專利名稱：印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，特別適用于印刷電路板的裝配線上，用以檢知常見或可預(yù)期的組件缺件、歪斜、極性反向、橋接、錫焊量過多或太少等瑕疵現(xiàn)象所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在坊間，不論是印刷電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)、表面黏著設(shè)計(jì)(Surface Mounting Design，簡稱SMD)或表面黏著制程(SurfaceMounting Technology，簡稱SMT)用的檢測(cè)機(jī)，其產(chǎn)品商業(yè)化程度都已經(jīng)相當(dāng)高了。就以表面黏著設(shè)計(jì)(SMD)用的檢測(cè)機(jī)來說，各產(chǎn)品的可檢測(cè)項(xiàng)目已大致相同，而產(chǎn)品的差異則在于速度及某些特殊功能(例如針對(duì)焊點(diǎn)的立體視覺檢測(cè))。茲將目前坊間表面黏著設(shè)計(jì)(SMD)用的檢測(cè)機(jī)臺(tái)特色簡述如下1.檢測(cè)項(xiàng)目坊間的表面黏著設(shè)計(jì)(SMD)檢測(cè)，已發(fā)展了一段不算短的時(shí)間，因此至目前為止，各種機(jī)臺(tái)所能檢測(cè)項(xiàng)目并沒有太大的變化；在組件部分的相關(guān)檢測(cè)項(xiàng)目包括缺件、歪斜、墓碑、極性、移位等。焊點(diǎn)相關(guān)檢測(cè)項(xiàng)目包括钖過多、钖過少、橋接、钖洞、钖腳翹起等。另外在IC文字辨識(shí)上，較傾向于使用光學(xué)特性確認(rèn)(Optical Characteristic Verification，簡稱OCV)而非傳統(tǒng)光學(xué)特性辨識(shí)(Optical Characteristic Recognition，簡稱OCR)，一方面可能因?yàn)榧す饪逃〉慕Y(jié)果文字破碎度太高，另一方面IC刻印的字樣都是可預(yù)期的結(jié)果，因此只要能判斷刻印正確與否即可。
2.移動(dòng)機(jī)構(gòu)坊間表面黏著設(shè)計(jì)(SMD)用檢測(cè)機(jī)臺(tái)上的雙軸載臺(tái)(X-YTable)設(shè)計(jì)，其方式相當(dāng)多樣化，諸如設(shè)計(jì)有負(fù)載電荷耦合器(Charge CoupledDevice，簡稱CCD，或稱圖像視覺器)與光源一起移動(dòng)者，或有設(shè)計(jì)負(fù)載印刷電路板(PCB)移動(dòng)者，也有負(fù)載電荷耦合組件(CCD)沿X軸移動(dòng)及同時(shí)負(fù)載印刷電路板(PCB)沿Y軸移動(dòng)者，但若是以速度為重點(diǎn)的檢測(cè)機(jī)臺(tái)則以印刷電路板(PCB)移動(dòng)為主。
3.取像機(jī)構(gòu)坊間為了能加大表面黏著設(shè)計(jì)(SMD)用檢測(cè)裝置的檢測(cè)范圍，檢測(cè)用的電荷耦合器(CCD)的分辨率也不斷的提升。另外數(shù)字與彩色電荷耦合器(CCD)的應(yīng)用已大量增加；色彩信息對(duì)檢測(cè)效果有一定程度的提升，而數(shù)字電荷耦合器(CCD)所取得的圖像品質(zhì)就比模擬式為佳，也有業(yè)者號(hào)稱其產(chǎn)品的數(shù)字對(duì)焦功能，能夠使檢測(cè)結(jié)果不受到組件高度的影響。
4.光源坊間業(yè)者有將光源系統(tǒng)視為商業(yè)機(jī)密而把光源組跟電荷耦合器(CCD)整個(gè)包起來，不過也有很簡單的只使用白色環(huán)形日光燈的檢測(cè)機(jī)臺(tái)。發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)光源因?yàn)榉€(wěn)定，已成為較多檢測(cè)機(jī)臺(tái)的最佳選擇，但光源形式則有環(huán)形、方形、矩陣配合折射鏡等許多種變化。多數(shù)檢測(cè)機(jī)臺(tái)的光源以均勻照明為主要目的，較少見到切換不同光源以得到更多各式圖像信息者。
在使用可見光的表面黏著設(shè)計(jì)(SMD)的檢測(cè)機(jī)方面，發(fā)展方向乃是以檢測(cè)一般可能發(fā)生的失誤現(xiàn)象為主，并且要求更高的速度及更低的誤判率。且SMD視覺檢測(cè)并不會(huì)使用到太過復(fù)雜的算法，而是以一般常用的基本算法加以適當(dāng)應(yīng)用。
且知坊間現(xiàn)有制造SMT檢測(cè)機(jī)的業(yè)者及其產(chǎn)品功能(如表一所示)，其中公認(rèn)以色列設(shè)計(jì)的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(簡稱AOI)為全世界最強(qiáng)



表一制造SMT檢測(cè)機(jī)的業(yè)者及其產(chǎn)品功能比較發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(簡稱AOI，)與傳統(tǒng)技術(shù)不同之處在于本發(fā)明于系統(tǒng)架構(gòu)的軟件架構(gòu)初始階段，即已規(guī)劃出新穎且與眾不同的三層式架構(gòu)，包括A程序(A-Prog.)、B程序(B-Prog.)及C程序(C-Prog.)，此三層架構(gòu)具有較大的使用彈性，且皆可分別獨(dú)立執(zhí)行，其主要優(yōu)點(diǎn)敘述如下1.A程序(A-Prog.)是供給設(shè)計(jì)端建立標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫，可新增標(biāo)準(zhǔn)組件或修正數(shù)據(jù)庫中已建立標(biāo)準(zhǔn)組件的檢測(cè)參數(shù)。藉此，設(shè)計(jì)端的組件數(shù)據(jù)庫維護(hù)者，可對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)組件設(shè)定可檢測(cè)的瑕疵種類，并針對(duì)各種瑕疵種類選擇檢測(cè)方法。同時(shí)，因?yàn)橛∷㈦娐钒?PCB)上組件的重復(fù)性高，因此各組件只需建立一次標(biāo)準(zhǔn)圖像儲(chǔ)存于A程序(A-Prog.)的標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫，之后便可重復(fù)使用，節(jié)省訓(xùn)練作業(yè)時(shí)間。
2.B程序(B-Prog.)是供給經(jīng)銷或使用端以相當(dāng)直覺的組件框選操作方式，完成檢測(cè)組件位置及檢測(cè)項(xiàng)目的設(shè)定，并可針對(duì)各個(gè)不同的訂單建立該標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)板的檢測(cè)資料，以供線上檢測(cè)程序進(jìn)行整批印刷電路板(PCB)的檢測(cè)。
3.C程序(C-Prog.)是供給使用端在生產(chǎn)線上操作，特別是經(jīng)常要換單生產(chǎn)不同配置(layout)的印刷電路板(PCB)時(shí)，C程序(C-Prog.)在換單時(shí)只要呼叫該印刷電路板(PCB)于B程序(B-Prog.)所完成的檢測(cè)資料，便可立即進(jìn)行整批檢測(cè)。
本發(fā)明可順應(yīng)產(chǎn)業(yè)的變化，包括1.在組件部分；由于半導(dǎo)體制程不斷改良，組件的體積也越來越小，同時(shí)PCB的組件置放密度也提高，本發(fā)明可伴隨著CCD分辨率的提升，而加以克服。另外有部分組件使用新發(fā)展的封裝技術(shù)(如BGA等)，本發(fā)明亦可搭配具穿透性的檢測(cè)技術(shù)(如X-ray)或多鏡頭的立體視覺方案加以解決。
2.在PCB產(chǎn)業(yè)本發(fā)明目前主要發(fā)展方向?yàn)闄z測(cè)PC中使用的主機(jī)板、界面卡等產(chǎn)品，若此類產(chǎn)品未來發(fā)展至飽和停滯狀態(tài)，則檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)仍可應(yīng)用在許多其它以PCB為架構(gòu)的新興產(chǎn)品上，如手機(jī)、PDA等。
3.在晶片封裝業(yè)本發(fā)明的延伸方向?yàn)楦〕叨鹊臋z測(cè)能力，以高倍率鏡頭及線型掃描式攝影機(jī)取像，配合前段發(fā)展成熟的算法，可縮短整體開發(fā)時(shí)程，快速建立適合晶片封裝業(yè)(BGA，wire bonding)的檢測(cè)機(jī)臺(tái)。
此外，本發(fā)明的發(fā)展目標(biāo)，是期望能取代人工目視檢測(cè)，并且加強(qiáng)檢測(cè)的品質(zhì)和速度。而一個(gè)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)能否成功，最重要的關(guān)鍵部分在于檢測(cè)算法的開發(fā)。檢測(cè)算法的目的在于針對(duì)不同組件的檢測(cè)項(xiàng)目，從檢測(cè)圖像中抽取出具有代表性的特征指針值并設(shè)定適當(dāng)?shù)呐袛喾▌t，以判斷出檢測(cè)目標(biāo)是否為良品或不良品。而好的檢測(cè)算法除了需有良好的檢測(cè)效果的外，也要追求最低的演算復(fù)雜度；復(fù)雜度越低則計(jì)算速度越快，而此算法在工業(yè)上的實(shí)用性也大為提高。本發(fā)明所使用的檢測(cè)算法，是先觀察檢測(cè)圖像中的組件特征，以簡潔的算法加以組合應(yīng)用，設(shè)法將圖像特征量化為指針值，再經(jīng)由一定數(shù)量的檢測(cè)圖像(包含良品及不良品)實(shí)驗(yàn)之后，決定良品/不良品的判斷法則。
為了能清楚的獲得組件的圖像特征，還必須有適當(dāng)?shù)墓庠聪到y(tǒng)輔助取像。光源系統(tǒng)的功能不只是提供足夠的照明以取得圖像，更要進(jìn)一步能突顯出組件的特征。光源系統(tǒng)的種類非常多樣，即使是單一種類的光源也可以有許多形式的變化；AOI系統(tǒng)需要有能配合各種檢測(cè)算法的光源系統(tǒng)，才能有良好的檢測(cè)效果。本發(fā)明將同時(shí)設(shè)計(jì)一套互相搭配適用的檢測(cè)算法及可用程控的光源系統(tǒng)，以開發(fā)出適用于檢測(cè)各項(xiàng)不同組件瑕疵的檢測(cè)機(jī)臺(tái)。
本發(fā)明的應(yīng)用范圍及領(lǐng)域包含有(1).CCD精準(zhǔn)移動(dòng)定位(2).檢測(cè)算法及光源系統(tǒng)的自動(dòng)搭配控制(3).PCB上組件如片狀電阻(Resistor)、片狀電容(Capacitor)、小型外引腳集成電路(SOP)和方形扁平封裝集成電路(QFP)的各項(xiàng)瑕疵檢測(cè)，如表二所列 (空格部分表制程中無此缺陷發(fā)生)表二是本發(fā)明可檢測(cè)PCB上的組件種類及其缺陷項(xiàng)目下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)的硬件架構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明在軟件架構(gòu)中建立標(biāo)準(zhǔn)組件的A程序的流程圖；圖4是本發(fā)明在軟件架構(gòu)中建立PCB虛擬CCD的參考模板的B1程序流程圖；圖5是本發(fā)明在軟件架構(gòu)中建立檢測(cè)PCB資料的B程序的流程圖；圖6是本發(fā)明軟件架構(gòu)中線上檢測(cè)用C程序的流程圖；圖7是本發(fā)明軟件架構(gòu)中檢視PCB瑕疵資料的D程序流程圖；圖8是本發(fā)明實(shí)務(wù)辨識(shí)中的線上自動(dòng)定位流程圖；圖9是本發(fā)明實(shí)務(wù)辨識(shí)中以離線虛擬參考模板圖像的示意圖；圖10是本發(fā)明檢測(cè)方法中設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)特征值的流程概念圖；圖11是本發(fā)明的IC腳橋接瑕疵的正投影圖；圖12是本發(fā)明的元件正投影處理結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明開發(fā)了適用于PCB裝配線上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，以生產(chǎn)線上常見或可預(yù)期的瑕疵實(shí)務(wù)辨識(shí)為設(shè)計(jì)考量重點(diǎn)，茲將分別以檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)務(wù)辨識(shí)及分類檢測(cè)方法等三單元，逐一說明如下(一)、檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)單元檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)分為硬件架構(gòu)與軟件架構(gòu)控制的設(shè)計(jì)，將分別以離線作業(yè)及聯(lián)機(jī)操作兩實(shí)施部份來探討，其中該離線作業(yè)；是指檢測(cè)系統(tǒng)以不影響生產(chǎn)線的生產(chǎn)力為準(zhǔn)，于成本考量之下，僅以一部PC為作業(yè)環(huán)境即可供給所需的信息；并以建立組件的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)值及相關(guān)環(huán)境參數(shù)為主要功能，故又稱為訓(xùn)練(Training)作業(yè)。
該聯(lián)機(jī)操作；是指檢測(cè)系統(tǒng)以輔助生產(chǎn)線上品質(zhì)管制為準(zhǔn)，以檢測(cè)待測(cè)組件的瑕疵狀態(tài)為主要功能，故又稱為檢測(cè)(Inspection)作業(yè)。
該硬件架構(gòu)(如圖1所示)；包括有一雙軸載臺(tái)10(X-Y Table)，是負(fù)載圖像視覺器11(CCD)及LED環(huán)型光源12(Ring LED Light)，并由驅(qū)動(dòng)控制器13(Driver Controller)控制移動(dòng)至使用者指定的印刷電路板16(PCB)置放位置；其中，該圖像視覺器11(CCD)，為取像用，經(jīng)由圖像擷取卡14(Frame Grabber)將模擬圖像訊號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字圖像訊號(hào)。
該LED環(huán)型光源12(Ring LED Light)是經(jīng)由數(shù)字轉(zhuǎn)換模擬訊號(hào)控制器15(Digital/Analog Converter)控制，依不同檢測(cè)項(xiàng)目需求，提供適當(dāng)?shù)墓庠凑彰鞣绞剑纯捎沙炭禺a(chǎn)生多種的光源組合。
上述驅(qū)動(dòng)控制器13、圖像擷取卡(14以及數(shù)字轉(zhuǎn)換模擬訊號(hào)控制器15均可透過一部個(gè)人計(jì)算機(jī)17做為作業(yè)平臺(tái)而加以控制。
依據(jù)上述硬件架構(gòu)，于離線訓(xùn)練階段時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板(PCB)是以手動(dòng)方式加載檢測(cè)載臺(tái)；于線上檢測(cè)階段，當(dāng)一張PCB檢測(cè)結(jié)束，系統(tǒng)會(huì)下達(dá)更換PCB的訊號(hào)，停止所有檢測(cè)動(dòng)作，直至更換一張待測(cè)PCB，繼續(xù)下達(dá)檢測(cè)指令，然后開始檢測(cè)。
該軟件架構(gòu)(如圖2所示)；是于PCB檢測(cè)系統(tǒng)，建立標(biāo)準(zhǔn)組件及建立檢測(cè)一張PCB資料等動(dòng)作中，考量實(shí)務(wù)辨識(shí)的離線作業(yè)，為不使離線訓(xùn)練動(dòng)作影響生產(chǎn)線的作業(yè)，本發(fā)明設(shè)計(jì)虛擬CCD(Virtual CCD)的概念來輔助及改善軟件離線作業(yè)的操作。包括I、建立標(biāo)準(zhǔn)組件的A程序(A-Prog.)主要功能為提供設(shè)計(jì)端建立標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫(A01至A05)，可新增標(biāo)準(zhǔn)組件或修正數(shù)據(jù)庫中已建立標(biāo)準(zhǔn)組件的檢測(cè)參數(shù)。
設(shè)計(jì)端的組件數(shù)據(jù)庫的維護(hù)者，可在上述標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫[(A01至A05]，*.cop)中，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)組件的瑕疵種類21，針對(duì)各種瑕疵種類選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)算法22，建立取得標(biāo)準(zhǔn)組件的圖像資料23，并建立檢測(cè)時(shí)所需參數(shù)24等數(shù)據(jù)流(如圖3所示)，藉以儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)組件資料2(*.cop)(即標(biāo)準(zhǔn)組件特征值)。
II、建立PCB虛擬CCD資料B10(如圖2)的B1程序(B1-Prog)主要功能為建立一儲(chǔ)存整張標(biāo)準(zhǔn)PCB信息，以虛擬CCD的概念所建立的參考模板(Reference Template)資料B15，包括設(shè)定PCB信息B11、設(shè)定移動(dòng)雙軸載臺(tái)10至固定位置B12的資料、選擇圖像結(jié)合方法B13的資料等，所結(jié)合的圖像B14可供給離線作業(yè)程序仿真真實(shí)CCD擷取圖像的動(dòng)作(如圖4所示)。
III、建立檢測(cè)PCB資料的B程序[如圖2，(B-Prog.)]主要功能為建立一張標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)板資料B2并產(chǎn)出訓(xùn)練資料B20，以供經(jīng)銷或使用端以線上檢測(cè)程序進(jìn)行整批檢測(cè)。使用者可從上述標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫(A01至A05)中選擇標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)板上的待測(cè)組件B21并讀取虛擬CCD資料B10(如圖2所示)，并建立自動(dòng)定位資料B23及建立或選擇標(biāo)準(zhǔn)組件B24，同時(shí)選擇組件檢測(cè)項(xiàng)目B22，并移動(dòng)雙軸載臺(tái)記錄組件位置B25(如圖5所示)。藉此B程序可方便對(duì)新接單生產(chǎn)的PCB進(jìn)行快速的調(diào)整檢測(cè)項(xiàng)目。
IV、線上檢測(cè)的C程序[如圖2，(C-Prog.)]主要功能是利用B程序的訓(xùn)練資料B20(*.trn)檔案(如圖5)，來進(jìn)行整批待測(cè)PCB C10的檢驗(yàn)，取得每張PCB檢測(cè)結(jié)果資料C11(*.inp)與瑕疵資料C12、C15(*.fut)。
另參見圖6所示，可更進(jìn)一步得知C程序的實(shí)施流程，包括先讀取上述訓(xùn)練數(shù)據(jù)B20，并加載整批待測(cè)PCB C10，使各個(gè)PCB自動(dòng)定位C16，而后對(duì)待測(cè)PCB進(jìn)行檢測(cè)C17，以便讀取上述每張PCB檢測(cè)結(jié)果資料C11(*.inp)與瑕疵資料C12(*.fut)。
V、檢視PCB瑕疵資料的D程序[如圖2，(D-Prog，)]主要功能是可將上述C程序所產(chǎn)生每片PCB的瑕庇資料C12，利用D程序來指出瑕疵處(D0)，包括瑕疵組件位置D01與瑕疵類別D02，以供修復(fù)(如圖7所示)。
在圖7中，可見悉執(zhí)行D程序時(shí)，會(huì)讀取上述虛擬CCD資料B10與讀取瑕疵資料C12的檔案，并在計(jì)算機(jī)顯示器18中揭示出各PCB上的瑕疵組件位置D01與瑕疵類別D02。
(二)、實(shí)務(wù)辨識(shí)單元在本發(fā)明上述軟件架構(gòu)中，考量生產(chǎn)線上PCB自動(dòng)定位以及離線虛擬CCD所分別建立的參考模板，兩者皆采用圖形比對(duì)Pattern Matching法或正規(guī)化相關(guān)系數(shù)法(Normalized correlation coefficient)，說明如下(I)線上(On-Line)的PCB自動(dòng)定位；是于線上檢測(cè)每張PCB時(shí)，因可能受輸送機(jī)外在因素影響迫使PCB無法每次均到達(dá)正確定位，其后續(xù)檢測(cè)作業(yè)可能因此受影響而造成判斷錯(cuò)誤，故設(shè)計(jì)此自動(dòng)定位法。
使用PCB自動(dòng)定位于離線訓(xùn)練作業(yè)及線上檢測(cè)作業(yè)的時(shí)機(jī)與流程(如圖8所示)，茲說明如下[a].利用B程序在離線訓(xùn)練作業(yè)(Training)建立標(biāo)準(zhǔn)PCB時(shí)，先框選記錄PCB定位特征B3，并記錄PCB上組件的特征相關(guān)位置B4。該特征相關(guān)位置(B4包括有圖像相對(duì)于雙軸載臺(tái)10的位置，以及定位特征B3相對(duì)于圖像的位置。
.利用C程序檢測(cè)每張PCB前，會(huì)依先前設(shè)定的定位特征B3，自動(dòng)計(jì)算因輸送機(jī)或定位機(jī)構(gòu)所造成雙軸載臺(tái)10的X軸或(及)Y軸偏移量，并于移動(dòng)雙軸載臺(tái)10時(shí)，針對(duì)該P(yáng)CB的X或(及)Y軸偏移量進(jìn)行補(bǔ)正校準(zhǔn)定位。
上述X或(及)Y軸偏移量是由B程序的定位特征B3中，利用圖形比對(duì)(Pattern Matching)法進(jìn)行搜尋C2，找出于待測(cè)PCB上的可能位置，并比較位置坐標(biāo)C3，即是將待測(cè)PCB上的可能位置使與離線訓(xùn)練作業(yè)(Training)時(shí)記錄的特征相關(guān)位置B4進(jìn)行比較；當(dāng)發(fā)生偏移時(shí)，兩者差異量即為X或(及)Y軸的偏移量，此時(shí)應(yīng)修正CCD位置C4至正確處，以利于移動(dòng)CCD C5至PCB上方進(jìn)行檢測(cè)C17。
(II)以離線(Off-Line)的虛擬CCD建立PCB參考模板；虛擬CCD所提供為不失真、與真實(shí)CCD相同放大倍率的參考模板B15。本發(fā)明中CCD放大倍率為640x480/23x17(像素(pixels)/mm2)，一張PCB(23×20cm2)全部圖像約6400×6300像素(pixels)。虛擬CCD功能即為仿真真實(shí)CCD，使其能建立整張PCB參考模板B15。虛擬CCD目前于本發(fā)明中為B1程序產(chǎn)生(如圖4所示)，B程序及D程序離線作業(yè)軟件所運(yùn)用。虛擬CCD所建立的參考模板B15的圖像產(chǎn)生，不論雙軸載臺(tái)10于X軸或Y軸運(yùn)動(dòng)，處理概略步驟如下(如圖7所示)(a)將雙軸載臺(tái)上的CCD移動(dòng)固定距離40，產(chǎn)生移動(dòng)前的第一張圖像與移動(dòng)后的第二張圖像；該固定距離40約為圖像長寬的1/3(預(yù)期的重疊區(qū)域)。
(b)同一CCD位置僅固定使用同一種光源作為判斷處理圖像。
(c)圖像重疊區(qū)域43為數(shù)值分析的區(qū)域。
(d)經(jīng)由運(yùn)算取得第一張圖像41與第二張圖像42的重疊區(qū)域43，從第二張圖像42中切除。
欲切除重疊圖像，本發(fā)明利用第一張圖像41上的重疊區(qū)域43為圖形比對(duì)(Pattern Matching)法的辨識(shí)模版，并于第二張圖像42上搜尋相似區(qū)域，以從第二張圖像42上切除。
(三)、分類檢測(cè)單元在本發(fā)明中分類檢測(cè)方法又可稱為瑕疵分類算法，主要是分為離線(或稱訓(xùn)練)作業(yè)及線上(或稱檢測(cè))作業(yè)兩大部分進(jìn)行。
于離線作業(yè)時(shí)，是先由A程序的標(biāo)準(zhǔn)組件資料中擷取標(biāo)準(zhǔn)組件特征值50，并設(shè)定檢測(cè)框51，以利于聯(lián)機(jī)操作進(jìn)行測(cè)試52時(shí)，比較或比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)組件和待測(cè)組件的相關(guān)特征值，而將合格的組件特征值儲(chǔ)存5(如圖10所示)。
1.電容的缺件、歪斜檢測(cè)處理模型；是于PCB上的電容缺件取其灰階圖像時(shí)，呈現(xiàn)兩種狀況(A)PCB上電容缺件時(shí)，組件位置不含電路及2PCB上電容缺件時(shí)，組件垂直中心位置含電路通過。電容存在于PCB上的標(biāo)準(zhǔn)組件。
于實(shí)務(wù)檢測(cè)中，PCB上的組件是容許些微偏移的狀況，并非瑕疵，故本發(fā)明擬于第一階段使用Pattern Matching法取得正確組件的位置，第二階段再提出算法判斷是否缺件(或錯(cuò)件)。
第一階段-圖形比對(duì)(Pattern Matching)法-取得正確組件的位置。圖形比對(duì)法的允收(Acceptance)閾值設(shè)定并無一定的標(biāo)準(zhǔn)，故本發(fā)明擬先采用較低的允收(Acceptance)閾值，使圖形比對(duì)法的結(jié)果包含(A)正確組件、(B)缺件誤判及(C)錯(cuò)件誤判等狀況，再以標(biāo)準(zhǔn)組件與誤判區(qū)塊的特征差異進(jìn)行分類篩選。第二階段再提出算法來判斷電容是否缺件。為方便說明，以下稱的為黑塊比率(Black Percentage)法。
第二階段-黑塊比率(Black Percentage)法-判斷電容是否缺件。本方法擬利用適當(dāng)?shù)墓庠凑彰鳎斐呻娙荼旧硖卣髋c印刷電路板(PCB)上缺件或錯(cuò)件圖像特征的差異。圖形比對(duì)找到的相似組件為例，觀察組件區(qū)塊的灰階度分布圖(如表三所示)，表三中含有一虛線，可明顯分辨出，標(biāo)準(zhǔn)組件01的灰階度分布圖于虛線左側(cè)并未含有任何像素(pixel)圖素，其余為誤判組件02、03、04的灰階分布圖于虛線左側(cè)則含有圖像圖素。
表三誤判組件與標(biāo)準(zhǔn)組件灰階度分布圖表2.橋接(短路)檢測(cè)處理模型；橋接瑕疵現(xiàn)象僅出現(xiàn)于具有IC腳的組件上，如圖十三為有橋接瑕疵的方形扁平封裝集成電路(QFP)IC腳放大圖。
考量實(shí)務(wù)上因檢測(cè)錫腳區(qū)域范圍，可能由于離線訓(xùn)練作業(yè)時(shí)人工框選檢測(cè)區(qū)域時(shí)偏移、線上檢測(cè)作業(yè)時(shí)PCB于容忍范圍內(nèi)些微偏移或組件于容忍范圍內(nèi)些微偏移的困擾；若框選檢測(cè)區(qū)域時(shí)就已經(jīng)發(fā)生不正確的動(dòng)作，后續(xù)算法會(huì)因檢測(cè)起點(diǎn)及判定檢測(cè)點(diǎn)位置的偏移，造成無法正確判斷檢測(cè)的結(jié)果。
本發(fā)明擬以搜索檢測(cè)區(qū)域中IC腳的方式來解決定位的問題，后續(xù)再配合圖像投影(Image Projection)法來進(jìn)行檢測(cè)，方法說明如下(A)擴(kuò)大檢測(cè)區(qū)域(Inflate region)由于檢測(cè)IC腳的個(gè)數(shù)，為離線訓(xùn)練作業(yè)時(shí)設(shè)定，需透過人工方式告知檢測(cè)區(qū)域位置，為避免人為因素的偏移，于使用者確定檢測(cè)區(qū)域位置時(shí)，以不變動(dòng)檢測(cè)區(qū)域的中心位置，加大原檢測(cè)區(qū)域大小。
(B)斑紋搜尋(Find Stripe)IC腳二值化后呈現(xiàn)黑白相間的斑紋特征，并以斑紋搜尋法(Find Stripe method)來進(jìn)行定位的動(dòng)作。由于IC腳的間會(huì)有隱藏底板電路的狀況，電路會(huì)受兩側(cè)IC腳的高度影響，造成所接收的光源明亮度降低，故可以使用二值化方式加以消除；但部分IC腳列中，如第一只IC腳側(cè)亦可能含有底板電路線，為保持IC腳的顯著特征，并不擬以二值化方法將的完全消除，因第一只IC腳所接受的光源明亮度比經(jīng)過IC腳間的底板電路為高。
考量實(shí)務(wù)辨識(shí)，斑紋搜尋(Find Stripe)法將以”黑-白-黑”相間的斑紋標(biāo)記，于擴(kuò)大檢測(cè)區(qū)域(Inflate region)中推估大約第二只IC腳出現(xiàn)的位置為斑紋搜尋(Find Stripe)比對(duì)區(qū)域的起點(diǎn)，搜尋出正確第二只IC腳的位置，由已知的IC腳寬度可推得第一只IC腳的定位位置，并可求得正確的檢測(cè)區(qū)域。
(C)圖像投影(Image Projection)法；其算法如下(a)框選檢測(cè)區(qū)域；(b)圖像二值化處理；(c)圖像正投影處理，取得灰階度累計(jì)；(d)數(shù)值分析設(shè)定檢測(cè)起點(diǎn)、IC腳的間距、IC腳的寬度，IC腳數(shù)，則可計(jì)算出IC腳正確位置，若IC腳間二值化灰階度的累計(jì)值過高，則判定該處發(fā)生橋接瑕疵(如圖11所示)。
3.極性反向檢測(cè)處理模型；本發(fā)明將探討的PCB組件(包括SOP及QFP)中，極性表示分為條狀極性及孔狀極性。極性反向現(xiàn)象在組件上并無外型瑕疵發(fā)生，主要因組件置放位置反向?qū)е陆M件功能喪失，因此組件上會(huì)以標(biāo)記標(biāo)明極性方向，而可以利用這個(gè)標(biāo)記找出極性的位置。本節(jié)分別說明條狀極性的檢測(cè)模型及孔狀極性的檢測(cè)模型。
(A)條狀極性檢測(cè)模型；待測(cè)組件本體中主要包含了組件序號(hào)及組件極性兩種信息，先利用二值化處理將此信息與背景分離。由于組件序號(hào)與極性的灰階程度相同，因此需要進(jìn)一步分離這兩類信息；所有條狀極性標(biāo)記的位置，都是在組件本體的末端，因此根據(jù)這個(gè)與位置有關(guān)的特性，先以檢測(cè)框設(shè)定組件本體的位置，對(duì)檢測(cè)框內(nèi)的圖像以正投影法處理，得到圖12的結(jié)果，正投影處理可以將二維圖像資料轉(zhuǎn)換為一維數(shù)組的數(shù)值資料，進(jìn)一步利用此數(shù)值數(shù)據(jù)取其最大值的位置，即可得知極性條在組件上的位置。
(B)孔狀極性檢測(cè)模型；大多數(shù)QFP組件皆以凹陷的圓孔表示極性位置，其極性圓孔凹陷的程度及孔徑大小會(huì)隨著不同型號(hào)的QFP組件而有所改變。
極性孔經(jīng)側(cè)向光的照射，在圓孔周圍會(huì)出現(xiàn)白色環(huán)型光圈，因此本發(fā)明擬利用此側(cè)光所形成的反射特性，并使用圖像處理中的形態(tài)處理法(Morphology)強(qiáng)化所需的光環(huán)信息，進(jìn)一步判斷出極性孔的位置。方法介紹如下(a)二值化處理對(duì)于極性檢測(cè)而言，需要從圖像中取得的信息是極性圓孔的有無，因此一張灰階圖像可以先利用二值化的方式將不需要的灰階值移除。經(jīng)過二值化后，可稍微將環(huán)型光圈與背景分離，但仍有部分噪聲參雜其中，須進(jìn)一步以形態(tài)處理運(yùn)算消除噪聲。
(b)形態(tài)處理在形態(tài)處理的應(yīng)用上，我們常設(shè)計(jì)一個(gè)合適的矩陣并應(yīng)用特定的運(yùn)算法于待處理的圖形上以消除或加強(qiáng)某些訊號(hào)。本發(fā)明擬采用圖像侵蝕(Erosion)運(yùn)算法來消除噪聲，以圖像膨脹(Dilation)運(yùn)算法來加強(qiáng)訊號(hào)。如此可以成功的保留大部分環(huán)型光圈訊號(hào)，并消除主要噪聲。
(c)顆粒處理由于QFP組件本體表面光滑，在側(cè)光取像時(shí)只有凹陷的極性孔位置會(huì)出現(xiàn)反光的現(xiàn)象，本發(fā)明擬使用顆粒處理(Blob process)計(jì)算其圖像中的白點(diǎn)顆粒所占的像素(pixel)個(gè)數(shù)，即顆粒面積(Blob Area)，作為檢測(cè)區(qū)域是否有極性孔出現(xiàn)的依據(jù)。
(d)數(shù)值分析顆粒面積可作為標(biāo)準(zhǔn)件的檢測(cè)參數(shù)值，然而此顆粒面積除了處理后的環(huán)型光圈面積外，尚包含了未完全移除的噪聲。因此在圓孔型極性檢測(cè)的檢測(cè)參數(shù)值設(shè)計(jì)上，應(yīng)將計(jì)算后的總顆粒面積乘上一個(gè)權(quán)數(shù)，以濾除噪聲所占的顆粒面積，而權(quán)數(shù)值的設(shè)定則須進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)才能決定。當(dāng)待測(cè)件經(jīng)處理后得到的顆粒面積小于檢測(cè)參數(shù)值，則便可判定其為極性反向的瑕疵狀況。
4.錫焊量的檢測(cè)模型；PCB上的QFP組件于SMT制程中可能產(chǎn)生錫量過多、錫量太少的次級(jí)瑕疵。于PCB上QFP錫量正常的錫焊點(diǎn)，取其灰階圖像。其檢測(cè)方法簡要說明如下(A)設(shè)錫腳間距D，錫腳寬度W，利用圖像切割的方法，將包含N支錫腳的QFP組件，以S為起點(diǎn)，每隔(D+W)×i，(0≤i＜N，ie整數(shù))即切割出錫焊點(diǎn)圖像。
(B)利用上述(A)項(xiàng)所切割出的錫焊點(diǎn)圖像，計(jì)算出下列的參數(shù)值。
令Ui為上層光源環(huán)境下錫焊點(diǎn)的灰階度平均值，(0≤i＜N，i∈整數(shù))Li為下層光源環(huán)境下錫焊點(diǎn)的灰階度平均值，(0≤i＜N，i∈整數(shù))μ1:Σi=0N-1Ui/N]]>μ2:Σi=0N-1Li/N]]>v1:(Σi=0N-1Ui2/N)-μ12]]>v2:(Σi=0N-1Li2/N)-μ22]]>(C)利用上下層光源，計(jì)算出錫焊點(diǎn)灰階度平均值，再運(yùn)用視覺處理中的分類法(Classfication)將正常錫量、錫量過多與錫量太少錫焊點(diǎn)區(qū)隔出來。
茲再闡述本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例如下本發(fā)明發(fā)展的檢測(cè)系統(tǒng)考量了實(shí)際生產(chǎn)線上的需求，程序設(shè)計(jì)包含三層式架構(gòu)(A、B及C程序)、虛擬CCD(B1程序)及檢測(cè)結(jié)果報(bào)表輸出(D程序)，本實(shí)例將依此架構(gòu)及前述的檢測(cè)方法，以一PCB實(shí)例完整說明本系統(tǒng)操作流程，本例欲檢測(cè)組件包括片狀電阻、片狀電容及方形扁平封裝集成電路(QFP)共78個(gè)組件。
(A)建立標(biāo)準(zhǔn)組件的A程序(A-Prog.)首先在A程序中建立標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫，步驟為將CCD移動(dòng)至欲檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)組件后，框選標(biāo)準(zhǔn)組件圖像，并設(shè)定各組件檢測(cè)項(xiàng)目以及其檢測(cè)算法。
(B)建立PCB虛擬CCD資料的B1程序(B1-Prog.)此處設(shè)定PCB長225mm、寬230mm及CCD拍攝圖像所需移動(dòng)距離(如圖34的B1-Prog操作畫面所示)，執(zhí)行時(shí)CCD會(huì)自動(dòng)依序拍攝PCB的子圖像，并且將所有的子圖像結(jié)合為一整張完整的標(biāo)準(zhǔn)PCB信息，以建立參考模板(Reference Template)，供離線作業(yè)程序仿真真實(shí)CCD擷取圖像的動(dòng)作。結(jié)合完成的完整PCB圖像。
(C)建立檢測(cè)PCB資料的B程序(B-Prog.)利用B1-Prog所結(jié)合的圖像離線瀏覽PCB，框選組件于PCB上的位置，框選時(shí)可將檢測(cè)范圍稍微加大以便搜尋組件位置，自A-Prog所完成的標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫中選取相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組件，并選取欲檢測(cè)的項(xiàng)目。
(D)線上檢測(cè)程序的C程序(C-Prog.)利用B-Prog產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)版資料文件，來進(jìn)行整批待測(cè)PCB的檢驗(yàn)，并產(chǎn)出每張PCB的檢測(cè)資料與瑕疵信息。
(E)檢視PCB瑕疵資料的D程序(D-Prog.)利用C-Prog產(chǎn)生的瑕庇信息，來指示瑕疵組件的位置及瑕疵類別。。
本發(fā)明所提供的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(AOI)具備有下列的優(yōu)點(diǎn)1.品質(zhì)一致性機(jī)器不因人為的因素，如精神狀態(tài)、偷懶、疏忽、疲累等，造成品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一致，而讓品質(zhì)不良的產(chǎn)品過關(guān)出廠。
2.提高判斷能力有些缺陷如SMT的空焊、錫橋、錫珠等，肉眼并無法確實(shí)找出，AOI系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)間不但短，對(duì)于此類的瑕疵具有較高判斷力，并且不會(huì)有所遺漏。
3.實(shí)時(shí)反應(yīng)AOI配合統(tǒng)計(jì)制程管制(SPC)的功能，可快速回饋所搜集的不良品的相關(guān)信息，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)制程問題并調(diào)整機(jī)臺(tái)參數(shù)，以維護(hù)制程穩(wěn)定性，減少不良品所造成的損失。
4.減少不經(jīng)意的傷害AOI系統(tǒng)為非接觸式檢測(cè)系統(tǒng)，可減少或消除手部接觸產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，以避免靜電、手紋等對(duì)產(chǎn)品的傷害。
綜上所述，本發(fā)明印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(AOI)的發(fā)展，不但可以降低生產(chǎn)成本、提高檢測(cè)速度及減少誤判率，并且可以做到全數(shù)檢驗(yàn)的層次，其效率、效能及品質(zhì)的一致性遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的人工檢測(cè)，而現(xiàn)況中，顧客也漸漸將AOI視為產(chǎn)品品質(zhì)的基本要求，因此國內(nèi)產(chǎn)業(yè)若要增加產(chǎn)品競(jìng)爭力，發(fā)展AOI并快速導(dǎo)入相信是必然的趨勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，包括有一系統(tǒng)架構(gòu)、一實(shí)務(wù)辨識(shí)以及一分類檢測(cè)等三單元；該系統(tǒng)架構(gòu)單元建立有硬件架構(gòu)與軟件架構(gòu)，供使用者在離線與聯(lián)機(jī)操作時(shí)執(zhí)行實(shí)務(wù)辨識(shí)與分類檢測(cè)單元；該離線作業(yè)是建立印刷電路板上待測(cè)組件的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)值及相關(guān)環(huán)境參數(shù)；該聯(lián)機(jī)操作是執(zhí)行檢測(cè)印刷電路板上待測(cè)組件的瑕疵狀態(tài)；其特征為該硬件架構(gòu)包含利用至少一部個(gè)人計(jì)算機(jī)做為作業(yè)平臺(tái)，用以控制一雙軸載臺(tái)(X-Y Table)載置圖像視覺器(CCD)與LED環(huán)型光源(Ring LED Light)，移動(dòng)至指定的印刷電路板(PCB)置放位置，自動(dòng)定位印刷電路板(PCB)，并擷取圖像至計(jì)算機(jī)；該軟件架構(gòu)儲(chǔ)存于上述硬件架構(gòu)的個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)；該軟件架構(gòu)包含有建立標(biāo)準(zhǔn)組件的A程序(A-Prog.)，具有標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫，供使用者設(shè)定、修改及儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)組件資料；建立PCB虛擬CCD資料的B1程序(B1-Prog)，是建立參考模板(ReferenceTemplate)，所結(jié)合的圖像可供給離線作業(yè)程序仿真真實(shí)CCD擷取圖像的動(dòng)作；建立檢測(cè)PCB資料的B程序(B-Prog.)，是依據(jù)上述A程序的標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫以及B1程序的虛擬CCD資料，建立標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)板資料及產(chǎn)出訓(xùn)練資料，以供聯(lián)機(jī)操作時(shí)分類檢測(cè)各張待測(cè)PCB之用；建立線上檢測(cè)的C程序(C-Prog.)，包括先讀取上述B程序產(chǎn)出的訓(xùn)練資料，并加載整批待測(cè)PCB，使各PCB自動(dòng)定位，而后對(duì)待測(cè)PCB進(jìn)行分類檢測(cè)，并記錄每張PCB檢測(cè)結(jié)果資料與瑕疵資料；建立檢視PCB瑕疵資料的D程序，包括先讀取上述B1程序的虛擬CCD資料，再讀取上述C程序瑕疵資料的檔案后，揭示出各PCB上的瑕疵組件位置與瑕疵類別，并供修復(fù)。
2.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該雙軸載臺(tái)與個(gè)人計(jì)算機(jī)間設(shè)有一驅(qū)動(dòng)控制器(Driver Controller)，用以控制雙軸載臺(tái)的移動(dòng)位置。
3.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該圖像視覺器(CCD)與個(gè)人計(jì)算機(jī)間設(shè)有一圖像擷取卡(Frame Grabber)，將模擬圖像訊號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字圖像訊號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該LED環(huán)型光源與個(gè)人計(jì)算機(jī)間設(shè)有一數(shù)字轉(zhuǎn)換模擬訊號(hào)控制器(Digital/Analog Converter)，能依據(jù)印刷電路板(PCB)的既定檢測(cè)項(xiàng)目而提供既定光源照明。
5.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中圖像視覺器(CCD)與LED環(huán)型光源(Ring LED Light)置放于雙軸載臺(tái)(XY Table)上，藉驅(qū)動(dòng)控制器(Driver Controller)控制移動(dòng)至指定的位置檢測(cè)該印刷電路板(PCB)。
6.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該A程序的標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫供使用者設(shè)定可檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)組件的瑕疵種類。
7.如權(quán)利要求6所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中取得標(biāo)準(zhǔn)組件圖像資料的方式，是將圖像視覺器(CCD)移動(dòng)至欲檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)組件后，框選并擷取標(biāo)準(zhǔn)組件圖像。
8.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該B1程序是設(shè)定印刷電路板(PCB)信息，包括長度及寬度及圖像視覺器(CCD)拍攝時(shí)所需移動(dòng)的距離。
9.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該B1程序可設(shè)定移動(dòng)雙軸載臺(tái)至固定位置的距離數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該B1程序是供離線作業(yè)在執(zhí)行實(shí)務(wù)辨識(shí)以建立參考模板時(shí)，設(shè)定選擇圖像結(jié)合方法的資料，包括(a)將雙軸載臺(tái)上的圖像視覺器(CCD)移動(dòng)固定距離，產(chǎn)生移動(dòng)前的第一張圖像與移動(dòng)后的第二張圖像；(b)同一圖像視覺器(CCD)位置僅固定使用同一種LED環(huán)型光源作為判斷圖像的依據(jù)；(c)圖像重疊區(qū)域?yàn)閿?shù)值分析的區(qū)域；(d)經(jīng)由運(yùn)算取得第一張圖像與第二張圖像的重疊區(qū)域，從第二張圖像中切除。
11.如權(quán)利要求10所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該固定距離約為圖像長寬的1/3。
12.如權(quán)利要求10所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中在切除重疊圖像時(shí)，是利用第一張圖像上的重疊區(qū)域?yàn)閳D形比對(duì)(PatternMatching)法的辨識(shí)模版，并于第二張圖像上搜尋相似區(qū)域，以從第二張圖像上切除。
13.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該B程序是從A程序的標(biāo)準(zhǔn)組件數(shù)據(jù)庫中選擇讀取待測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)組件資料。
14.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該B程序在聯(lián)機(jī)操作選擇讀取所需待測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)組件資料時(shí)，是在實(shí)務(wù)辨識(shí)單元中采用圖形比對(duì)(Pattern Matching)法，先框選記錄印刷電路板(PCB)的定位特征，并記錄印刷電路板(PCB)上組件的特征相關(guān)位置，藉以搜尋出雙軸載臺(tái)的X軸或(及)Y軸偏移量，供移動(dòng)雙軸載臺(tái)時(shí)能補(bǔ)正該偏移量，以利校準(zhǔn)定位并建立印刷電路板(PCB)自動(dòng)定位數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求14所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該印刷電路板(PCB)上組件的特征相關(guān)位置，包括有圖像相對(duì)于雙軸載臺(tái)的位置以及定位特征相對(duì)于圖像的位置。
16.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該B程序是能讀取B1程序的虛擬CCD資料。
17.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該B程序是能選擇組件檢測(cè)項(xiàng)目。
18.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該實(shí)務(wù)辨識(shí)中另可采用正規(guī)化相關(guān)系數(shù)法(Normalized correlationcoefficient)，在聯(lián)機(jī)操作時(shí)建立印刷電路板(PCB)的自動(dòng)定位資料，及離線作業(yè)時(shí)建立參考模板。
19.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中在執(zhí)行分類檢測(cè)的離線作業(yè)時(shí)，是先由A程序的標(biāo)準(zhǔn)組件資料中擷取標(biāo)準(zhǔn)組件特征值，并于B程序設(shè)定檢測(cè)框，以利于聯(lián)機(jī)操作進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，比較或比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)組件和待測(cè)組件的相關(guān)特征值。
20.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中在執(zhí)行分類檢測(cè)中，當(dāng)待測(cè)組件為印刷電路板(PCB)上的電容時(shí)，是于第一階段采用圖形比對(duì)(Pattern Matching)法取得待測(cè)組件的正確位置，并于第二階段提出算法判斷印刷電路板(PCB)上電容是否缺件或錯(cuò)件。
21.如權(quán)利要求20所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該圖形比對(duì)(Pattern Matching)法是采用較低的允收(Acceptance)閾值，取得包含正確組件、缺件誤判及錯(cuò)件誤判等狀況區(qū)塊，再以標(biāo)準(zhǔn)組件與誤判區(qū)塊的特征差異進(jìn)行分類篩選。
22.如權(quán)利要求20所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該算法是為黑塊比率(Black Percentage)法，是利用既定恰當(dāng)?shù)墓庠凑彰鳎斐呻娙荼旧硖卣髋c印刷電路板(PCB)上缺件或錯(cuò)件圖像特征的差異，以判斷電容是否缺件。
23.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中在執(zhí)行分類檢測(cè)中，當(dāng)待測(cè)組件為印刷電路板(PCB)上具有IC腳的組件時(shí)，是先以搜索檢測(cè)區(qū)域中IC腳的方式，再配合圖像投影(Image Projection)法來進(jìn)行檢測(cè)。
24.如權(quán)利要求23所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該搜索方式是以不變動(dòng)檢測(cè)區(qū)域的中心位置，進(jìn)行擴(kuò)大檢測(cè)區(qū)域(Inflateregion)的搜尋。
25.如權(quán)利要求23所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該搜索方式是以IC腳二值化后呈現(xiàn)黑白相間的斑紋特征，而施以斑紋搜尋法(Find Stripe method)來進(jìn)行定位的搜尋。
26.如權(quán)利要求25所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該斑紋搜尋法是以”黑-白-黑”相間的斑紋標(biāo)記，于擴(kuò)大檢測(cè)區(qū)域中推估大約第二只IC腳出現(xiàn)的位置，作為斑紋搜尋比對(duì)區(qū)域的起點(diǎn)，搜尋出正確第二只IC腳的位置，并由已知的IC腳寬度推知第一只IC腳的定位位置，以取得正確的檢測(cè)區(qū)域。
27.如權(quán)利要求23所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中該搜索方式是為圖像投影(Image Projection)的算法，包括有(1).框選檢測(cè)區(qū)域；(2).圖像二值化處理；(3).圖像正投影處理，取得灰階度累計(jì)；(4).數(shù)值分析；設(shè)定檢測(cè)起點(diǎn)、IC腳的間距、IC腳的寬度，IC腳數(shù)，則可計(jì)算出IC腳正確位置；當(dāng)IC腳間二值化灰階度的累計(jì)值過高，則判定該處發(fā)生橋接瑕疵。
28.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中在執(zhí)行分類檢測(cè)印刷電路板(PCB)上待測(cè)組件的條狀極性的方法為是先利用二值化處理，使組件上標(biāo)示的序號(hào)及極性與背景分離，再以檢測(cè)框設(shè)定組件位置，對(duì)檢測(cè)框內(nèi)組件的二維圖像采用正投影法轉(zhuǎn)換處理成一維數(shù)組數(shù)值數(shù)據(jù)，進(jìn)一步取其數(shù)值數(shù)據(jù)的最大值位置，即為條狀極性位置，藉此檢測(cè)待測(cè)組件上條狀極性標(biāo)示位置是否有誤。
29.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中在執(zhí)行分類檢測(cè)印刷電路板(PCB)上待測(cè)組件的孔狀極性的方法為先利用二值化處理使組件上極性圓孔的環(huán)形光圈與背景分離，進(jìn)一步以形態(tài)處理(Morphology)消除環(huán)形光圈上的圖像噪聲；該形態(tài)處理是采用圖像侵蝕(Erosion)運(yùn)算法來消除環(huán)形光圈上的圖像噪聲，并以圖像膨脹(Dilation)運(yùn)算法來加強(qiáng)環(huán)形光圈的圖像訊號(hào)；并進(jìn)行顆粒處理(Blob process)，是計(jì)算環(huán)形光圈的圖像中白點(diǎn)顆粒所占的像素(Pixel)個(gè)數(shù)，即顆粒面積(Blob Area)，作為檢測(cè)區(qū)域是否有孔狀極性出現(xiàn)的依據(jù)；接續(xù)進(jìn)行數(shù)值分析，是計(jì)算上述像素(Pixel)的總顆粒面積乘上一個(gè)加權(quán)數(shù)，以濾除噪聲所占的顆粒面積，即取得待測(cè)組件的顆粒面積，以判定該待測(cè)組件上的孔狀極性是否為反向的不良品。
30.如權(quán)利要求29所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中當(dāng)取得的待測(cè)組件顆粒面積小于檢測(cè)參數(shù)值時(shí)，即判定該待測(cè)組件上的孔狀極性為反向的不良品。
31.如權(quán)利要求1所述印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，其中在執(zhí)行分類檢測(cè)印刷電路板(PCB)上待測(cè)組件的錫焊量的方法為(1)設(shè)定錫腳間距D及錫腳寬度W，利用圖像切割的方法，將包含N支錫腳的待測(cè)組件，以一起點(diǎn)每隔(D+W)×i距離即切割出錫焊點(diǎn)圖像；(2)利用上述錫焊點(diǎn)圖像，計(jì)算出下列的參數(shù)值令Ui為上層光源環(huán)境下錫焊點(diǎn)的灰階度平均值，(0≤i＜N，i∈整數(shù))；令Li為下層光源環(huán)境下錫焊點(diǎn)的灰階度平均值，(0≤i＜N，i∈整數(shù))；μ1:Σi=0N-1Ui/N]]>μ2:Σi=0N-1Li/N]]>v1:(Σi=0N-1Ui2/N)-μ12]]>v2:(Σi=0N-1Li2/N)-μ22]]>(3)利用上層光源及下層光源計(jì)算出錫焊點(diǎn)灰階度平均值，再運(yùn)用視覺處理中的分類法(Classfication)將正常錫量、錫量過多與錫量太少錫焊點(diǎn)區(qū)隔出來。
全文摘要
一種印刷電路板上瑕疵組件的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，包括有執(zhí)行系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)務(wù)辨識(shí)及分類檢測(cè)等三單元；該系統(tǒng)架構(gòu)單元是建立有軟、硬件架構(gòu)，藉硬件架構(gòu)自動(dòng)定位印刷電路板，并擷取圖像至計(jì)算機(jī)，再藉軟件架構(gòu)建立標(biāo)準(zhǔn)組件、虛擬圖像參考模板、標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)板、線上檢測(cè)程序及組件瑕疵等資料，可供離線作業(yè)時(shí)建立組件標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)值及相關(guān)環(huán)境參數(shù)，并供生產(chǎn)聯(lián)機(jī)操作時(shí)檢測(cè)印刷電路板上的組件瑕疵狀態(tài)；該實(shí)務(wù)辨識(shí)單元是利用一圖形比對(duì)法或正規(guī)化相關(guān)系數(shù)法，對(duì)上述系統(tǒng)架構(gòu)中自動(dòng)定位的印刷電路板以及參考模板進(jìn)行辯識(shí)及校準(zhǔn)的運(yùn)作；該分類檢測(cè)單元是將上述經(jīng)過辯識(shí)及校準(zhǔn)的印刷電路板上的組件進(jìn)行分類演算，賴以精準(zhǔn)檢測(cè)取得包括缺件、歪斜、極性反向、橋接、錫焊量過多或太少等瑕疵組件。
文檔編號(hào)G01N21/88GK1504742SQ02153829
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者彭德保 申請(qǐng)人:威光機(jī)械工程股份有限公司