TWI742641B - X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置 - Google Patents

Abstract

一種X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置，為藉由一控制單元驅動一水平關節機器人將電路板送入X光打靶機內，使電路板之A、B靶心進入X光取像範圍內，再由控制單元計算並驅使電路板之A、B靶心位移至X光CCD影像十字靶標之中心位置點，以完成靶位自動對位的方法；由於本發明只以一台水平關節機器人配合X光打靶機內之X光影像模組，即能完成進料與靶位的對位，因此本發明具有低成本與高效率之智慧化生產效益。

Description

X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置

本發明係有關一種靶位對位方法，尤指應用機械手臂驅動電路板在X光打靶機內位移，以進行電路板靶心對位與送料之一種X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置。

按，電路板係一種用以安裝各式電子元件的板體，板上需有許多孔洞以安裝各式元件，且各元件之間需連結線路使其電性導通，而形成線路、孔洞所需之鑽孔、影像轉移等製程均由各式自動化的設備來完成。由於現有的多層電路板必須經過反覆多道製程製造，因此電路板必須設有標靶孔，作為後續製程，如鑽孔、成型、曝光等作業之定位基準。

次按，習知用於加工電路板之標靶鑽孔的方式，係將電路板放置於送料台291，如圖1A所示，X光打靶機293其X光影像模組將攝取電路板靶心的影像，並將其顯示在上方的影像螢幕292上，透過人力檢視並調整該電路板靶心使其對正X光影像模組的十字靶標中心位置，最後再由X光打靶機293進行標靶孔之鑽孔作業。惟，以人工方式進行電路板靶標位置之調整不僅耗費人力，也容易造成放板的不安定性，且在訴求自動化的趨勢下，傳統的機台與人工操作方式明顯已不合時宜。

再按，一編號M557449「電路板投料設備」之新型專利案，如圖1B所示；其係應用一第一傳送單元391將投料區392之電路板393傳送至一X光定位裝置394下進行定位孔之偵測，並將其調整為正確送料位置後，再傳送至待送區395；雖然該創作可以免除人工送料的錯誤，惟，該第一傳送單元391係為六軸機械手臂，其裝置成本非常昂貴，且一支手臂除了要在各作業區之間傳送電 路板之外，還需擔負電路板位置的調整，因此六軸機械手臂不但異常忙碌，同時也造成作業時間漫長與作業效率的低落。

緣是，本發明之主要目的，係在提供以一台機械手臂結合X光打靶機之X光影像模組，以達成電路板之靶心對正其X光影像模組之十字靶標中心位置，進而取代人工放板作業之一種X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置。

本發明之次一目的，係在提供以台車結合一整板平台，使機械手臂於取板後無需再行整板，以提升生產效率之一種X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置。

本發明之另一目的，係在提供以控制單元電性連接一CCD影像感測器作判讀，以達到靶位搜尋對位及判定作業效果之一種X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置。

本發明之再一目的，係在提供以水平關節機器人結合薄型吸盤裝置，用以吸附電路板通過打靶機之置板口，以進一步提升送料效率之一種X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置。

為達上述目的，本發明係藉由一控制單元以驅動一機械手臂，使其所吸附之電路板在X光打靶機內反覆進行規則性的位移與旋轉，進而使該電路板之A、B靶心進入X光影像模組之取像範圍內，後由控制單元計算A、B靶心與X光CCD影像十字靶標之距離，再由控制單元驅動機械手臂使該電路板之A、B靶心對正X光CCD影像十字靶標之中心位置點，以完成靶位之自動對位。

本發明X光打靶機電路板靶位自動對位方法之步驟為：(a)電路板被送入X光打靶機內，由控制單元擷取X光影像模組之影像，據以判定電路板A、B靶 心進入取像範圍之態樣，包括態樣1：A、B靶心皆在取像範圍內，則執行步驟f；態樣2：A、B靶心都不在取像範圍內，則執行步驟b.；態樣3：只有一個靶心在取像範圍內，則執行步驟c.；(b)控制單元驅動機械手臂以位移電路板，直到其A靶心進入X光取像範圍內，並執行步驟c.；(c)控制單元計算A靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並位移電路板之A靶心至X光CCD影像十字靶標之中心位置點，再執行步驟d.；(d)判讀B靶心是否進入X光CCD取像範圍內，若為是則執行步驟e.，若為否則控制單元驅動機械手臂以電路板A靶心為圓周中心，旋轉電路板之B靶心，直到B靶心進入X光CCD取像範圍內，再執行步驟e.；(e)控制單元計算B靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並以A靶心為圓周中心旋轉電路板，使B靶心旋轉至X光CCD影像十字靶標中心位置點，再執行步驟g.；(f)控制單元計算A、B靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並位移電路板之A、B靶心至X光CCD影像十字靶標之中心位置點，再執行步驟g.；(g)控制單元等待執行接續之電路板判定作業。由於X光打靶機設有二組X光CCD影像十字靶標及其X光CCD取像範圍，因此步驟(d)、(e)中之定位並不限定一定A靶心為中心，也可能B靶心先定位到，則此時即以B靶心為中心作旋轉以對位A靶心。

依據前揭特徵，本發明中該X光打靶機電路板靶位自動對位的送料裝置包含：該X光打靶機，更設有一置板口，以使該機械手臂置入電路板；一機架，係設置於該X光打靶機之置板口前方，其內緣設有二個作業區域，係由互為相鄰之投料區與NG區所組成；該投料區，設置於該X光打靶機其置板口Y軸向之正前方，係供置入盛裝電路板之台車，且該台車之上方設有一整板平台，使置入之電路板即先行完成整板定位作業；該NG區，設有一NG平台，係置於 該投料區其X軸向之側方，以供置放靶向不正確或對位失敗之電路板；該機械手臂為一水平關節機器人，其基座係固設在該機架上，該水平關節機器人之下端設有一真空吸盤，該真空吸盤具有X、Y、Z三個軸向的位移與一水平角度(θ軸)的旋轉功能，且其活動範圍係位於該投料區、NG區與該X光打靶機其置板口的上方；以及該控制單元，係裝設在該機架上，且電性連接該X光打靶機之X光影像模組、該水平關節機器人，並進而驅動其作動。

依據前揭特徵，本發明中該送料裝置的作業步驟包含：(a)置板作業，係以人工將電路板置入該台車之整板平台上；(b)投板作業，係以人工將盛裝電路板之台車置入該投料區內；(c)送板作業，係由該水平關節機器人將位於該台車上方的電路板移置該X光打靶機內；(d)對位作業，係由該水平關節機器人配合該X光影像模組之影像進行該電路板靶位自動對位之步驟；(e)判定作業，係由該X光影像模組判讀電路板靶心其防呆幾何圖形之靶向是否正確；(f)鑽孔作業(處置作業1)，係由該X光打靶機將靶向正確之電路板進行鑽孔；(g)退板作業(處置作業2)，係由該水平關節機器人將靶向不正確或對位失敗之電路板移置該NG平台上存放。

依據前揭特徵，本發明中更包括一CCD影像感測器，係裝設在該機架上且置於該X光打靶機其影像螢幕Y軸向之正前方，用以取像該X光影像模組之X光CCD影像十字靶標與電路板靶心之影像；且該控制單元更進一步電性連接該CCD影像感測器，而經由該控制單元配合該CCD影像感測器之判讀，亦可執行並達到該對位作業及判定作業的效果。

依據前揭特徵，本發明中該投料區內設有一台車感應器與一台車固定裝置。

依據前揭特徵，本發明中該台車之整板平台上設有橫向與縱向靠位機構，用以靠置及定位該整板平台上方之電路板；而該橫向與縱向靠位機構更 進一步個別設有複數支定位桿及用以操作該定位桿滑移之一位移組件。

依據前揭特徵，本發明中該水平關節機器人更包括一第一轉軸，係裝設在該基座中，一第一旋臂，係樞設在該第一轉軸上並可隨之轉動，一第二轉軸，係裝設在該第一旋臂尾端，一第二旋臂，係樞設在該第二轉軸上並可隨之轉動，一升降軸桿，係裝設在該第二旋臂尾端，一連接塊則設置在該升降軸桿之下端，用以連結該真空吸盤，使該真空吸盤可進行所需水平角度之旋轉。

依據前揭特徵，本發明中該連接塊與該真空吸盤之間更設置一緩衝機構，使該水平關節機器人在進行吸板動作時，其升降軸桿可多下降一距離，以確保該真空吸盤能完全與電路板的表面貼平，進而實現完整吸附電路板的效果。

依據前揭特徵，本發明中該真空吸盤係為一薄型吸盤裝置，其包括：一下模板、一上蓋板、以及複數個吸嘴；該下模板之外側面設置有複數個裝置孔，內側面則設置有連通各個裝置孔之溝槽，該吸嘴係嵌設於該裝置孔內，該上蓋板設有一貫穿之管孔，其一端與該溝槽相通，另一端則與真空幫浦的管路連通，該上蓋板係鎖附在該下模板之內側面，則該溝槽將形成真空迴路，並使該複數個吸嘴產生強大吸力以吸附電路板，再令該上蓋板結合下模板與吸嘴後連同所吸附之電路板的厚度，小於X光打靶機之置板口高度；藉此，該水平關節機器人吸附電路板將可通過X光打靶機之置板口，進而完成送板作業、對位作業、與退板作業。

依據前揭特徵，本發明中更包括雷射測距感測器、紅外線測距感測器、超音波測距感測器之任一形式，其係裝設在該真空吸盤上，且電性連接該控制單元，使其進行送板作業時得以偵測該真空吸盤與該台車之整板平台其最上層電路板之距離，藉以使該控制單元可以提供該水平關節機器人正確的Z軸座標指令。

藉助前揭特徵，本發明「X光打靶機電路板靶位自動對位方法及其送料裝置」具有如下之效益：

(1)本發明係藉由一控制單元以驅動一水平關節機器人，使其所吸附之電路板在X光打靶機內反覆進行規則性的位移與旋轉，進而使該電路板之A、B靶心進入X光影像模組之取像範圍內，後由控制單元計算A、B靶心與X光CCD影像十字靶標之距離，並驅動水平關節機器人使該電路板之A、B靶心對正X光CCD影像十字靶標之中心位置點，以完成靶位之自動對位。由於本發明應用一台水平關節機器人配合X光打靶機內之X光影像模組，即能完成送板與靶位的對位作業，因此本發明具有速度快、整體機台空間小、低成本及取代人力之生產效益。

(2)本發明中之台車設有一整板平台，且該整板平台上設有橫向與縱向靠位機構，用以靠置及定位電路板；由於送板作業的過程中，水平關節機器人即能將已先行完成定位之電路板送入X光打靶機內進行對位與鑽孔，故可減低X光打靶機內X光取像的不安定性，且本發明中無需另設一整板區及相關之拍板機構，故可精簡送料作業的空間，以及減少機台維修保養成本，並滿足自動化送料及智慧化生產的效益。

(3)本發明係在機架上裝設一CCD影像感測器，其位於X光打靶機其影像螢幕之Y軸向正前方，用以取像該X光影像模組之X光CCD影像十字靶標與電路板之靶心影像；因此控制單元與該CCD影像感測器電性連接，則控制單元即可抓取CCD影像感測器的影像直接作判讀，以進行電路板的對位與判定作業；因此，本發明將可增加送料裝置應用的靈活性。

(4)本發明係以水平關節機械人結合薄型吸盤裝置，其中，該薄型吸盤裝置包 括一下模板、一上蓋板、以及複數個吸嘴；由於其組合後連同所吸附之電路板的厚度，小於X光打靶機之置板口高度；因此水平關節機器人吸附電路板將可通過X光打靶機之置板口，而X光打靶機無需輸送平台即可完成送料作業，故而本發明將可進一步提升送料之效益。

(5)本發明於真空吸盤上裝設一雷射測距感測器，在進行送板作業時即可偵測真空吸盤到台車最上層電路板之距離，進而提供該水平關節機器人正確的Z軸座標指令。

(6)本發明於真空吸盤上裝設一緩衝機構，使該水平關節機器人在進行吸板動作時，其升降軸桿可多下降一距離，以確保該真空吸盤能完全與電路板的表面貼平，進而實現完整吸附電路板的效果。

10:機架

11:投料區

12:NG區

20:X光打靶機

21:X光影像模組

211:X光CCD影像十字靶標

212:X光CCD影像十字靶標

23:置板口

24:影像螢幕

25:CCD影像感測器

40:台車

41:整板平台

42:台車感應器

43:台車固定裝置

44:橫向靠位機構

45:縱向靠位機構

46:電路板對應刻度

471:定位桿

472:位移組件

473:把手

474:旋鈕

50:NG平台

60:機械手臂/水平關節機器人

61:基座

62:連接塊

63:真空吸盤

64:雷射測距感測器

651:第一轉軸

652:第二轉軸

653:升降軸桿

661:第一旋臂

662:第二旋臂

671:上座體

672:壓縮彈簧

673:下連接座

731:下模板

732:上蓋板

733:吸嘴

734:裝置孔

735:溝槽

736:管孔

737:管路

100:靶位自動對位與送料裝置

101:電路板

102:電路板靶心

T:厚度

圖1A：係一種習用人工送料之製程機台示意圖。

圖1B：係一種習用自動送料之製程機台示意圖。

圖2：係本發明靶位自動對位方法之作業步驟方塊圖。

圖3A：係本發明靶位自動對位與送料裝置之組合立體圖。

圖3B：係本發明靶位自動對位與送料裝置之組合上視圖。

圖3C：係本發明靶位自動對位與送料裝置之組合正視圖。

圖4：係本發明靶位自動對位與送料裝置之系統作業流程圖。

圖5A：係本發明整板台車之組合立體圖。

圖5B：係本發明整板台車之整板平台示意圖。

圖6A：係本發明水平關節機器人之組合立體圖。

圖6B：係本發明水平關節機器人之側視圖。

圖7：係本發明薄型吸盤裝置之示意圖。

為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可通過其他不同的具體實施例加以實施或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點，在不悖離本發明的精神下進行各種變更。另外，本發明所附之圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的技術範圍。說明如後： 本發明中X光打靶機靶位自動對位方法，係藉由一控制單元以驅動一機械手臂，使其所吸附之電路板在X光打靶機內反覆進行規則性的位移與旋轉，進而使該電路板之A、B靶心進入X光影像模組之取像範圍內，後由控制單元計算A、B靶心與X光CCD影像十字靶標之距離，再由控制單元驅動機械手臂使該電路板之A、B靶心對正X光CCD影像十字靶標之中心位置點，以完成靶位之自動對位；自動對位的步驟如下所示。

首先，請參閱圖2之方塊圖；S101：電路板進入X光打靶機內之X光取像位置，控制單元擷取影像以判定其態樣與處理方式；S102-1，即態樣1：A、B靶心皆在取像範圍內，則執行S110及其接續步驟；S102-2，即態樣2：只有一個靶心在取像範圍內，則執行S104及其接續步驟；S102-3，即態樣3：A、B靶心都不在取像範圍內，則執行S103及其接續步驟；S103：控制單元驅動機械手臂60使其吸附之電路板規則性之位移，其中每一次位移係為該X光影像模組一照射範圍之距離，且令其位移方向之邊界線與前一次者重疊，直到判讀結果其A靶心已進入X光CCD取像範圍22內；S104：控制單元計算A靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標211/212中心位置之偏移量及角度差；S105：載入計 算值並位移電路板之A靶心至X光CCD影像十字靶標211/212之中心位置點。接續執行S106~S107：判讀B靶心是否進入X光取像範圍22內，若為是則往下進行S108，若為否則控制單元驅動機械手臂60以電路板A靶心為圓周中心，使其吸附之電路板規則性之旋轉，其中每一次旋轉係為該X光影像模組一照射範圍之偏移，且令其旋轉半徑之邊界點與前一次者重疊，直到判讀結果其B靶心已進入X光取像範圍22內，即進行S108；S108：控制單元計算B靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標211/212中心位置之偏移量及角度差，S109：載入計算值並以A靶心為圓周中心旋轉電路板，使B靶心旋轉至X光CCD影像十字靶標211/212中心位置點，接續執行S112~S114；S110：控制單元計算A、B靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標211/212中心位置之偏移量及角度差，S111：載入計算值並位移電路板之A、B靶心至X光CCD影像十字靶標211/212之中心位置點，再執行S112~S114；S112：判讀電路板之靶心其防呆幾何圖形的靶向是否正確，若靶向正確執行S113：機械手臂60歸位且該X光打靶機20進行該電路板之鑽孔作業；若靶向不正確則執行S114：機械手臂60將電路板移置NG平台50上存放。

依照上述之作業方塊圖整理成具體之自動對位作業步驟為：(a)電路板被送入X光打靶機內，由該控制單元擷取X光影像模組之影像，據以判定電路板A、B靶心進入取像範圍之態樣，包括態樣1：A、B靶心皆在取像範圍內，則執行步驟f；態樣2：A、B靶心都不在取像範圍內，則執行步驟b.；態樣3：只有一個靶心在取像範圍內，則執行步驟c.；(b)控制單元驅動機械手臂以位移電路板，直到其A靶心進入X光取像範圍內，並執行步驟c.；(c)控制單元計算A靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並位移電路板之A靶心至X光CCD影像十字靶標之中心位置點，再執行步驟d.；(d)判讀B靶心是否進入X光CCD取像範圍內，若為是則執行步驟e.，若為否則控制單元驅動機 械手臂以電路板A靶心為圓周中心，旋轉電路板之B靶心，直到B靶心進入X光CCD取像範圍內，再執行步驟e.；(e)控制單元計算B靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並以A靶心為圓周中心旋轉電路板，使B靶心旋轉至X光CCD影像十字靶標中心位置點，再執行步驟g.；(f)控制單元計算A、B靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並位移電路板之A、B靶心至X光CCD影像十字靶標之中心位置點，再執行步驟g.；(g)控制單元等待執行接續之電路板判定作業。由於X光打靶機設有二組X光CCD影像十字靶標及其X光CCD取像範圍，因此步驟(d)、(e)中之定位並不限定一定A靶心為中心，也可能B靶心先定位到，則此時即以B靶心為中心作旋轉以對位A靶心。

請進一步參閱圖3A~3C所示，為本發明靶位自動對位與送料裝置100之機構，包括在一機架10內緣，設有二個互為相鄰之投料區11與NG區12，而該機架10係設置於一X光打靶機20之Y軸方向前方；其中，該X光打靶機20，設有一連結二組X光CCD影像十字靶標211/212之X光影像模組21，以攝取並顯示電路板靶心102影像，一影像螢幕24，用以顯示該X光影像模組21之X光CCD影像十字靶標211/212與電路板靶心102之影像，以及一置板口23，用以置入電路板101；該投料區11，係置於該X光打靶機20其Y軸向之正前方，係供置入盛裝電路板101之台車40；該NG區12，設有一NG平台50，係置於該投料區11其X軸向之一側，供放置靶向不正確或對位失敗之電路板101。本發明中待鑽孔之電路板101係以台車40盛裝再置入該投料區11，而台車40之上方設有一整板平台41，使人工在放置電路板101時即自動達到整板定位的效果，且該投料區11內更進一步設有台車感應器42與台車固定裝置43，使置入之台車40及車上之電路板101得以固定與定位。

承上，一機械手臂60，本發明中係採用水平關節機器人60，但不以此 為限；其基座61係固設在該機架10上，該水平關節機器人60之下端設有一真空吸盤63，該真空吸盤63具有X、Y、Z三個軸向的位移與一水平角度(θ軸)的旋轉功能，且其活動範圍係位於該投料區11、NG區12與該X光打靶機20其置板口23的上方；本發明中更包括一雷射測距感測器64，其係裝設在該真空吸盤63上，用以偵測該真空吸盤63與該台車40上方其最上層電路板之距離，藉以提供該水平關節機器人60正確的Z軸座標指令；惟查，本發明並不限使用雷射測距感測器64，舉凡紅外線測距感測器或是超音波測距感測器，均屬本發明之適用裝置；以及一控制單元(圖未示)，係裝設在該機架10上，且電性連接該X光打靶機20的X光影像模組21、雷射測距感測器64、與該水平關節機器人60，並進而驅動其作動。

圖4所示，為本發明之作業步驟，包含：(a)置板作業，係以人工將電路板101置入該台車40之整板平台41上；(b)投板作業，係以人工將盛裝電路板101之台車40置入該投料區11內；(c)送板作業，係由該水平關節機器人60將位於該台車40上方的電路板101移置該X光打靶機20內；(d)對位作業，係由該水平關節機器人60配合該X光打靶機20內之X光影像模組21進行該電路板101靶位自動對位之步驟；(e)判定作業，係由該X光影像模組21攝取電路板101靶心影像並由該控制單元判讀其防呆幾何圖形之靶向是否正確；(f)鑽孔作業(處置作業1)，水平關節機器人60放板且退回至投料區11，並依序執行投板及其以下作業，而該X光打靶機20則將靶向正確之電路板101進行鑽孔；(g)退板作業(處置作業2)，係由該水平關節機器人60將靶向不正確或對位失敗之電路板101移置該NG平台50上存放。

本發明中更包括在該機架10上裝設一CCD影像感測器25，其係位於該X光打靶機20其影像螢幕24之Y軸向正前方，用以取像該X光影像模組21之X光CCD影像十字靶標211/212與電路板靶心102之影像，且該控制單元更 進一步電性連接該CCD影像感測器，而經由該控制單元配合該CCD影像感測器之判讀，亦可達到本發明作業步驟中其(d)項：對位作業以及(e)項：判定作業的效果。

藉此，將電路板101置入該台車40之整板平台41上，再將盛裝電路板101之台車40置入該投料區11內，該台車感應器42偵測到台車40到位，該台車固定裝置43即作動使台車40及車上之電路板101得以固定與定位；該水平關節機器人60隨即移至該投料區11上方，該控制單元則應用該雷射測距感測器64偵測該整板平台41上最上層電路板101的Z軸座標資訊，進而驅動該水平關節機器人60吸附該最上層之電路板101，並移送至該X光打靶機20內進行靶位搜尋、對位、與判定；其中，該對位作業係經由該水平關節機器人60的位移與控制單元配合該X光影像模組21的判讀，使其所吸附電路板靶心102得以對正該X光CCD影像十字靶標211/212之中心位置，且當判定電路板靶心102其防呆幾何圖形之靶向正確，水平關節機器人60即放板且退回至投料區11，並依序執行投板及其以下作業，而該X光打靶機20則進行鑽孔作業；若當判定電路板靶心102其防呆幾何圖形之靶向不正確時，即由該水平關節機器人60將電路板101移置NG區12之NG平台50上。

圖5A~5B所示，為本發明中之台車40及設置其上之整板平台41結構；其中，該整板平台41上設有橫向靠位機構44與縱向靠位機構45，以及縱向設有電路板對應刻度46，用以靠置及定位電路板101；該橫向/縱向靠位機構44/45個別包括有複數支定位桿471及裝設於該整板平台41背面以操作定位桿471滑移之一位移組件472。本發明中，該橫向靠位機構44在兩側邊設有三組成對稱配置之定位桿471，且該位移組件472的操作界面係為一把手473；而該縱向靠位機構45則只在內側邊設置二支定位桿471，且該位移組件472的操作界面係為一旋鈕474；但並不以此為限。本發明中，在該整板平台41定位電路 板101的作業方法為：(a)將一片電路板101置放在該整板平台41中央，旋動該旋鈕474以移動該內側邊之定位桿471至該電路板對應刻度46的位置，靠住該電路板101的一邊；(b)旋轉把手473帶動該兩側邊之定位桿471往中央位移，靠住該電路板101的兩邊以形成三邊靠位；(c)順著三邊靠位的定位桿471放入電路板101依序進行置板作業；(d)置板完成後，再將台車40推入該投料區11內，即完成投板作業。

圖6A~6B所示，為本發明中水平關節機器人60之結構；按，水平關節機器人為一已商品化之工業機器人，商品名稱為「選擇順應性關節機械手臂」(Selective Compliance Articulated Robot Arm)簡稱SCARA，其具有4個自由度，包括沿X、Y、Z方向的位移以及圍繞Z軸的旋轉；其中，該機器人有2個手臂的關節結構類似人類手臂，可進入狹窄或受限的區域作業，且具有反應速度快以及佔據空間小的特性。本發明中該水平關節機器人60包括一第一轉軸651，係裝設在該基座61中，一第一旋臂661，係樞設在該第一轉軸651上並可隨之轉動，一第二轉軸652，係裝設在該第一旋臂661尾端，一第二旋臂662，係樞設在該第二轉軸652上並可隨之轉動，一升降軸桿653，係裝設在該第二旋臂662尾端，一連接塊62則設置在該升降軸桿653之下端，用以連結該真空吸盤63，使該真空吸盤63可進行所需水平角度之旋轉；再者，為考量電路板101可能有翹曲現象，以及其厚度的可能誤差，造成該真空吸盤63吸板失敗的情況，本發明更在連接塊62與真空吸盤63之間設置一緩衝機構，使該水平關節機器人60在進行吸板動作時，其升降軸桿653可多下降一距離，以確保該真空吸盤63能完全與電路板101的表面貼平，進而實現完整吸附電路板101的效果；該緩衝機構具有一上座體671、一組壓縮彈簧672、以及一下連接座673，其中，該上座體671係鎖付於該連接塊62上，該下連接座673係鎖付於該真空吸盤63上，該壓縮彈簧672則設於該上座體671與下連接座673之間，用於吸收該升降軸桿653所多下降之距離；由 於該水平關節機器人60係為已商品化之結構，且為本領域中一般技術人員所熟悉者，故其傳動原理與作動方式在此不予贅述。

由於X光打靶機20之置板口23縫隙很小，因此本發明中該真空吸盤63進一步設定為薄型吸盤裝置，如圖7所示，其包括：一下模板731、一上蓋板732、以及複數個吸嘴733；該下模板731之外側面設置有複數個裝置孔734，內側面則設置有連通各個裝置孔之溝槽735，該吸嘴733係嵌套於該裝置孔734內，該上蓋板732則鎖附在該下模板731之內側面，其貫穿之管孔736一端與該溝槽735相通，另一端則與真空幫浦的管路737連通，使該溝槽735形成真空迴路，並使該複數個吸嘴733吸附電路板101，再藉由該上蓋板732結合下模板731與吸嘴733後連同所吸附之電路板101的厚度T，小於X光打靶機20之置板口23高度，而將電路板101送入X光打靶機20內；由於本發明可免除輸送平台的傳送，因此將可提升電路板的定位精度與鑽孔之加工效率。

本發明係藉由一控制單元以驅動一水平關節機器人60，使其所吸附之電路板101在X光打靶機內20反覆進行規則性的位移與旋轉，進而使該電路板101之A、B靶心進入X光影像模組21之取像範圍內，後由控制單元計算A、B靶心與X光CCD影像十字靶標之距離，並驅動水平關節機器人60使該電路板101之A、B靶心對正X光CCD影像十字靶標之中心位置點，以完成靶位之自動對位。由於本發明應用一台水平關節機器人60配合X光打靶機20內之X光影像模組21，即能完成送板與靶位的對位作業，因此本發明具有速度快、整體機台空間小、低成本及取代人力之生產效益。

本發明中之台車40設有一整板平台41，且該整板平台41上設有橫向與縱向靠位機構44/45，用以靠置及定位電路板101；由於送板作業的過程中，水平關節機器人60即能將已先行完成定位之電路板101送入X光打靶機內20進行對位與鑽孔，故可減低X光打靶機內20X光取像的不安定性，且本發明中無需另設一 整板區及相關之拍板機構，故可精簡送料作業的空間，以及減少機台維修保養成本，並滿足自動化送料及智慧化生產的效益。又者，本發明係在機架10上裝設一CCD影像感測器25，其位於X光打靶機20其影像螢幕24之Y軸向正前方，用以取像該X光影像模組21之X光CCD影像十字靶標與電路板101之靶心影像；因此控制單元與該CCD影像感測器25電性連接，則控制單元即可抓取CCD影像感測器25的影像直接作判讀，以進行電路板101的對位與判定作業；因此，本發明將可增加送料裝置應用的靈活性。再者，本發明係以水平關節機器人60結合薄型吸盤裝置，其中，該薄型吸盤裝置包括一下模板731、一上蓋板732、以及複數個吸嘴733；由於其組合後連同所吸附之電路板101的厚度，小於X光打靶機20之置板口23高度；因此水平關節機器人60吸附電路板101將可通過X光打靶機之置板口23，而X光打靶機20無需輸送平台即可完成送料作業；本發明更於真空吸盤63上裝設一雷射測距感測器64，使其進行送板作業時可偵測真空吸盤63到台車40最上層電路板之距離，進而提供該水平關節機器人60正確的Z軸座標指令，故而本發明將可進一步提升送料之效益；以及本發明於該真空吸盤63上裝設一緩衝機構，使該水平關節機器人60在進行吸板動作時，其升降軸桿653可多下降一距離，以確保該真空吸盤63能完全與電路板101的表面貼平，進而實現完整吸附電路板101的效果。

綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

10:機架

11:投料區

12:NG區

20:X光打靶機

23:置板口

24:影像螢幕

25:CCD影像感測器

40:台車

41:整板平台

42:台車感應器

43:台車固定裝置

50:NG平台

60:機械手臂/水平關節機器人

62:連接塊

63:真空吸盤

100:靶位自動對位與送料裝置

Claims (10)

1. 一種X光打靶機電路板靶位自動對位方法，係由一控制單元驅動一機械手臂，並令其將一電路板送入一X光打靶機內，其中，該X光打靶機設有一X光影像模組，用以攝取該電路板A、B靶心的影像，其電路板靶位的自動對位包含以下步驟：a).電路板被送入X光打靶機內，由該控制單元擷取X光影像模組之影像，據以判定電路板A、B靶心進入取像範圍之態樣，包括態樣1：A、B靶心皆在取像範圍內，則執行步驟f).；態樣2：A、B靶心都不在取像範圍內，則執行步驟b).；態樣3：只有一個靶心在取像範圍內，則執行步驟c).；b).該控制單元驅動該機械手臂以位移電路板，直到其A靶心進入X光取像範圍內，並執行步驟c).；c).該控制單元計算A靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並位移電路板之A靶心至X光CCD影像十字靶標之中心位置點，再執行步驟d).；d).該控制單元判讀B靶心是否進入X光CCD取像範圍內，若為是則執行步驟e).，若為否則該控制單元驅動該機械手臂以電路板A靶心為圓周中心，旋轉電路板之B靶心，直到B靶心進入X光CCD取像範圍內，即執行步驟e).；e).該控制單元計算B靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並以A靶心為圓周中心旋轉電路板，使B靶心旋轉至X光CCD影像十字靶標中心位置點，再執行步驟g).；f).該控制單元計算A、B靶心十字中心與X光CCD影像十字靶標中心位置之偏移量及角度差，並位移電路板之A、B靶心至X光CCD影像十字靶標之中心位置點，再執行步驟g).；g).該控制單元等待執行接續之電路板判定作業。
2. 一種如申請專利範圍第1項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法的送料裝置，包含：該X光打靶機，更設有一置板口，以使該機械手臂置入電路板；一機架，係設置於該X光打靶機之置板口前方，其內緣設有二個作業區域，係由互為相鄰之投料區與NG區所組成；該投料區，設置於該X光打靶機其置板口Y軸向之正前方，係供置入盛裝電路板之台車，且該台車之上方設有一整板平台，使置入之電路板即先行完成整板定位；該NG區，設有一NG平台，係置於該投料區其X軸向之側方；該機械手臂為水平關節機器人，其基座係固設在該機架上，該水平關節機器人之下端設有一真空吸盤，該真空吸盤具有X、Y、Z三個軸向的位移與一水平角度(θ軸)的旋轉功能，且其活動範圍係位於該投料區、NG區與該X光打靶機其置板口的上方；以及該控制單元，係裝設在該機架上，且電性連接該X光打靶機之X光影像模組、該水平關節機器人，並進而驅動其作動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法的送料裝置，其中，該送料裝置的作業步驟包含：a)置板作業，係以人工將電路板置入該台車之整板平台上；b)投板作業，係以人工將盛裝電路板之台車置入該投料區內；c)送板作業，係由該水平關節機器人將位於該台車上方的電路板移置該X光打靶機內；d)對位作業，係由該水平關節機器人配合該X光影像模組進行該電路板靶位自動對位之步驟；e)判定作業，係由該X光影像模組判讀電路板靶心其防呆幾何圖形之靶向是否正 確；f)鑽孔作業(處置作業1)，係由該X光打靶機將靶向正確之電路板進行鑽孔；g)退板作業(處置作業2)，係由該水平關節機器人將靶向不正確或對位失敗之電路板移置該NG平台上存放。
4. 如申請專利範圍第3項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法的送料裝置，其中，更包括一CCD影像感測器，係裝設在該機架上且置於該X光打靶機其影像螢幕Y軸向之正前方，用以取像該X光影像模組之X光CCD影像十字靶標與電路板靶心之影像；且該控制單元更進一步電性連接該CCD影像感測器，而經由該控制單元配合該CCD影像感測器之判讀，亦可執行並達到該對位作業及判定作業的效果。
5. 如申請專利範圍第2項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法的送料裝置，其中，該投料區內更設有一台車感應器與一台車固定裝置。
6. 如申請專利範圍第2項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法的送料裝置，其中，該台車之整板平台上設有橫向與縱向靠位機構，用以靠置及定位該整板平台上方之電路板；而該橫向與縱向靠位機構更進一步個別設有複數支定位桿及用以操作該定位桿滑移之一位移組件。
7. 如申請專利範圍第2項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法的送料裝置，其中，該水平關節機器人更包括一第一轉軸，係裝設在該基座中，一第一旋臂，係樞設在該第一轉軸上並可隨之轉動，一第二轉軸，係裝設在該第一旋臂尾端，一第二旋臂，係樞設在該第二轉軸上並可隨之轉動，一升降軸桿，係裝設在該第二旋臂尾端，一連接塊則設置在該升降軸桿之下端，用以連結該真空吸盤，使該真空吸盤可進行所需水平角度之旋轉。
8. 如申請專利範圍第7項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法 的送料裝置，其中，該連接塊與該真空吸盤之間更設置一緩衝機構，使該水平關節機器人在進行吸板動作時，其升降軸桿可多下降一距離，以確保該真空吸盤能完全與電路板的表面貼平，進而實現完整吸附電路板的效果。
9. 如申請專利範圍第7項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法的送料裝置，其中，更包括雷射測距感測器、紅外線測距感測器、超音波測距感測器之任一形式，其係裝設在該真空吸盤上，且電性連接該控制單元，使其進行送板作業時得以偵測該真空吸盤與該台車之整板平台其最上層電路板之距離，藉以使該控制單元可以提供該水平關節機器人正確的Z軸座標指令。
10. 如申請專利範圍第7項所述之X光打靶機電路板靶位自動對位方法的送料裝置，其中，該真空吸盤係為薄型吸盤裝置，其包括：一下模板、一上蓋板、以及複數個吸嘴；該下模板之外側面設置有複數個裝置孔，內側面則設置有連通各個裝置孔之溝槽，該吸嘴係嵌設於該裝置孔內，該上蓋板設有一貫穿之管孔，其一端與該溝槽相通，另一端則與真空幫浦的管路連通，該上蓋板係鎖附在該下模板之內側面，則該溝槽將形成真空迴路，並使該複數個吸嘴產生強大吸力以吸附電路板，再令該上蓋板結合下模板與吸嘴後連同所吸附之電路板的厚度，小於X光打靶機之置板口高度；藉此，該水平關節機器人吸附電路板將可通過X光打靶機之置板口，進而完成送板作業、對位作業、與退板作業。

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