形心检测装置的制作方法

1.本发明涉及一种形心检测装置，且特别是涉及一种可通过非接触方式计算得出物体形心位置的形心检测装置。


背景技术：

2.高密度互连技术(high density interconnect,hdi)是制作印刷电路板的一种新颖技术。相较于一般的印刷方法，高密度互连技术使用积层(build up)的方式取代传统的机械钻孔，且高阶的高密度互连技术电路板甚至会使用两次或两次以上的积层技术，并结合电镀填孔以及激光开孔等方式制作高接点密度以及高布线密度的印刷电路板，从而使得做出的印刷电路板具有重量较轻、单位面积线路密度较高、信号传递效果较强以及受射频或电磁波干扰低等优势。
3.在电路板的制造及加工过程中，需要对电路板的不同区域进行积层、蚀刻、切削以及搬运等工序，为了正确得知各个工序施作在电路板上的正确相对位置，得到电路板的几何中心，也就是形心位置便成为一大重要课题。一般而言，过往在业界计算电路板形心的方法，是以两对彼此平行的壁面结构朝电路板靠拢，当壁面接触到电路板的侧边时即可检测出电路板的长与宽，从而计算得出电路板的形心。然而，由于高密度互连技术做出的印刷电路板厚度较薄且具有柔性，若将传统计算形心的方法直接套用于上述的薄型电路板，电路板会因为靠拢时的作用力弯折、错曲，甚至有可能因此折裂而受损。
4.除此之外，上述的形心计算方法在使用时，电路板的四个侧边需要与壁面结构呈大致平行的状态，当电路板与壁面结构彼此歪斜角度过大时，在靠拢过程中壁面结构有可能会对电路板的角部或侧边施加过大的压力，同样也会提高板体受损的机率。


技术实现要素：

5.基于本发明的至少一个实施例，本发明提供一种可通过非接触的方式得出物体形心位置的形心检测装置，以达到维持高密度互连技术的优势且防止电子组件受损的效果。
6.本发明提供一种形心检测装置，适用于电路板，包括检测单元、提取单元、发光单元、图像传感器以及控制计算单元。检测单元形成有第一狭缝组以及第二狭缝组，第一狭缝组包括多条彼此平行的第一狭缝，第二狭缝组包括多条彼此平行的第二狭缝，且第一狭缝不平行于第二狭缝；提取单元架设于检测单元上方且包括提取部，且电路板通过提取部暂时性地固定于提取单元；发光单元，配置于检测单元内以经由第一狭缝组以及第二狭缝组射出光线；图像传感器架设于检测单元上方；控制计算单元电性连接于提取单元、发光单元以及图像传感器。
7.优选地，第一狭缝之间具有第一间距，第二狭缝之间具有第二间距，且第一间距小于第二间距。
8.优选地，第一狭缝为不等间距配置，且第二狭缝为等间距配置。
9.优选地，第一狭缝组以及第二狭缝组彼此垂直。
10.优选地，提取单元为磁吸结构或气吸结构。
11.优选地，检测单元还形成有不透光区。第一狭缝分别包括第一部分以及第二部分，第二狭缝分别包括第三部分以及第四部分，其中第一部分以及第二部分配置于不透光区的两侧，第三部分以及第四部分配置于不透光区的两侧，且第一部分、第二部分、第三部分以及第四部分彼此不相交。
12.优选地，当提取单元将电路板放置于检测单元上时，图像传感器撷取电路板以及检测单元的图像，并将图像传送至控制计算单元。
13.优选地，控制计算单元接收所述图像后，依据电路板与第一狭缝组以及第二狭缝组的多个交会点计算得出轮廓图形，并通过轮廓图形得出形心位置。
14.综上所述，本发明的形心检测装置可在电路板放置于检测单元上的同时，通过图像传感器撷取电路板与第一狭缝以及第二狭缝交会的图像，且控制计算单元根据图像计算得出电路板的形心位置，借此可避免因接触而造成的电路板损伤从而降低成本，且电路板的摆放角度不受限制，大幅提高了检测的实用性及便利性。
15.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明的形心检测装置的一个实施例检测电路板形心时的立体示意图；
18.图2为图1的俯视示意图；
19.图3为图2所示的检测单元的示意图；
20.图4为图3中不透光区、第一部分以及第二部分的示意图；
21.图5为图2所示的提取单元以及滑动机构的立体示意图；
22.图6为电路板放置于图3的检测单元上的示意图；
23.图7为图2的图像传感器所撷取的图像示意图；以及
24.图8为图2的控制计算单元依据图像计算得出的轮廓图形以及形心示意图。
25.附图标记说明：
[0026]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
形心检测装置
[0027]
100
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电路板存放区
[0028]
200
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检测单元
[0029]
210
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第一狭缝组
[0030]
212
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第一狭缝
[0031]
212a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一部分
[0032]
212b
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第二部分
[0033]
220
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第二狭缝组
[0034]
222
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二狭缝
[0035]
222a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三部分
[0036]
222b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四部分
[0037]
230
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
不透光区
[0038]
300
ꢀꢀꢀꢀꢀ
提取单元
[0039]
310
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
提取部
[0040]
400
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
发光单元
[0041]
500
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图像传感器
[0042]
600
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制计算单元
[0043]
700
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
滑动机构
[0044]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电路板
[0045]
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
形心
[0046]
d1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一间距
[0047]
d2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二间距
[0048]
p
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轮廓图形
[0049]
v1、v2、v3、v4
ꢀꢀꢀꢀ
顶点
[0050]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
交会点
具体实施方式
[0051]
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。值得一提的是，以下实施例所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明，而非对本发明加以限制。此外，在下列各实施例中，相同或相似的组件将采用相同或相似的标号。
[0052]
请参考图1及图2，图1为本发明的形心检测装置的一个实施例检测电路板形心时的立体示意图，图2为图1的俯视示意图。本实施例的形心检测装置1适用于电路板2，可用以检测电路板2的形心位置，其中电路板2可为高密度互连技术(high density interconnect,hdi)制成的印刷电路板，而形心检测装置1包括电路板存放区100、检测单元200、提取单元300、发光单元400、图像传感器500、控制计算单元600以及滑动机构700。检测单元200相邻于电路板存放区100，提取单元300架设于检测单元200上方，发光单元400配置于检测单元200内，图像传感器500架设于检测单元200上方，控制计算单元600可为计算机系统且电性连接于提取单元300、发光单元400以及图像传感器500，而滑动机构700配置于检测单元200上方，且提取单元300滑设于滑动机构700上。
[0053]
详细而言，在本实施例中，电路板存放区100共有两个，分别配置于检测单元200的上游及下游，用以存放检测形心前以及检测形心后的电路板2。较佳地，电路板存放区100的表面为光滑平面，这样的配置有利于提取单元300将电路板2从电路板存放区100提取至检测单元200，或将电路板2从检测单元200提取至电路板存放区100放置。值得一提的是，电路板存放区100可如图1左侧所示与检测单元200具有高度差，以避免电路板2因外界扰动而在电路板存放区100以及检测单元200间滑动，也可以如图1右侧所示与检测单元200共平面，借以缩短提取单元300的移动行程，其根据使用者的实际需求选用，本发明对此不加以限
制。
[0054]
请参考图3及图4，图3为图2所示的检测单元的示意图，图4为图3中不透光区、第一部分以及第二部分的示意图。如图3及图4所示，检测单元200的表面大致为光滑平面，且形成有第一狭缝组210以及第二狭缝组220，其中第一狭缝组210包括多条彼此平行的第一狭缝212，第二狭缝组220包括多条彼此平行的第二狭缝222，且第一狭缝212不平行于第二狭缝222。
[0055]
具体而言，检测单元200是通过配置于其内部的发光单元400，从第一狭缝组210以及第二狭缝组220中射出光线，并通过电路板2与第一狭缝212以及第二狭缝222的交会点借此检测并计算得出电路板2的形心位置，其中发光单元400例如是白炽灯泡、日光灯管、led二极管灯管或发光面板，用以发出提供第一狭缝组210以及第二狭缝组220光源。更进一步而言，为了能从电路板2以及检测单元200的重迭图像中得到足以产生电路板2轮廓图形的图像，第一狭缝212以及第二狭缝222的数量分别至少为两条，在本实施例中分别为四条，且第一狭缝212设置为不平形于第二狭缝222。较佳地，在本实施例中，第一狭缝组210以及第二狭缝组220彼此垂直，通过这样的配置能够较平均地检测电路板2可能摆放的各个方向，但在其它的实施例中，第一狭缝组210的第一狭缝212与第二狭缝组220的第二狭缝222的排列方式也可以仅相差一锐角或一钝角，本发明对此不加以限制。
[0056]
另一方面，如图3所示，第一狭缝212之间具有第一间距d1，而第二狭缝222之间具有第二间距d2，且第一间距d1小于第二间距d2。此外，第一狭缝212在左右两侧的分布较为密集，而中间分布较为稀疏，换言之，第一狭缝212为不等间距配置，而第二狭缝222为等间距配置。上述的两种配置方式，可以让图像传感器500撷取电路板2与检测单元200的重迭图像时，凭借交会点彼此之间的距离或分布密度差异，即可得知所产生的轮廓图形的特定侧边对应的是第一狭缝212或第二狭缝222的方向，进而增进控制计算单元600的图形识别效率。
[0057]
除此之外，如图4所示，为了避免图像传感器500所撷取的图像过度曝光，检测单元200的中央部分还形成有一不透光区230。详细而言，这些第一狭缝212分别包括第一部分212a以及第二部分212b，而这些第二狭缝222分别包括第三部分222a以及第四部分222b，其中第一部分212a以及第二部分212b配置于不透光区230的上下两侧，第三部分222a以及第四部分222b配置于不透光区230的左右两侧，且第一部分212a、第二部分212b、第三部分222a以及第四部分222b彼此不相交。换言之，不透光区230上没有任何狭缝通过，因此在检测单元200的中央部分不会有光线射出，借此可以避免图像过度曝光而导致识别上的困难。
[0058]
请参考图5，图5为图2所示的提取单元以及滑动机构的立体示意图。如图5所示，滑动机构700例如是滑轨，架设于电路板存放区100以及检测单元200之间，而提取单元300例如是气吸结构且滑设于滑动机构700上并可借由线性马达驱动，其中提取单元300包括提取部310，且提取部310具有吸嘴。借此，当提取单元300沿滑动机构700滑动至电路板2上方后，控制计算单元600可发出信号，使提取单元300的提取部310下降并接触电路板2，并启动连接提取单元300的真空崩，使提取部310的吸嘴内部形成负压状态，借以吸附电路板2使电路板2暂时地固定于提取单元300，并随着提取单元300移动。当提取单元300需要将电路板2放置到电路板存放区100或检测单元200时，控制计算单元600将发出另一信号，使真空崩停止抽气，电路板2即会因为自重而掉落至电路板存放区100或检测单元200上，通过这样的配
置，可以避免以夹具固持电路板2的边缘，从而减少薄型电路板夹持时可能产生的错曲或碰损。值得一提的是，在其它的实施例中，提取单元300也可以是磁吸结构，而提取部310包括电磁铁，可借由控制计算单元600传递通电/断电的信号使电路板2暂时性地被磁吸在提取部310上，本发明对此不加以限制。此外，若电路板存放区100并非如图2中直接相邻于检测单元200，而使得提取单元300需进行三维运动时，提取单元300也可以如图1及图2右侧所示配置于机器手臂上，借此获得更大的运动自由度。
[0059]
请再次参考图1及图2，如图所示，图像传感器500可为相机、摄像机、监视器或亮度传感器，架设于检测单元200上方。较佳地，在本实施例中，图像传感器500架设于检测单元200的不透光区230的正上方，借此可撷取到偏折角度较小的图像。
[0060]
下文中将针对本实施例的形心检测装置1如何检测电路板2形心位置的具体过程进行详细说明，请参考图6至图8，图6为电路板放置于图3的检测单元上的示意图，图7为图2的图像传感器所撷取的图像示意图，图8为图2的控制计算单元依据图像计算得出的轮廓图形以及形心示意图。当用户需要检测电路板2的形心位置时，可启动形心检测装置1，此时控制计算单元600会驱动提取单元300，使提取单元300将电路板2从电路板存放区100放置于检测单元200上。如图6所示，电路板2的四个侧边与检测单元200上各个狭缝的延伸方向以及排列方向呈现不平行的随意放置状态，但在其它的实施例中，电路板2也可与第一狭缝组210或第二狭缝组220呈现大致平行的放置状态，此时图像传感器500会撷取电路板2以及检测单元200的图像，并将图像传送至控制计算单元600。
[0061]
如图7所示，撷取的图像包括了检测单元200上第一狭缝212以及第二狭缝222所发出的光，而中央的白色区域为被电路板2遮盖住的部分。当控制计算单元600接收图像后，可依据第一狭缝212以及第二狭缝222原本的分布与排列位置，识别出电路板2与第一狭缝212以及第二狭缝222的多个交会点x。之后，控制计算单元600会依据这些交会点x中排列密集且相对斜率相同的多个族群联机并计算得出轮廓图形p。如图8所示，轮廓图形p具有v1、v2、v3以及v4四个顶点，假设这四个顶点v1、v2、v3以及v4分别对应的坐标为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)以及(x4,y4)，则电路板形心c的坐标位置可通过几何公式计算得出：
[0062][0063]
由于电路板2是大致均质的结构物，因此所计算出的形心c位置大致等同于电路板2的重心位置。借此，在后续提取单元300将电路板2提取至图2中右侧的电路板存放区100，或者是电路板2要进行其它的积层、蚀刻以及切削等工序时，可在掌握形心c位置的情况下进行更为安全且精准的提取与加工，大幅增加生产的效率。除此之外，即使电路板2在检测单元200上为任意放置的状态，依然可通过交会点x计算得出形心c的位置，也提高了识别的便利性并降低接触电路板2时可能的损伤风险。
[0064]
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。