備造價很高，而無法降低成本，極待改善。

有鑑於此，發明人特以開發本發明印刷電路板的定位修正裝置及其定位方法，因此本發明之目的在於：以期能藉本案改進現有印刷電路板高成本自動化定位之缺失，使印刷電路板的定位工序得以朝向低成本的自動化，藉以讓印刷電路板的定位量測工序得以簡化並更臻完善，以符合降低製程設備的低造價成本之需求。

為達上述目的，本發明運用了如下技術手段：關於本發明印刷電路板的定位修正裝置，係提供裝設於一機台，其中該定位修正裝置係包含有：一基座，係裝設於該機台上，且該基座上 設有一對平行的滑軌；一子母平台，係安裝於該滑軌上，且在所設環形體的一母平台的鏤空孔內置一子平台，又該母平台、子平台之間形成一間隙，並在該間隙且垂直於該對滑軌的軸向設有互為背對背的一對定位珠；一第一驅動裝置，係設置於該基座上，且其驅動修正該子母平台的方向平行於該對滑軌的方向；及一對第二驅動裝置，係設置於該母平台上，以提供驅動修正該子平台；藉由將一印刷電路板置放於該子平台，讓該第一驅動裝置、該對第二驅動裝置精準地驅動修正該印刷電路板置於正確位置。

所述該印刷電路板的定位修正裝置，其中增設一控制器單元，且該控制器單元係電性連接該第一驅動裝置及該對第二驅動裝置，並經演算所設定一虛擬印刷電路板的一左虛擬標靶座標、右虛擬標靶座標及所檢測一印刷電路板置放時的一左標靶座標、一右標靶座標，進而獲得一位移修正量，讓該位移修正量以作為該第一驅動裝置、該對第二驅動裝置驅動該子母平台的位移定位修正量。

所述該印刷電路板的定位修正裝置，其中該母平台平行於該對滑軌的二側邊設有數個壓板，且該數個壓板提供壓抵該子平台。

所述該印刷電路板的定位修正裝置，其中該第一驅動裝置更包含有一固定座、一第一步進馬達、一第一驅動件，且該第一步進馬達安裝於該固定座，又該第一步進馬達的主軸安裝有一螺桿，而該第一驅動件則安裝於該螺桿上，且將該第一驅動件固接於該母平台。

所述該印刷電路板的定位修正裝置，其中該第二驅動裝置更包含有一固定座、一第二步進馬達、一第二驅動件，且該第二步進馬達安裝於該 固定座，又該第二步進馬達的主軸安裝有一螺桿，而該第二驅動件則安裝於該螺桿上，且將該第二驅動件樞接於該子平台。

所述該印刷電路板的定位修正裝置，其中該第一驅動件或第二驅動件樞接於該子平台的方式，係在該子平台接設有相應的一樞接座，而該驅動件則設有一樞接孔，另設一樞轉軸套入於該樞接座及該驅動件的樞接孔。

關於本發明一種印刷電路板定位方法，其中該定位方法係包含有下述各步驟：一設定印刷電路板的標靶座標步驟，係在一機台的控制器單元設定一虛擬印刷電路板的一左虛擬標靶座標(-XtL，YtL)及一右虛擬標靶座標(XtR，-YtR)，另定出該虛擬印刷電路板的中心座標(0，0)，則所設一旋轉半徑r=(XtL²+YtL²)^-2；一量測印刷電路板置放位置步驟，係將一印刷電路板置放於一子平台時，由該機台的CCD鏡頭單元量測出該印刷電路板的一左標靶座標(XcL，YcL)、一右標靶座標(XcR，YcR)、則該印刷電路板的一中心座標(XcC，YcC)則為((XcL+XcR)/2，(YcL+YcR)/2))及一旋轉弦長arc=((XtL+XcC-XcL)²+(YtR+YcC-YcR)²)^-2；一位移修正量的演算步驟，藉由該左虛擬標靶座標、右虛擬標靶座標、左標靶座標及右標靶座標，經演算以獲得一位移修正量(Xa、YLa、YRa)；一驅動定位步驟，係將該位移修正量(Xa、YLa、YRa)輸出於一第一驅動裝置及一對第二驅動裝置；藉由上述步驟，以提供該印刷電路板的左標靶座標、右標靶座標自動精準定位於該左虛擬標靶座標、右虛擬標靶座標來完成該印刷電路板的精準定位。

所述該印刷電路板定位方法，其中該Xa修正量得演算如下：(Ys-YcC)*(arc/r)±|XcC|，而該YLa修正量的演算如下：(Xs/r)*arc±|YcC|，另該YRa修正量的演算如下：(Xs/r)*arc±|YcC|。

所述該印刷電路板定位方法，其中以外部驅動裝置移動該印刷電路板的中心座標(XcC，YcC)對準該虛擬印刷電路板的中心座標(0，0)，再以該第一驅動裝置及第二驅動裝置依據該旋轉半徑r來旋轉該印刷電路板的角度，讓該印刷電路板的左標靶座標、右標靶座標自動精準定位於該左虛擬標靶座標、右虛擬標靶座標，以完成該印刷電路板的精準定位。

本發明藉由上述技術手段，可以達成如下功效：本發明係在印刷電路板上包括可識別的一左標靶座標及一右標靶座標，再利用CCD鏡頭單元量測得到該印刷電路板的影像的該左標靶座標及右標靶之座標，與預設虛擬印刷電路板的一左虛擬標靶座標及一右虛擬標靶座標進行比對及演算出該第一驅動裝置及該對第二驅動裝置的定位位置的移動量，以較為簡單的定位修正的演算方式，可有效提高印刷電路板的移動定位效率及其精確度，以達到印刷電路板定位自動化之需求，並降低成本及機台之售價。

A:定位修正裝置

1:基座

11:滑軌

2:子母平台

21:母平台

211:鏤空孔

212:壓板

213:定位座

2131:弧邊

213a:定位座

2131a:弧邊

22:子平台

221:樞接座

222:樞接孔

223:樞轉軸

23:間隙

24:定位珠

241:鋼珠

242:珠巢

243:彈簧

25:定位珠

251:鋼珠

252:珠巢

253:彈簧

3:第一驅動裝置

30:固定座

31:第一步進馬達

311:螺桿

32:第一驅動件

4:第二驅動裝置

40:固定座

41:第二步進馬達

411:螺桿

42:第二驅動件

421:樞接孔

5:控制器單元

50:虛擬印刷電路板

51:左虛擬標靶座標

52:右虛擬標靶座標

6:印刷電路板

61:左標靶座標

62:右標靶座標

XtL:左虛擬標靶X座標

YtL:左虛擬標靶Y座標

XtR:右虛擬標靶X座標

YtR:右虛擬標靶Y座標

XcL:CCD左標靶X值

YcL:CCD左標靶Y值

XcR:CCD右標靶X值

YcR:CCD右標靶Y值

B:定位方法

a:步驟

b:步驟

c:步驟

d:步驟

圖1：係為本發明印刷電路板的定位修正裝置之立體外觀圖。

圖2：係為本發明印刷電路板的定位修正裝置之平面圖。

圖3：係為本發明圖2的C-C向之側視圖。

圖4：係為本發明裝置的子平台、定位珠、樞接座之分解示意圖。

圖5：係為本發明印刷電路板的定位修正裝置之平面簡圖。

圖6：係為本發明印刷電路板的定位修正裝置之修正量定義示意圖。

圖7：係為本發明印刷電路板經CCD鏡頭單元所量測之修正量定義示意圖

圖8：係為本發明印刷電路板的定位修正裝置之定位作動示意圖。

圖9：係為本發明印刷電路板定位方法之步驟流程圖。

首先，請參閱圖1至圖5所示，本發明係關於一種印刷電路板的定位修正裝置，其中該定位修正裝置A係提供裝設於一機台，其包含有：一基座1、一子母平台2、一第一驅動裝置3、一對第二驅動裝置4及一控制器單元5。

所述該基座1係提供裝設於該機台上，圖1至圖3所示，且該基座1上設有一對平行的滑軌11(如圖3所示)，而該滑軌11即為一般常見的線性滑軌(Linear slide)；所述該子母平台2係安裝於該對滑軌11上，故該子母平台2可以沿著該對滑軌11進行X方向位移。

而該子母平台2更包含有一母平台21及一子平台22，如圖2、圖4及圖5所示，即在所設環形體的母平台21的鏤空孔211內設置該子平台22，又該母平台21、子平台22之間形成一間隙23，並在該間隙23且垂直於該對滑軌11的軸向設有互為背對背的一定位珠24及一定位珠25，其中該定位珠24、定位珠25頂持著該母平台21的二長側邊所設的一對定位座213，據以頂持該子平台22；請配合圖4及圖5所示，又該定位珠24係由一鋼珠241、一珠巢242及一彈簧243所構成，而定位珠25亦是相同結構，係由一鋼珠251、一珠巢252及一彈簧253所構成，其中該鋼珠241對應該定位座213設為一弧邊2131，而該鋼珠251對應該定位座213a設為一較大的弧邊2131a；另在該母平台21平行於該對滑軌11的二側邊設有數個壓板212，且該數個壓板212提供壓抵該子平台22。

所述該第一驅動裝置3係設置於該基座1上，如圖1、圖2及圖5所示，以提供驅動修正該子母平台2的移動方向為平行於該對滑軌11的方向；其 中該第一驅動裝置3更包含有一固定座30、一第一步進馬達31、一第一驅動件32，且該第一步進馬達31安裝於該固定座30，又該第一步進馬達31的主軸安裝有一螺桿311，而該第一驅動件32則安裝於該螺桿311上，且將該第一驅動件32固接於該母平台21，以致能夠以該第一驅動裝置3來驅動修正該子母平台2作X方向位移。

所述該對第二驅動裝置4係設置於該母平台21上，如圖1至圖5所示，以提供驅動修正該子平台22的位置；其中該第二驅動裝置4更包含有一固定座40、一第二步進馬達41、一第二驅動件42，且該第二步進馬達41安裝於該固定座40，又該第二步進馬達41的主軸安裝有一螺桿411，而該第二驅動件42則安裝於該螺桿411上，且將該第二驅動件42樞接於該子平台22。進一步，該第二驅動件42樞接於該子平台22的方式，如圖4所示，係在該子平台22接設有相應的一樞接座221，而該樞接座221、第二驅動件42則依序設有一樞接孔222、一樞接孔421，另設一樞轉軸223套入於該樞接座221的樞接孔222及該驅動件42的樞接孔421，且該樞接孔421設為長條孔，以致能夠以該對第二驅動裝置4來驅動修正該子平台22的位置。

所述該控制器單元5，如圖5至圖8所示，係電性連接該第一驅動裝置3的第一步進馬達31，以及該對第二驅動裝置4的二第二步進馬達41，並經演算該控制器單元5所設定一虛擬印刷電路板50的一左虛擬標靶座標51、右虛擬標靶座標52及所檢測一印刷電路板6置放時的一左標靶座標61、一右標靶座標62，進而獲得一位移修正量，讓該位移修正量以作為該第一驅動裝置3的第一步進馬達31及該對第二驅動裝置4的二第二步進馬達41共同驅動該子母平台2位移定位的修正量。

因此，當該定位修正裝置A裝設於該機台時，請參閱圖5至圖8所示，該定位修正裝置A恰位於該機台所設一CCD鏡頭單元的正下方，將該電印刷電路板6置放於該子母平台2時，經由該CCD鏡頭單元量測而獲得該印刷電路板6的左標靶座標61、右標靶座標62(圖7)，同時該控制器單元5控制該第一驅動裝置3及第二驅動裝置4之驅動，以將該左標靶座標61、右標靶座標62與該機台內定的虛擬印刷電路板50的左虛擬標靶座標51、右虛擬標靶座標52進行演算而獲得該位移修正量(圖8)，以作為該第一驅動裝置3、該對第二驅動裝置4驅動該子母平台2的位移定位修正量。

另，關於本發明印刷電路板定位方法，係提供運用於本發明的定位修正裝置A，如圖5至圖9所示，其中該定位方法B係包含有下述各步驟：一設定印刷電路板的標靶座標步驟a，係在一機台的控制器單元5設定一虛擬印刷電路板50的一左虛擬標靶座標(-XtL，YtL)及一右虛擬標靶座標(XtR，-YtR)，其中該左虛擬標靶座標51、左虛擬標靶座標52互為對角位置，另定出該虛擬印刷電路板的中心座標(0，0)，則所設一一旋轉半徑r=(XtL²+YtL²)^-2；一量測印刷電路板置放位置步驟b，係將一印刷電路板6置放於一子平台22時，由該機台的CCD鏡頭單元量測出該印刷電路板6的一左標靶座標(XcL，YcL)及一右標靶座標(XcR，YcR)，同時該左虛擬標靶座標61、左虛擬標靶座標62互為對角位置，則其中心座標(XcC，YcC)為((XcL+XcR)/2，(YcL+YcR)/2))及一旋轉弦長arc=((XtL+XcC-XcL)²+(YtR+YcC-YcR)²)^-2。特別一提，Xs定義為子平台22(虛擬印刷電路板50)中心(0，0)到該樞轉軸223的距離，而Ys定義子平台22的中心座標(0，0)到上定位珠24的起始距離。

本發明更包含有一位移修正量的演算步驟c，如圖6至圖9所示，藉由該左虛擬標靶座標51、右虛擬標靶座標52、左標靶座標61及右標靶座標62，經演算以獲得一位移修正量(Xa、YLa、YRa)；及一驅動定位步驟d，係將該位移修正量(Xa、YLa、YRa)輸出於一第一驅動裝置3及一對第二驅動裝置4；其中該Xa修正量得演算如下：(Ys-YcC)*(arc/r)±|XcC|，而該YLa修正量的演算如下：(Xs/r)*arc±|YcC|；而該YRa修正量的演算如下：(Xs/r)*arc±|YcC|。

藉由上述步驟，如圖8及圖9所示，其中該CCD鏡頭單元先偵測到該印刷電路板6的左標靶座標61及右標靶座標62，經該控制器單元5內的電腦演算出該印刷電路板6的中心座標(XcC，YcC)值，再以外部驅動裝置驅動該子平台22上的印刷電路板6的中心座標(XcC，YcC)與該虛擬印刷電路板50的中心座標(0，0)等兩者能夠重疊對準，此時該虛擬印刷電路板50的左虛擬標靶座標(XtL+XcC，YtL+YcC)與該印刷電路板6的左標靶座標61如果不一樣時，就產生角度差異，此時藉再由該第一驅動裝置3及該對第二驅動裝置4將該子平台22上的印刷電路板6作角度旋轉。

進一步，該子平台22左右各有設有樞轉軸223，而該樞轉軸223距離該子平台22(虛擬印刷電路板50)的中心座標(0，0)為Xs，其中該Xs是固定不變的，而該印刷電路6的左標靶座標61(XcL，YcL)到該印刷電路6中心會因不同規格而有所改變；因此，設定位於左右的該對第二驅動裝置4的上下行程公式為(Xs/r)*arc(左右行程一樣)，當在驅動修正該Xa時，即該第一驅動裝置3的第一驅動件32亦必須作X軸移動。

此時，圖8上方的定位珠24被一彈簧243頂著；因此，位於上方的定位珠24作X向的直線運動，而位於下方的定位珠25沿著其所對應該定位座 213的弧面2131作動，因此，該Ys的長度是變動的。特別一提，上述的定位修正量的移動，左右該對的第二驅動裝置4和該第一驅動裝置3依照該定位修正量的驅動程式設計，同步一次到位式移動。

A:定位修正裝置

1:基座

2:子母平台

21:母平台

211:鏤空孔

213:定位座

2131:貼合的弧邊

22:子平台

23:間隙

24:定位珠

241:鋼珠

242:珠巢

243:彈簧

25:定位珠

251:鋼珠

252:珠巢

253:彈簧

3:第一驅動裝置

32:驅動件

4:第二驅動裝置

42:驅動件

5:控制器單元

50:虛擬印刷電路板

51:左虛擬標靶座標

52:右虛擬標靶座標

Claims (9)

1. 一種印刷電路板的定位修正裝置，係提供裝設於一機台，其中該定位修正裝置係包含有：一基座，係裝設於該機台上，且該基座上設有一對平行的滑軌；一子母平台，係安裝於該滑軌上，且在所設環形體的一母平台的鏤空孔內置一子平台，又該母平台、子平台之間形成一間隙，並在該間隙且垂直於該對滑軌的軸向設有互為背對背的一對定位珠；一第一驅動裝置，係設置於該基座上，且其驅動修正該子母平台的方向平行於該對滑軌的方向；及一對第二驅動裝置，係設置於該母平台上，以提供驅動修正該子平台；藉由將一印刷電路板置放於該子平台，讓該第一驅動裝置、該對第二驅動裝置精準地驅動修正該印刷電路板置於正確位置。
2. 如請求項1所述印刷電路板的定位修正裝置，其中增設一控制器單元，且該控制器單元係電性連接該第一驅動裝置及該對第二驅動裝置，並經演算所設定一虛擬印刷電路板的一左虛擬標靶座標、右虛擬標靶座標及所檢測一印刷電路板置放時的一左標靶座標、一右標靶座標，進而獲得一位移修正量，讓該位移修正量以作為該第一驅動裝置、該對第二驅動裝置驅動該子母平台的位移定位修正量。
3. 如請求項1所述印刷電路板的定位修正裝置，其中該母平台平行於該對滑軌的二側邊設有數個壓板，且該數個壓板提供壓抵該子平台。
4. 如請求項1所述印刷電路板的定位修正裝置，其中該第一驅動裝置更包含有一固定座、一第一步進馬達、一第一驅動件，且該第一步進馬達安裝於該固定座，又該第一步進馬達的主軸安裝有一螺桿，而該第一驅動件則安裝於該螺桿上，且將該第一驅動件固接於該母平台。
5. 如請求項4所述印刷電路板的定位修正裝置，其中該第二驅動裝置更包含有一固定座、一第二步進馬達、一第二驅動件，且該第二步進馬達安裝於該固定座，又該第二步進馬達的主軸安裝有一螺桿，而該第二驅動件則安裝於該螺桿上，且將該第二驅動件樞接於該子平台。
6. 如請求項5所述印刷電路板的定位修正裝置，其中該第一驅動件或第二驅動件樞接於該子平台的方式，係在該子平台接設有相應的一樞接座，而該驅動件則設有一樞接孔，另設一樞轉軸套入於該樞接座及該驅動件的樞接孔。
7. 一種印刷電路板定位修正裝置的定位方法，其中該定位方法係包含有下述各步驟：一設定印刷電路板的標靶座標步驟，係在一機台的定位修正裝置的控制器單元設定一虛擬印刷電路板的一左虛擬標靶座標(-XtL，YtL)及一右虛擬標靶座標(XtR，-YtR)，另定出該虛擬印刷電路板的中心座標(0，0)，則所設一旋轉半徑r=(XtL²+YtL²)^-2；一量測印刷電路板置放位置步驟，係將一印刷電路板置放於一子平台時，由該機台的CCD鏡頭單元量測出該印刷電路板的一左標靶座標(XcL，YcL)、一右標靶座標(XcR，YcR)、則該印刷電路板的一中心座標(XcC，YcC)則為((XcL+XcR)/2，(YcL+YcR)/2))及一旋轉弦長arc=((XtL+XcC-XcL)²+(YtR+YcC-YcR)²)^-2；一位移修正量的演算步驟，藉由該左虛擬標靶座標、右虛擬標靶座標、左標靶座標及右標靶座標，經演算以獲得一位移修正量(Xa、YLa、YRa)；一驅動定位步驟，係將該位移修正量(Xa、YLa、YRa)輸出於一第一驅動裝置及一對第二驅動裝置；藉由上述步驟，以提供該印刷電路板的左標靶座標、右標靶座標自動精準定位於該左虛擬標靶座標、右虛擬標靶座標來完成該印刷電路板的精準定位。
8. 如請求項7所述印刷電路板定位修正裝置的定位方法，其中該Xa修正量得演算如下：(Ys-YcC)*(arc/r)±|XcC|，而該YLa修正量的演算如下：(Xs/r)*arc±|YcC|，另該YRa修正量的演算如下：(Xs/r)*arc±|YcC|。
9. 如請求項8所述印刷電路板定位修正裝置的定位方法，其中以外部驅動裝置移動該印刷電路板的中心座標(XcC，YcC)對準該虛擬印刷電路板的中心座標(0，0)，再以該第一驅動裝置及第二驅動裝置依據該旋轉半徑r來旋轉該印刷電路板的角度，讓該印刷電路板的左標靶座標、右標靶座標自動精準定位於該左虛擬標靶座標、右虛擬標靶座標，以完成該印刷電路板的精準定位。

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