专利名称：使用全反射镜的视觉检查设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用全反射镜的视觉检查设备和方法。
背景技术：
通常，用于将表面贴装器件(SMD)装配在印刷电路板(PCB)等上的表面贴装技术(SMT)包括将表面贴装器件小型化和集成化的技术；和开发用于精确地装配表面贴装器件的精确的装配设备并操作各种装配设备的技术。
就此而论，表面贴装装配线包括如表面贴装机器和视觉检查设备的设备，其中，用于将表面贴装器件贴装在印刷电路板上的表面贴装机器被提供各种以如带、杆和盘的形式从进料器提供的表面贴装器件，将表面贴装器件传送到在印刷电路板上的贴装位置，然后，将该器件安置在印刷电路板上的预定位置上，在该器件的焊接处理完成之前和之后视觉检查设备检查该器件的贴装状态是好还是坏，并且根据通过视觉检查设备获得的结果将印刷电路板传送到下一个处理。
此时，当通过传送器传送完成焊接处理的印刷电路板时，使用传统视觉检查设备的视觉检查方法调整位置调整设备的初始位置，并且在该调整的完成之后当将照明元件照射到印刷电路板上时，通过使用相机拍摄各种器件的焊接位置，在视觉检查设备将焊接位置的照明状态输出到监视器，并且计算它们来检查贴装状态是好还是坏。
然而，现有技术的视觉检查设备和方法具有问题由于为了拍摄在印刷电路板上的不同焊接部分，相机被固定并且印刷电路板被移动或者印刷电路板被固定并且相机被移动，所以每个组件在其驱动时伴随有大负载和在其停止时伴随有严重的振动，从而当在焊接处理之前检查器件的贴装状态时，由于检查设备自身的振动将器件从原始位置分离。此外，因为相机和印刷电路板应该占据可移动空间，所以由于该设备自身的大尺度导致需要宽的安装空间。此外，现有技术具有问题由于相机和检查目标之间的距离是靠近的，所以在测试期间不能够可视地确认检查位置。
另一方面，第340012号韩国登记专利已经提出了“Object inspectionmethod and computer vision system using a movable mirror(使用可移动反射镜的目标检查方法和计算机视觉系统)”。
图1是用于示出现有登记发明的整体结构图，图2是用于示出现有登记发明的操作状态的结构图。
参考图1，由高速电机驱动的X-Y轴可移动反射镜400和500、半反射镜600、和光源700安装在检查区域300和相机200之间。因此，视觉系统捕获关于在检查区域300中的小区域的图像并且高速操作可移动反射镜400和500以获得整个区域的图像，从而完成检查。现有登记发明的视觉系统100使得机械可移动部分非常小以提高检查速度，并且通过使用可移动反射镜来改变光路，从而将机械机构排除在外并且将噪声和震动的产生最小化。
然而，上述的现有登记发明具有如下问题。
首先，由于检查区域300和光源700之间的距离远，所以从光源700发送到检查区域300的光量和从检查区域300发送到相机200的光量的损失较大，与检查区域300和光源700之间的距离的平方成比例。即，发送到相机200的图像的亮度与该距离的平方成反比而下降。尤其，因为由于通过的照明或图像的光量由于其自身特性而损失大约一半导致检查区域300的图像不能够清晰地发送到相机200，所以为了将图像路径和照明路径一致而安装在光路上的半反射镜600不能够完成精确的检查。
其次，如图2所示，由于使用通过使用X-Y轴可移动反射镜400和500来改变光的路径的方法，所以最终照射到检查区域300的光变成倾斜光而非垂直光。尽管当在检查区域300中的目标形成在平面中时，倾斜光没有问题，但当检查在其上贴装了各种具有不同高度的组件的印刷电路板时，由于由每个组件产生的阴影导致不可以获得清晰图像，所以降低了该检查的可靠性。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种使用全反射镜的视觉检查设备和方法，其可以期待视觉操作效率的效果的改进，如不仅快速地执行拍摄位置的变化操作，还通过旋转X轴全反射镜和Y轴全反射镜来改变拍摄位置以将驱动扭矩和振动最小化。
此外，本发明的另一目的在于提供一种使用全反射镜的视觉检查设备和方法，该设备设置有固定直接照明类型照明元件，并且可以通过增加进入相机的光的量来获得检查目标的清晰图像。
此外，本发明的另一目的在于提供一种使用全反射镜的视觉检查设备和方法，其可以通过将直接照明方法应用到检查目标以防止在如在其上贴装不同尺寸的组件的印刷电路板的目标的检查上产生阴影来完成精确检查。
为了完成上述目标，本发明提供了一种使用全反射镜的视觉检查设备，该设备包括板位置控制模块，用于将在其上贴装组件的印刷电路板固定在合适的检查位置上；独立照明单元，安装在板位置控制模块的正上部，并且设置有用于主要照明印刷电路板的主要照明元件；拍摄位置控制模块，安装在独立照明单元的正上部，用于对于在印刷电路板上的请求的位置坐标通过将全反射镜安到X-Y轴电机的轴上来改变反射角；相机，用于获得从拍摄位置控制模块反射的印刷电路板的图像；控制单元，包括运动控制器，用于控制拍摄位置控制模块和板位置控制模块；照明控制器，用于控制独立照明单元的操作；和图像处理器，用于控制相机的操作并且将进入相机的图像转换成数字数据；以及视觉处理单元，用于读取通过相机获得的图像，并且判断该图像是好还是坏。
此外，本发明提供了一种使用全反射镜的视觉检查方法，该方法包括如下步骤通过板位置控制模块将印刷电路板固定在合适的检查位置上；使用独立照明单元来照明印刷电路板；使用安在X-Y轴电机的轴上的全反射镜调整入射角和反射角以将印刷电路板的图像发送到相机；将进入相机的图像转换成数字数据；和读取通过相机获得的图像，并且判断贴装的组件是好还是坏。
以下将结合附图来更加全面地描述本发明优选实施例的这些和其它特点、方面和优点。在这些附图中图1是用于示出现有登记发明的整个结构图；图2是用于示出现有登记发明的操作状态的结构图；图3A是用于示出根据本发明的使用全反射镜的视觉检查设备的整个结构的示意图；图3B是用于示出根据本发明的使用全反射镜的视觉检查设备的图像获得操作的结构图；图4是用于示出在根据本发明的使用全反射镜的视觉检查设备中的独立照明单元的平面图；图5是用于示出根据本发明的使用全反射镜的视觉检查设备的概图；图6是用于示出根据本发明的使用全反射镜的视觉检查方法的流程图；图7A是用于示出根据本发明的使用全反射镜的视觉检查设备的另一个
具体实施例方式
以下，结合附图，本发明的优选实施方式的详细描述将是清楚的。
参考图3A，根据本发明的视觉检查设备1被安装，从而在移动到下一个处理之前，通过前序设备的传送器在表面贴装装配线中完成表面贴装操作的印刷电路板可以完成视觉检查。作为优选实施例，在表面贴装装配线中，在设置有传送器的表面贴装机器和再流焊机器之间或在高速贴装机器和异形贴装(heteromorghy-mounting)机器之间安装该视觉检查设备。由于在现有技术表面贴装装配线中的视觉检查设备被安置在形成于前序/后序设备的传送器之间的死区(dead-space)，所以该视觉检查设备不需要改变其位置，并且可以被使用在独立工作台型中，而不需与前序/后序设备的任何连接。
另一方面，如图3A所示，用于控制印刷电路板在前序/后序设备之间移动的板位置控制模块2是用于将沿着前序设备的传送器移动的印刷电路板固定在合适的检查位置上的传送器结构，通过在其一端和另一端形成倾斜坡面24和25设置有位于比前序/后序设备的传送器更高的位置上的板定位器21。板定位器21设置有第一和第二检测传感器22和23，用于检测印刷电路板的流动和位置；和制动器211，用于通过传感器22和23的检测的值来强制停止印刷电路板。
如上所述，靠近地安装在板定位器21的一端坡面24的第一检测传感器22完成不仅检测从前序设备传送的印刷电路板的流动并停止前序设备的传送器的功能而且还操作安装在板定位器21上的制动器211的功能。另外，第二检测传感器23通过检测是否测试的印刷电路板要被传送到后序设备来完成从前序设备提供要被测试的印刷电路板的功能。因此，在板位置控制模块2上准备了要被测试的印刷电路板(S1)。
独立照明单元3被固定地安装在板位置控制模块2的正上部。如图4所示，独立照明单元3通过围绕通过其中心的视觉通道32的四周排列主要照明元件(LED照明元件或卤素照明元件31)而形成，并且最靠近地安装到板位置控制模块2。因此，独立照明单元3将光照射到在板位置控制模块2上的印刷电路板(PCB)(S2)。
拍摄位置控制模块4位于通过从属照明单元5的中心的视觉通道32的正上部。拍摄位置控制模块4设置有X-Y轴电机41和42，全反射镜411和421被安在该轴上，X-Y轴电机41和42旋转安在该轴上的全反射镜411和412以改变入射角来改变拍摄位置坐标。安在X-Y轴电机41和42的轴上的全反射镜411和421应用银镀膜的反射镜，以完全地反射从印刷电路板进入的光来反射印刷电路板的图像(S3)。
用于获得检查区域的图像的相机6安装在安在X轴电机的全反射镜411的相同水平线上，该相机6连接到包括运动控制器71、照明控制器72和图像处理器73的控制单元7和用于读取图像的视觉处理单元8。
此时，控制单元7的运动控制器71应用电机控制器来控制包括在拍摄位置控制模块4和板位置控制模块2中的电机和输出装置，并且监视本发明的视觉检查设备1的全部输入/输出装置，照明控制器72采用I/O板(单芯片微控制器)和外围电路来调整开-关控制和独立照明单元3的发光强度。
此外，当检查目标的图像通过拍摄位置控制模块4进入相机6时，图像处理器73应用图像抓取器以调整相机6并且周期或非周期地拍摄图像，并且将图像转换成数字数据，从而根据使用来在系统处理器中处理该数字数据(S4)。
如图5所示，组成控制单元7的运动控制器71、照明控制器72和图像处理器73被电地连接到视觉处理单元8以由视觉处理单元8的控制信号操作。
视觉处理单元8根据系统控制程序来完成物理控制如拍摄位置控制、拍摄的图像的处理、照明控制和板位置控制以及检查操作和数据计算操作，其包括输出装置控制器，用于将操作内容和测试的结果输出到监视器；和输入装置控制器，用于由操作员输入各种内容以读取由相机获得的图像来判断贴装的组件是好的还是坏的(S5)。
因此，由于在印刷电路板上顺序地移动检查位置，所以当完成拍摄和检查时，在该检查之后，板位置控制模块2的传送器被操作以将印刷电路板移动到处理中的设备，重复如上所述的视觉检查方法，印刷电路板的检查操作被连续地完成。
与在具有许多空间限制的表面贴装装配线中采用的移动相机或印刷电路板的现有技术方法相比，由于在相机6和印刷电路板的固定的状态下通过旋转拍摄位置控制模块4的全反射镜411和421来改变拍摄位置而能够显著降低该设备自身的体积；由于仅仅全反射镜411和421被旋转所以将移动和停止时的驱动扭矩和振动最小化；由于用于在印刷电路板上移动相同距离的电机的旋转数目相对小在拍摄位置之间的移动操作被快速实现所以完成高速检查；并且由于在检查期间存在小的加到检查目标的振动所以显著地降低由于振动导致的劣等产品。
具体地讲，如图3B所示，通过最靠近地安装到印刷电路板的独立照明单元3来实现固定直接照明方法，以将由于通过如现有技术的半反射镜所产生的光源的光的量减少和图像的光的量减少最小化，并且改进由于照明源和检查目标的长距离所产生的光的量减少，从而通过清楚图像获得提高检查的可靠性。
此外，存在优点通过独立照明单元3将光照射到印刷电路板的上部的各个方向上来防止产生贴装在印刷电路板上的不同尺寸的组件的阴影。
参考图7A到图9，在根据本发明的视觉检查设备1′和视觉检查方法的另一个实施例中，从属照明单元5被安装在相机7和拍摄位置控制模块4之间。从属照明单元5通过次要照明灯(激光照明灯或卤素照明灯)来照明印刷电路板，并且如图7A所示，设置有半反射镜(棱镜或半镀膜反射镜51)，用于透过一部分光，并且反射一部分光以使由次要照明灯52照射的光进入安在位于水平线上的拍摄位置控制模块4的X轴电机41上的全反射镜411(S2′)。
此时，如图8所示，从属照明单元5被连接到照明控制器72以调整开/关控制和发光强度。
此外，拍摄位置控制模块4旋转安在X-Y轴电机41和42的轴上的全反射镜411和421来改变从从属照明单元5照射的光的入射角，从而完成改变照明位置坐标的功能和通过也改变反射角来改变拍摄位置坐标的功能。
因此，如图7B所示，本发明的另一个实施例在独立照明单元3和从属照明单元5主要地和次要地照明印刷电路板的检查区域的状态下可以获得图像。即，当强光照射在检查目标的某部分上以获得特定图像时，其可以被有效地使用。
然后，获得的图像通过安在X-Y轴电机41和42的轴上的全反射镜411和421而被重复地反射，以透过半反射镜51以被发送到相机6。
产业上的可利用性如上所述，使用全反射镜的视觉检查设备和方法具有通过旋转拍摄位置控制模块的X-Y轴全反射镜来改变拍摄位置将驱动扭矩和振动最小化的作用和具有由于快速地完成拍摄位置的改变操作而提高测试操作效率的作用。
具体地讲，设置有固定直接照明类型的独立照明单元的本发明具有如下作用可以通过增加进入相机的光的量来获得检测目标的清晰图像；和可以通过对检查目标使用直接照明方法以防止关于在其上贴装不同尺寸组件的目标如印刷电路板的视觉检查产生阴影来完成精确检查的作用。
尽管结合当前被考虑为最实际和最优选的实施方式已经描述了本发明，但应该理解本发明不限于公开的实施方式，相反，应该理解为覆盖各种在所附权利要求的精神和范围内的修改。
权利要求
1.一种使用全反射镜的视觉检查设备，包括板位置控制模块，用于将在其上贴装组件的印刷电路板固定在合适的检查位置上；独立照明单元，安装在板位置控制模块的正上部，并且设置有用于主要照明印刷电路板的主要照明元件；拍摄位置控制模块，安装在独立照明单元的正上部，用于对于在印刷电路板上的请求的位置坐标通过将全反射镜安到X-Y轴电机的轴上来改变反射角；相机，用于获得从拍摄位置控制模块反射的印刷电路板的图像；控制单元，包括运动控制器，用于控制拍摄位置控制模块和板位置控制模块；照明控制器，用于控制独立照明单元的操作；和图像处理器，用于控制相机的操作并且将进入相机的图像转换成数字数据；和视觉处理单元，用于读取通过相机获得的图像，并且判断该图像是好还是坏。
2.如权利要求1所述的使用全反射镜的视觉检查设备，其中，板位置控制模块是包括设置有用于检测印刷电路板的流动和位置的第一和第二检测传感器和用于通过检测的值来强制停止印刷电路板的制动器的板定位器的传送器结构。
3.如权利要求1所述的使用全反射镜的视觉检查设备，其中，板定位器在其一端和另一端形成倾斜坡面以被置于比前序/后序设备的传送器更高的位置上。
4.如权利要求1所述的使用全反射镜的视觉检查设备，其中，独立照明单元围绕通过其中心的视觉通道的四周排列和安装主要照明元件以在所有方向照明印刷电路板。
5.如权利要求1所述的使用全反射镜的视觉检查设备，其中，独立照明单元被靠近地安装在板位置控制模块的正上部。
6.一种使用全反射镜的视觉检查设备，包括板位置控制模块，用于将印刷电路板固定在合适的检查位置上；独立照明单元，安装在板位置控制模块的正上部，并且设置有用于主要照明印刷电路板的主要照明元件；拍摄位置控制模块，安装在从属照明单元的正上部，用于通过将全反射镜安在X-Y轴电机的轴上来改变入射角和反射角以对请求的位置坐标执行拍摄和照明；从属照明单元，设置有半反射镜，用于当拍摄位置控制模块移动时根据拍摄位置来改变在印刷电路板上的照明位置，将从次要照明元件照射的光反射到拍摄位置控制模块，并且透过印刷电路板的图像；相机，用于获得从半反射镜透过的印刷电路板的图像；控制单元，包括运动控制器，用于控制拍摄位置控制模块和板位置控制模块；照明控制器，用于控制独立照明单元的操作；和图像处理器，用于控制相机的操作并且将进入相机的图像转换成数字数据；和视觉处理单元，用于读取通过相机获得的图像，并且判断该图像是好还是坏。
7.一种使用全反射镜的视觉检查方法，该方法包括如下步骤通过板位置控制模块将印刷电路板固定在合适的检查位置上；使用独立照明单元来照明印刷电路板；使用安在X-Y轴电机的轴上的全反射镜调整入射角和反射角以将印刷电路板的图像透射到相机；将进入相机的图像转换成数字数据；和读取通过相机获得的图像，并且判断贴装的组件是好还是坏。
8.一种使用全反射镜的视觉检查方法，该方法包括如下步骤通过板位置控制模块将印刷电路板固定在合适的检查位置上；使用独立照明单元来主要地照明印刷电路板；将由从属照明单元的半反射镜反射的次要照明元件的光照射到印刷电路板的请求位置坐标上，并且使用安在X-Y轴电机的轴上的全反射镜来调整入射角和反射角，以将印刷电路板的图像发送到相机；将从从属照明单元的半反射镜透过并且进入相机的图像转换成数字数据；和读取通过相机获得的图像，并且判断贴装的组件是好还是坏。
全文摘要
本发明涉及一种使用全反射镜的视觉检查设备和方法。本发明提供了一种使用全反射镜的视觉检查设备，该设备包括板位置控制模块，用于固定印刷电路板；独立照明单元，用于主要照明印刷电路板；拍摄位置控制模块，用于对于在印刷电路板上的请求的位置坐标改变反射角；相机，用于获得印刷电路板的图像；控制单元，包括运动控制器；照明控制器；和图像处理器，用于控制组件；以及视觉处理单元，用于读取通过相机获得的图像，并且判断该图像是好还是坏。本发明具有可以通过固定直接照明类型的独立照明单元增加进入相机的光的量来获得检查目标的清晰图像的效果和可以通过防止在如在其上贴装不同尺寸的组件的印刷电路板的目标的视觉检查上产生阴影来完成精确检查的效果。
文档编号G01R31/309GK1689387SQ03823654
公开日2005年10月26日 申请日期2003年9月29日 优先权日2002年10月1日
发明者丁俊荣 申请人:美陆技术株式会社