本发明是关于一种组装电路板检测系统及组装电路板检测方法，特别是一种整合自动光学检测(automated-opticalinspection,aoi)及在线测试(incircuittester,ict)的组装电路板检测系统及组装电路板检测方法。
背景技术
在制造电子产品的过程中，必定需要在印刷电路板(printedcircuitboard,pcb)上组装各式各样的电子零件。这些电子零件通常可采用表面黏着技术(surfacemounttechnology,smt)或是双列直插封装(dualinlinepackage,dip)工艺。其中，dip工艺零件的组装方式，是将dip零件的接脚插入印刷电路板上的电镀通孔(platingthroughhole,pth)，并于印刷电路板底部涂布助焊剂，再经由焊锡炉将零件焊接固定于印刷电路板上，然后进行组装后测试，以确认组装零件后的印刷电路板在板弯、漏电流、电容及其他组装零件的电性功能等检测项目中是否为正常，另外也需要检测组装电路板是否有缺件、错件、极性反(polarityreversed)等问题。
详言之，组装后测试的类型大致上可分为aoi、ict及功能验证测试(functionverificationtest,fvt)等。实务上，前述各类型的测试项目通常是以分站处理方式进行，并由各站的操作员于测试机台执行对应的检测步骤。而分属于不同测试机台的多个测试项目一般可视实际需求安排，不存在必然的先后测试顺序。然而，因受限于测试机台的硬设备是个别独立设置的现况，使得理论上可同时处理的测试项目必须分成多个站点依序进行，致使针对单一组装电路板的总测试时间极为冗长且无效率。此外，由于组装电路板上的dip零件数量众多，配合测试机台的操作员易于因疏忽、疲劳等因素导致目检过程发生失误，致使组装电路板无法保持稳定良率的产出，更因此额外增加测试出错后的重工费用。
技术实现要素：
考虑前述组装电路板于炉后检测流程中总测试时间冗长以及人为操作疏失的问题，本发明提出一个整合多站测试于单站进行的组装电路板检测系统及组装电路板检测方法，藉由测试机台的硬件整合与软件搭配，而达成缩短总测试工时与提升出货质量的效果。
依据本发明一实施例的组装电路板检测系统，包括检测平台、摄像装置、压抵板及运算主机。检测平台具有承载面以放置组装电路板，且承载面上具有多个电路检测接点。摄像装置具有入光侧朝向承载面，摄像装置用以由入光侧拍摄组装电路板以产生待测影像。压抵板可移动地设置于检测平台及摄像装置之间，压抵板具有透光部，透光部对位于摄像装置的入光侧，压抵板用以压抵组装电路板使组装电路板的多个料件的接脚电性连接前述的多个电路检测接点。运算主机电性连接检测平台及摄像装置，用以接收待测影像并对待测影像执行影像分析程序，及用以通过检测平台对组装电路板执行料件测试。
依据本发明另一实施例的组装电路板检测系统，同样包括上述实施例中的检测平台、摄像装置、压抵板及运算主机，且更包括辅助光源、板弯测试组件、显示设备、扫描装置、数据传输装置、数据库主机、检测光源及传感器。辅助光源具有出光侧朝向承载面，出光侧用于输出光线照射组装电路板。前述的检测平台的承载面具有一置板区域，而板弯测试组件凸设于承载面且位于置板区域外。显示设备电性连接运算主机，用以显示影像分析程序产生的影像分析信号及料件测试产生的料件测试信号。扫描装置电性连接运算主机，用以取得对应于组装电路板的一序号。数据传输装置电性连接运算主机且通讯连接数据库主机，数据传输装置用以将前述的影像分析信号及料件测试信号传送至数据库主机储存。检测光源位于前述的置板区域内，且检测光源朝向摄像装置的入光侧投射光线。传感器设置于承载面，传感器电性连接运算主机且是用以感测组装电路板是否位于检测平台的承载面的置板区域。
依据本发明之一实施例的组装电路板检测方法，包括：将组装电路板放置于检测平台；以摄像装置的入光侧拍摄组装电路板以产生待测影像；以运算主机接收待测影像并产生可续行信号；在运算主机产生可续行信号后，移动压抵板压抵组装电路板使组装电路板电性接触检测平台；以检测平台对组装电路板执行料件测试；以运算主机分析待测影像并产生影像分析信号；及以运算主机根据料件测试产生料件测试信号。
藉由上述架构，本案所公开的组装电路板检测系统及组装电路板检测方法，整合对于组装电路板必须执行的料件测试及影像分析，并在同一检测平台上完成前述两项主要的组装电路板检测流程；不仅达到节省整体测试时间的功效，更因此节省测试人力，并降低人为因素导致检测疏漏的比率。
以上的关于本公开内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。
附图说明
图1为依据本发明一实施例所绘示的组装电路板检测系统功能方块示意图。
图2a为依据本发明一实施例所绘示的组装电路板检测系统侧视图，其中压抵板为闲置状态。
图2b为依据本发明一实施例所绘示的组装电路板检测系统侧视图，其中压抵板为压抵状态。
图3为依据本发明一实施例所绘示的检测平台俯视图。
图4为依据本发明一实施例的组装电路板监测方法流程图。
附图标记为：
1组装电路板检测系统
11检测平台
111承载面
1111置板区域
1113定位元件
113电路检测接点
115检测光源
117板弯测试组件
12辅助光源
121出光侧
13摄像装置
131入光侧
14压抵板
141透光部
143伸缩杆件
145动力来源
15运算主机
151显示设备
171扫描装置
173数据传输装置
175数据库主机
20组装电路板
s41～s493步骤
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例为进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
本发明的组装电路板检测系统及组装电路板检测方法适用于一已焊接dip零件的组装电路板。请一并参考图1及图2a，图1为绘示本发明之一实施例的组装电路板检测系统功能方块示意图，所述的组装电路板检测系统1至少包括检测平台11、摄像装置13、压抵板14及运算主机15。而图2a为绘示除运算主机15以外的前述组件其相对位置侧视图。值得强调的是：在本发明中，运算主机15至少用于执行现有的在线检测及自动光学检测中的数据运算处理，尤其是当运算主机15配合检测平台11及压抵板14可执行在线检测项目，而运算主机15配合摄像装置13可执行自动光学检测项目。
请参考图3，其为检测平台11的俯视图。在本发明一实施例中，检测平台11具有一承载面111，承载面111具有一置板区域1111供待测的组装电路板20放置。为便于下文叙述，当组装电路板20位于置板区域1111时，组装电路板20朝向承载面111的一侧简称为背面，且组装电路板20背向承载面111的一侧简称为正面。所述的置板区域1111是由置板区域1111四周的多个定位元件1113依据组装电路板20平面面积大小界定范围，定位元件1113例如是塑料凸块、金属档板或标示于承载面111上的定位点，本发明不以为限。置板区域1111内具有多个电路检测接点113，当组装电路板20位于置板区域1111时，这些电路检测接点113各自对位于组装电路板20上dip零件的测试接脚。
在本发明另一实施例中，检测平台11更包括多个检测光源115且这些检测光源115位于承载面111的置板区域1111内。检测光源115例如是发光二极管(light-emittingdiode,led)或其他小型发光灯具，用以朝向组装电路板20背面投射光线。当组装电路板20有缺件时，代表所缺零件的金属接脚并未正确安装至组装电路板20的贯穿孔，使得检测光源115投射的光线可穿过贯穿孔而抵达摄像装置13的入光侧131。
请一并参考图2a及图2b，压抵板14具有一透光部141，透光部141例如是中空孔洞或透明材质板件。压抵板14可移动地设置于摄像装置13与检测平台11之间，当压抵板14完成下移动作而静止时，如图2b所示，将施加压力使组装电路板20背面多个测试接脚电性接触置板区域1111内的电路检测接点113。在另一实施例中，压抵板14更包括一针床，针床具多个电路检测探针，当压抵板14完成下移动作而静止时，将施加压力使组装电路板20正面多个测试接脚电性接触针床上的电路检测探针。实务上，压抵板14例如是一平面压克力板，压抵板14的一侧接触组装电路板20正面以施加压力，压抵板14的另一侧则垂直连接至伸缩杆件143的一端，伸缩杆件143另一端则垂直连接至一动力来源145。压抵板14的下移动作是由运算主机15发送一可续行信号通知动力来源145指示伸缩杆件143作动。此可续行信号例如是由操作员按压实体按钮而产生，或是运算主机15在取得组装电路板20的待测影像之后自行产生，本发明不以为限。而在运算主机15完成组装电路板20的料件检测之后，将通知动力来源145指示伸缩杆件143作动，使压抵板14上移。
在压抵板14对组装电路板20施加压力使检测平台11的电路检测接点113电性接触组装电路板20的测试接脚的期间，运算主机15执行料件检测程序。所述的料件检测程序至少执行包括现有在线测试仪所执行的测试项目，例如开路、短路、缺件及错件等测试项目，以及typec、电容及漏电流等特定测试项目。必须说明的是，由于压抵板14在下移时可能对组装电路板20产生放电效果，因而造成漏电流量测数据具有误差，故本发明的运算主机15执行的料件检测程序，其中包含一电压修正运算以修正漏电流量测数据。
摄像装置13例如是高像素彩色摄像机，为执行自动光学检测的必要组件。请参考图2a，在本发明之一实施例中，将摄像装置13架设于检测平台11正上方，且摄像装置13与检测平台11的承载面111的距离足以让摄像装置13拍摄完整面积的组装电路板20正面，并产生一待测影像传送至运算主机15。虽然压抵板14位于摄像装置13与检测平台11之间，但并不因此遮蔽摄像装置13拍摄组装电路板20正面，由于本发明的压抵板14具有透光部141的设计，透光部141例如是中空孔洞或透明材质板件，且透光部141位置对应于摄像装置13的入光侧131，入光侧131即摄像镜头，故在压抵板14尚未下移的期间，摄像装置13可经由透光部141拍摄到完整面积的组装电路板20正面。
在本发明的另一实施例中，组装电路板检测系统1更包括一辅助光源12，辅助光源12例如是可调整亮度的灯具，用以自辅助光源12的出光侧121投射光线至组装电路板20正面，以避免外界光线不足导致摄像装置13拍摄组装电路板20正面而产生的待测影像对比度过低，影响影像分析结果。值得注意的是，实务上，为避免外界光线影响导致组装电路板20的照明度不均，可将辅助光源12调整至最亮等级，再以影像分析程序修正曝光度，以达到组装电路板20整体受到光源照射的亮度统一的效果。请参考图2a，在本实施例中，辅助光源12位于检测平台11的左右两侧，但不以此为限，但凡可满足自出光侧121投射光线至承载面111此一条件的位置，皆可设置辅助光源12。
运算主机15例如是一工业控制计算机，此工业控制计算机具多核cpu或单核cpu，本发明不以为限。运算主机15包括运行于运算主机15上的料件测试程序和分析待测影像的影像分析程序。料件测试程序在完成所有电路检测项目后产生一料件测试信号，指示料件测试结果为通过或错误。影像分析程序根据待测影像与一标准影像执行影像比对算法，包括色彩比对、灰度直方图、颜色直方图及颜色筛选级别线性分析等，但不以此为限；影像分析程序在完成后产生一影像分析信号，指示影像分析结果为通过或错误。实务上，料件测试程序与影像分析程序可各自分属于不同cpu运行，或各自分属于单一cpu的不同线程执行。
请参考图1，在本发明的另一实施例中，检测平台11更包括板弯测试组件117。板弯测试组件117例如是一红外设备，具有红外线发射接收功能。板弯测试组件117凸设于置板区域1111外围，可量测组装电路板20一长边、一短边或一角落的板弯现象。板弯测试组件117发射光线的行进方向是与该组装电路板20的待测平面平行，且板弯测试组件117发射光线的路径贴近于组装电路板20的待测平面。若组装电路板20的待测平面有板弯现象，则板弯测试组件117发射的光线将被弯曲的组装电路板20阻挡而循原路径反射回来被同一板弯测试组件117接收。板弯测试组件117并因此产生一板弯测试错误信号传送至运算主机15。
请参考图1，在本发明的另一实施例中，组装电路板20检测系统1更包括检测光源115、显示设备151，扫描装置171、数据传输装置173及数据库主机175。检测光源115如先前叙述，设置于检测平台11的置板区域1111内，影像分析程序藉由判断待测影像中是否具有检测光源115投射的光线信号，进而加强组装电路板检测系统1对于小型组件缺件的检测能力。显示设备151例如是屏幕、七段显示器、或是可供辨识的灯号，本发明不以此为限。在本实施例中，显示设备151是以屏幕呈现组装电路板20的检测项目，其呈现方式是以文字或图像显示料件测试信号及影像分析信号所指示的状态。实务上，操作员观看显示设备151可得知组装电路板20的多项测试项目结果，据此决定是否将目前检测的组装电路板20判定为不良品。扫描装置171例如是枪型条形码读码器，用以读取组装电路板20上的一条形码标签以取得对应于该组装电路板20的一序号，并将序号传送至运算主机15。数据传输装置173例如是数据采集终端(datacollectionterminal,dct)，用以将组装电路板20的序号及运算主机15产生的料件检测结果与影像分析结果通讯传送至数据库主机175。数据库主机175例如是现场信息整合系统(shopfloorintegratedsystem,sfis)，用以储存组装电路板20的多种检测信息，数据库主机175藉由收集检测产在线大量的组装电路板20检测信息，据以改善组装电路板20的制造过程，提升后续制造组装电路板20的测试良率。
请参考图1，在本发明的另一实施例中，检测平台11更包括置板传感器，用以感测置板区域1111是否有待测组装电路板20，并产生一置板感测信号通知运算主机15。压抵板14亦包括压抵状态传感器，用以感测压抵板14位置状态(压抵状态或闲置状态)，并产生一压抵板位置信号通知运算主机15。而运算主机15是根据置板感测信号及压抵板位置信号控制摄像装置13、板弯测试组件117及压抵板14等装置的作动。上述的置板传感器及压抵状态传感器例如是光线传感器或接触传感器，本发明不以为限。
请参考图4，以下依据本发明的一实施例，叙述组装电路板检测方法实际执行的流程，所述的组装电路板检测方法系应用于前文所述的组装电路板检测系统1。如步骤s41所述，首先由操作员将一待测组装电路板20放置于检测平台11的置板区域1111。然后如步骤s43所述，运算主机15控制摄像装置13拍摄组装电路板20并产生一待测影像。
在另一实施例中，操作员首先使用扫描装置171取得此待测组装电路板20的一序号，且扫描装置171将此序号传送至运算主机15，在扫描装置171以一声音信号或一视觉信号通知操作员已取得组装电路板20的序号后，操作员再将组装电路板20放置于检测平台11的置板区域1111。在检测平台11的置板传感器确认组装电路板20已正确放置后，位于检测平台11的承载面111上的板弯测试组件117进行组装电路板20的板弯量测并将结果传送至运算主机15。另外，运算主机15亦于此时调整辅助光源12的亮度，并控制摄像装置13拍摄组装电路板20并产生一待测影像信号，摄像装置13将此待测影像传送至运算主机15。
在本发明之一实施例中，在组装电路板20拍摄影像(以及板弯量测皆完成后)，如步骤s45所述，运算主机15产生可续行信号。所述的可续行信号例如以显示设备151以文字或图像方式呈现，其目的在通知操作员以手动方式按压按钮使压抵板14下压，如步骤s47所述。在又一实施例中，运算主机15亦可设定一等待时间，在运算主机15产生可续行信号后，由运算主机15自行控制压抵板14下压。所述的下压将使置板区域1111内的电路检测接点113电性接触组装电路板20背面的测试接脚且位于压抵板14上方针床的探针电性接触组装电路板20正面的测试接脚，以便检测平台11执行料件的电路检测动作。
在本发明之一实施例中，如步骤s47所述，当压抵板14完成下移动作而静止时，位于压抵板14的压抵状态传感器通知运算主机15目前为压抵状态，而运算主机15则开始执行料件检测及影像分析程序，如步骤s491及s493所述。料件检测为控制检测平台11对组装电路板20进行多项dip零件的电性测试项目，并据此产生一料件测试信号，指示料件测试结果为通过或错误。影像分析程序是以步骤s43储存于运算主机15的组装电路板20待测影像为输入数据执行多项图像比对算法，藉此可检测出组装电路板20的打件错误，例如缺件(missing)、偏斜(skew)或墓碑(tombstone)等，并据此产生一影像分析信号，指示影像分析结果为通过或错误。必须特别强调的是：本发明所述的运算主机15具备可同时执行步骤s491(料件检测)及步骤s493(影像分析)的运算能力，是以可节省先后执行步骤s491及步骤s493的额外工时。而在另一实施例中，在执行料件检测之前，运算主机15先执行漏电流量测，并将量测结果传回运算主机15进行电压修正运算以获得正确的漏电流量测数据，所述的电压修正运算例如是运算主机15以程序将高电压转换为低电压，以减少组装电路板检测系统1中的组件对组装电路板20进行放电而造成漏电流量测数据不精确的问题。在漏电流量测完成之后，运算主机15继续进行料件检测及影像分析程序。
实务上，在组装电路板20的各个测试项目如板弯测试、漏电流检测、料件检测及影像分析程序各自完成时，其检测结果将由显示设备151以文字或图像方式呈现，其目的在于让操作员得知组装电路板20的各个检测项目通过与否，据此判断组装电路板20是否为一良品。所述的各个测试结果及对应待测组装电路板20的序号，亦将通过数据传输装置173(例如是数据数据采集器)，以无线通信或有线通讯方式传送至数据库主机175(例如是现场信息整合系统)储存。在又一实施例中，运算主机15在接收扫描装置171发送的组装电路板20序号时，便将此序号通过数据传输装置173以通讯方式传送至数据库主机175储存；换句话说，本发明并不限制组装电路板20序号与对应此序号的组装电路板检测结果的传送时机。
综合以上所述，本发明的组装电路板检测系统1及组装电路板检测方法，藉由可达成在线测试功能及自动光学检测功能的硬件整合，并将在线测试及自动光学检测各自执行的检测软件安装于同一运算主机15，使得料件检测与影像分析得以在同一测试时间区段执行，藉此达到减少总测试时间的功效，并且降低人为操作失误的机率。
虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求书。