电子零件脚位判断与插件的方法与系统的制作方法
【专利摘要】一种电子零件脚位判断与插件的方法与系统，其系以一取放装置取一电子元件，其具有多个针脚。然后以一影像撷取装置撷取关于该多个针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像。接着于该多张序列影像中分开找出对应每一针的一影像位置。再根据该相邻针脚的该影像位置间的一距离判断是否为合格的电子元件。最后，如果为合格的电子元件，根据每一针脚的影像位置与该取放装置的几何中心的位置关将该电子元件插入至一电路板上。
【专利说明】电子零件脚位判断与插件的方法与系统
【技术领域】
[0001]本发明有关于针脚辨识以及插件的技术，尤其是指一种电子零件脚位判断与插件的方法与系统。
【背景技术】
[0002]一般电子产品生产的步骤为零件组装，机构组装，测试，以及出货。零件组装的可分为表面粘着装置(surface mount device, SMD)以及双列式封装(dual-1n-linepackage, DIP)两种元件。其中SMD具有体积小以及功能密度高等优点，成为元件封装的优先考量。然而某些元件用于高压以及大电流的产品，则须作DIP封装。SMD元件由于体积固定，自动化取放容易，故其设备相当多，人力需求少。DIP元件的外型与体积变化大，自动化取放困难，故其设备设备少，需要大量人力。
[0003]公知技术属于DIP封装的电子元件，在大量制造过程中，会先经过剪针脚的工艺以形成独立的电子元件，然后在输送至承载电子元件的载盘上依序排列。接着再以自动化的方式通过机器手臂取出电子元件，再进行插件程序以将电子元件插在电路板对应的位置上。在上述插件程序中，为了让插件的程序顺利进行，习用的技术会通过影像处理的方式侦测电子元件针脚的位置，以评估针脚位置是否超过插件所允许的范围。然而，由于电子元件在剪脚之后，可能会发生表面不平整或有长短脚误差的问题，亦或者是在包装输送时因为电子元件间的推挤导致针脚变形或弯折的情况，这些的情况都会影响到后来判断电子元件是否可以进行插件程序的结果。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种电子零件脚位判断与插件的方法与系统，其通过电子元件在高度位置上的变化而撷取关于电子元件针脚在各个不同高度位置的一序列影像，再于每一序列影像中分开寻找各针脚面积最大的影像，再寻找面积最大的针脚影像的几何中心位置进而判断针脚位置是否异常。本发明的方法可以分析电子元件针脚变形或者是经过剪脚(cutting)工艺后长度不均以及表面不平在影像强度上的问题，用来降低电子元件在电路板上插件的误差，增加插件的良率。
[0005]在一实施例中，本发明提供一种电子零件脚位判断与插件的方法，其包括有下列步骤:以一取放装置取一电子元件，其具有一第一针脚以及一第二针脚；以一影像撷取装置撷取关于该第一与第二针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像，其中该影像撷取方向与该第一与第二针脚的延伸方向平行；于该多张序列影像中分开找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置；根据该第一针脚与该第二针脚的影像位置间的一距离判断是否为合格的电子元件；以及如果为合格的电子元件，根据该第一针脚的影像位置与该第二针脚的影像位置与该取放装置几何中心的位置关系将该电子元件插入至一电路板上。
[0006]在另一实施例中，本发明更提供一种电子零件脚位判断与插件的方法，其包括有下列步骤:以一取放装置取一电子元件，其具有多个针脚；以一影像撷取装置撷取关于该多个针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像；于该多张序列影像中分开找出对应每一针脚的一影像位置；根据每一针脚的一影像位置决定出一位置状态，以判断是否为合格的电子元件；以及如果为合格的电子元件，根据每一针脚的影像位置与该取放装置的几何中心的位置关将该电子元件插入至一电路板上。
[0007]在一实施例中，本发明提供一种电子零件脚位判断与插件的系统，其包括:一影像撷取装置；一取放装置，用以取一电子元件，该电子元件具有一第一针脚以及一第二针脚；以及一控制单元，其与该取放装置以及该影像撷取装置电性连接，该控制单元控制该影像撷取装置撷取关于该第一与第二针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像，并于该多张序列影像中分开找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置，该控制单元再根据该第一针脚与该第二针脚的影像位置间的一距离判断是否为合格的电子元件，如果为合格的电子元件，根据该第一针脚的影像位置与该第二针脚的影像位置与该取放装置几何中心的位置关系控制该取放装置将该电子元件插入至一电路板上。
[0008]在另一实施例中，本发明提供一种电子零件脚位判断与插件的系统，其包括:一影像撷取装置；一取放装置，用以取一电子元件，该电子元件具有多个针脚；以及一控制单元，其与该取放装置以及该影像撷取装置电性连接，该控制单元控制该影像撷取装置撷取关于该多个针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像，再于该多张序列影像中分开找出对应每一针脚的一影像位置，该控制单元根据每一针脚的一影像位置决定出一位置状态，以判断是否为合格的电子元件，如果为合格的电子元件，该控制单元根据每一针脚的影像位置与该取放装置的几何中心的位置关系控制该取放装置将该电子元件插入至一电路板上。
[0009]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的电子零件脚位判断与插件的方法实施例流程示意图。
[0011]图2为电子元件插件系统实施例示意图。
[0012]图3为电子元件插件系统另一实施例示意图。
[0013]图4A为本发明找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置的第一实施例流程示意图。
[0014]图4B为本发明找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置的第二实施例流程示意图。
[0015]图5A为投影法寻找兴趣区域示意图。
[0016]图5B为几合匹法配寻找兴趣区域示意图。
[0017]图5C为图案匹配法寻找兴趣区域示意图。
[0018]第6A与图6B为本发明的序列影像的每一影像所具有的兴趣区域示意图。
[0019]图7为本接露的重叠影像的各针脚影像关系示意图。
[0020]图8为本发明的根据该第一针脚与该第二针脚与该取放装置几何中心的位置关系将该电子元件插入至该电路板流程示意图。[0021]图9A至9C为合格电子元件的针脚与取放装置之间的位置关系示意图。
[0022]图1OA为本发明的电子零件脚位判断与插件的方法另一实施例流程示意图。
[0023]图1OB为具有多针脚的电子元件示意图。
[0024]图1lA为本发明找出每一针脚的影像位置的实施例流程示意图。
[0025]图1lB为本发明找出每一针脚的影像位置的另一实施例流程示意图。
[0026]图12A为每一序列影像的兴趣区域示意图。
[0027]图12B与图12C，为组合影像的每一个针脚的边缘形状示意图。
[0028]图13A与图13B为其中一针脚影像的边缘轮廓示意图。
[0029]图14A为具有多个非圆形的针脚轮廓的电子元件底部影像示意图。
[0030]图14B为根据位 置关系进行补偿示意图。
[0031]附图标记说明
[0032]2,2a-电子零件脚位判断与插件的方法
[0033]20~25_ 步骤
[0034]20a~25a-步骤
[0035]220~222_ 步骤
[0036]220a ~225a_ 步骤
[0037]220b~227b-步骤
[0038]220c~228c-步骤
[0039]250^252-步骤
[0040]30-取放装置
[0041]300-几何中心
[0042]31-电子元件
[0043]310、310a、310b-第一针脚
[0044]311、311a、311c_ 第二针脚
[0045]312、313-几何中心
[0046]314-中点
[0047]32-环状光源
[0048]320-环体
[0049]321-发光元件
[0050]322-中空部
[0051]33-影像撷取装置
[0052]34-多张序列影像
[0053]340-序列影像
[0054]35-电路板
[0055]350-脚位接点
[0056]36-控制单元
[0057]37-位置
[0058]38-承载盘
[0059]4-电子元件[0060]40-针脚
[0061]40a_针脚影像
[0062]400a?400e_圆形影像
[0063]41-对位几何中心
[0064]90、90a?90t_ 兴趣区域
[0065]91-样本
[0066]92-组合样本
[0067]93、94_ 曲线
[0068]95-中央区域
【具体实施方式】
[0069]请参阅图1与图2所示，其中图1为本发明的电子零件脚位判断与插件的方法实施例流程示意图；而图2电子元件插件系统示意图。图1的流程，由控制单元36来进行控制，控制单元36可以为电脑、服务器或者是可编程逻辑控制器(piOgrammable logiccontroller, PLC)等具有运算处理能力的处理器。在本实施例中，该方法2包括有下列步骤，首先进行步骤20，以一取放装置30取一电子元件31。在本实施例中，该电子元件31为双列直插封装的电子元件，其具有一第一针脚310以及一第二针脚311。电子元件31设置于承载盘38上，取放装置由该承载盘上抓取电子元件31。该第一针脚310与第二针脚311具有一延伸方向，本实施例为Z方向。
[0070]接着进行步骤21，以一影像撷取装置33撷取关于该第一与第二针脚310与311于该影像撷取方向(本实施例为Z轴方向)的不同高度位置的多张序列影像34。其中，该影像撷取方向与该第一与第二针脚310与311的延伸方向平行。所谓序列影像在取放装置30抓取电子元件31在Z轴上改变高度时，随着上升或下降的高度依序撷取电子元件31的针脚影像而得。因此多张序列影像中每一个影像都对应有一个高度。要说明的是，各影像虽对应不同的高度，但都在影像撷取装置的可得清晰影像的景深范围内。
[0071]在步骤21中，撷取针脚形成多张影像序列影像34可以有两种实施方式，其中一实施方式如图2所示，由于该影像撷取装置33直接设置于承载台38的下方，当取放装置30由该承载台38上抓取或吸取电子元件31时，在上升过程中，影像撷取装置33于不同的高度Z撷取针脚影像，以形成多张对应不同高度位置的序列影像34。在图2中，在相应抓取或吸取的位置上更具有一环状光源32，其具有一环体320，其上具有多个环状排列的发光元件321，例如:发光二极管。环体320内具有一中空部322，该取放装置30抓取该电子元件31时上升的轴线可以对应该中空部322的中心。该环状排列的发光元件321可以对该电子元件31下方的第一针脚310以及第二针脚311提供360度均匀的照明。要说明的是，该环状光源32的位置可以设置在影像撷取装置33的上方或下方，并不以图示的实施例为限制。另外，光源也不限于图2所示的环状光源，可以根据需求选择适当的光源。
[0072]此外，在另一实施例中，如图3所示，该影像撷取装置33与环状光源32设置在对应取放装置30往电路板35移动路径上的一特定位置上。例如，在图3中，当取放装置30由该承载台38抓取或吸取电子元件31时，该取放装置30移动至位置37上时，可以通过向下移动再向上移动的方式，在Z轴上产生不同的高度，进而让影像撷取装置33撷取关于该电子元件31第一针脚310与第二针脚311的影像，而产生多张序列影像34。要说明的是，影像撷取的时机可以在取放装置30向下移动或向上移动时。
[0073]再回到图1与图2所示，步骤21之后，进行步骤22，于该多张序列影像中分开找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置。在本步骤中，主要是要在该多张序列影像中分开寻找出面积最大的第一与第二针脚影像。由于是分开寻找，因此符合面积最大的第一针脚与第二针脚影像并不一定会在同一序列影像中出现。请参阅图4A所示，该图为本发明找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置的第一实施例流程示意图。首先进行步骤220，于每一张序列影像中决定关于该第一针脚与该第二针脚的兴趣区域。寻找兴趣区域的方式可以利用投影法、几合匹配或者是图案匹配法来寻找。
[0074]请参阅图5A所示，该图为投影法寻找兴趣区域示意图。影像340代表每一张序列影像。通过投影法，可以用每一个像素为X轴向与Y轴向的间隔单位，将该影像在X轴与Y轴方向的灰阶值与以累加，形成如曲线93与94的状态。通过寻找曲线93与94的锋值，以决定出关于该第一针脚影像310a与第二针脚影像311a的大概位置，进而决定出涵盖该第一针脚与第二针脚影像310a与311a的兴趣区域90。如图5B所示，该图为几合匹配示意图。在本实施例中，利用对应针脚截面形状的不同大小的样本91来寻找每一序列影像340中对应针脚影像310a与311a的位置。又如图5C所示，可以利用图案匹配法来寻找。在本实施例中，利用不同大小、距离与角度的第一与第二针脚截面的组合样本92，来和每一序列影像340中的第一针脚影像310a与第二针脚影像311a进行比对，决定出该第一针脚影像310a与第二针脚影像311a的大概位置，进而决定出涵盖该第一与第二针脚影像的兴趣区域。
[0075]再回到图4A所示，决定每一张序列影像的兴趣区域之后，接着进行步骤221，于每一影像的兴趣区域内分开找出具有最大面积的第一针脚以及第二针脚的影像。请参阅图6A所示，该图为本发明的序列影像的每一影像所具有的兴趣区域示意图。在图6A中，每一兴趣区域90a?90g分别对应序列影像中的一影像，斜线部分代表暗区。而在步骤221中，所谓最大面积，指兴趣区域内的对应第一针脚与第二针脚的影像其亮度超过一门槛的像素数量。要说明的是，本实施例中，可以先对兴趣区域的影像进行二值化处理，所谓二值化处理，为将每一个像素的灰阶值与门槛值进行比较，如果超过该门槛值则是为亮点(灰阶值255)，如果低于门槛值则视为暗点(灰阶值O)。然后，根据灰阶值为255的像素所占的数量来决定第一针脚与第二针脚的面积大小。
[0076]在另一实施例中，如果没有经过二值化处理，则可以根据灰度值与门槛值的关系来进行判断，亦即根据超过门槛值的像素数量来判断面积大小。本实施例以图6A为例，兴趣区域90b的第一针脚影像310b，以及兴趣区域90d的第二针脚影像311c具有最大的面积，因此可以作为代表第一针脚以及第二针脚的影像。本实施例的特点在于分开考虑第一针脚与第二针脚的亮度，因此并不需要设置阀值来选择针脚影像，如此可以得到更佳的针脚影像，而有利于后来针脚几何中心的判断，进而增加判断电子针脚合格或不合格的准确率。
[0077]再回到图4A所示，最后再进行步骤222，分别寻找该第一针脚影像的几何中心以及该第二针脚影像的几何中心作为该第一针脚与第二针脚的影像位置。以图7为例，其为重叠该第一针脚与第二针脚影像示意图。在该重叠影像中，标号310b与311c分别代表步骤221所找到的最大面积的第一针脚与第二针脚影像。通过影像几何运算，找出该第一针脚影像310b与第二针脚影像311c所具有的几何中心312与313作为该第一针脚与第二针脚的影像位置。
[0078]图4A为寻找第一针脚与第二针脚的影像位置其中的一实施方式，在另一实施例中，如图4B所示，该图为本发明找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置的第二实施例流程示意图。有别于图4A的寻找最大针脚影像，在图4B中，则通过叠加的方式形成最大针脚影像。该方式首先以步骤220a，于每一序列影像中决定关于该第一针脚与该第二针脚的兴趣区域。步骤220a与前述步骤220相同，在此不作赘述。接着进行步骤221a，于每一影像的兴趣区域内分别找出关于该第一针脚的第一针脚影像。接着，以步骤222a，于每一张序列影像所对应的兴趣区域中，找出的关于该第一针脚的影像中，选出至少两张含有该第一针脚影像的影像，将该至少两张影像中关于该第一针脚的第一针脚影像进行联集运算，以形成关于该第一针脚的一第一组合影像。在步骤222a中，如图6B所示，每一个兴趣区域中关于第一针脚与第二针脚的影像并不完整，斜线区域代表暗区，因此藉由步骤222a可以通过将至少两张序列影像中的兴趣区域中关于第一针脚的影像进行联集运算组合出面积最大的第一针脚影像。例如:关于第一针脚的部分可以通过将兴趣区域90h与90i中，关于第一针脚影像的联集运算而得到关于第一针脚的叠加影像。
[0079]接着，以步骤223a于每一影像的兴趣区域内分别找出关于该第二针脚的第二针脚影像。然后，再以步骤224a选出至少两张含有该第二针脚影像的影像，将该至少两张影像中关于该第二针脚的第二针脚影像进行联集运算，以形成关于该第二针脚的一第二组合影像。同样以图6B来说明，关于第二针脚的部分，则可以通过将兴趣区域90 j与90k中，关于第二针脚影像的联集运算，而得到关于第二针脚的叠加影像。接着，再进行步骤225a分别寻找第一组合影像的几何中心以及该第二组合影像的几何中心，以作为该第一针脚与第二针脚的影像位置。
[0080]找到第一针脚影像与第二针脚影像的几何中心之后，接着再回到图1与图2所示，进行步骤23根据该第一针脚与该第二针脚的该影像位置间的一距离，判断是否为合格的电子元件。请配合参阅图7所示，由于第一针脚影像310b与第二针脚影像311c所具有的几何中心312与313已经确定，因此可以判断两针脚间的距离D。如果D超出或者是低于可以接受的门槛值或范围，则代表无法顺利插入电路板35上对应的脚位接点350，因此以步骤24将该电子元件31视为不合格而淘汰。反之，如果D在可以接受范围内，则代表该电子元件31可以顺利插入电路板35上对应的脚位接点350，因此判断属于合格的电子元件。
[0081]最后，进行步骤25，根据该第一针脚310的影像位置与该第二针脚311的影像位置与该取放装置30几何中心的位置关系将该电子元件31插入至电路板35上。请参阅图2所示，由于取放装置30在吸取或抓取电子元件31时，电子元件31的中心位置与取放位置30的中心位置并不一定会相对应，会有误差产生，因此即使D满足了图1中步骤23的判断，但由于取放位置30与电子元件31间的位置关系误差，仍然会导致插件失败，因此步骤25可以根据该第一针脚310的影像位置与该第二针脚311的影像位置与该取放装置30几何中心的位置关系进行补偿，以确保电子元件顺利插入至对应电路板上。
[0082]请参阅图8所示，该图为本发明的根据该第一针脚与该第二针脚与该取放装置几何中心的位置关系将该电子元件插入至该电路板流程示意图。为了准确将电子元件插入至电路板上，本方法首先以步骤250，根据该第一针脚的影像位置与该第二针脚的影像位置的连线的中心与该取放装置的几何中心，决定第一轴向X的一第一距离差Λ X以及第二轴向Y的一第二距离差Ay。接着进行步骤251，根据该第一针脚的影像位置与该第二针脚的影像位置的连线与通过该取放装置30的几何中心的该第二轴向Y，决定出一夹角Θ。最后再以步骤252根据该第一与第二距离差Ax与Ay以及该夹角Θ，来调整该电子元件的位置。
[0083]请参阅图2与第9A至9C图所示来说明图8的流程，其中第9A至9C图为合格电子元件的针脚与取放装置之间的位置关系示意图。电子元件31的针脚与取放装置30之间的位置关系可以有如图9A所示的单一方向偏移，本实施例中，第一与第二针脚影像310b与311c的几何中心连线的中点314与取放装置几何中心300间在X方向相差Λ χ ;如第9Β图所示的电子元件与抓取装置间有角度上的误差，亦即第一与第二针脚影像310b与311c的几何中心连线与通过取放装置30的几何中心300且与Y轴平行的基准线间距有夹角为Θ ；或者是如第9C图所示的旋转加偏移，亦即第一与第二针脚影像310b与311c的几何中心连线的中点314与取放装置30的几何中心300间在X方向相差Λ χ以及在Y方向相差Ay，以及第一与第二针脚影像310b与311c的几何中心连线与通过取放装置30的几何中心300且与Y轴平行的基准线间夹角为Θ。
[0084]如果是在图9A的状态下，则控制单元36控制该取放装置30移动补偿Λ χ的距离，以让取放装置30可以顺利将电子元件31插在电路板35上。如果是在第9Β图，则控制单元36控制该取放装置30旋转补偿Θ度，以让取放装置30可以顺利将电子元件31插在电路板35上。如果是在第9C图，则控制单元36控制该取放装置30在X方向以及Y方向移动以分别补偿Ax与Ay的距离，以及逆时针旋转补偿Θ度，以让取放装置30可以顺利将电子元件31插在电路板35上。
[0085]请参阅图1OA所示，该图为本发明的电子零件脚位判断与插件的方法另一实施例流程示意图。在本实施例中，主要是针对多支针脚，如图1OB所示的具有多支针脚40的电子元件4，以及可以根据不同截面的针脚进行辨识以进行插件的流程。该方法2a中的步骤20a与21a的程序如图1中的步骤20与21相同在此不作赘述。而在步骤22a中，主要进行在多张序列影像中分开寻找每一个针脚的影像位置。请参阅图1lA所示，该图为本发明找出每一针脚的影像位置的实施例流程示意图。在本实施例中，主要以步骤220b于每一序列影像中决定关于每一针脚的兴趣区域。在步骤220b中主要可以利用如第5A至图5C的方式，通过投影法、几合匹配或者是图案匹配法来寻找每一张序列影像中对应针脚的大概位置，进而决定出兴趣区域。
[0086]接着进行步骤221b，于每一序列影像的兴趣区域内分开找出关于每一针脚的具有最大面积的针脚影像。本步骤基本上与图6A的方式相同，差异仅在于图6A所示的针脚为两支，而本实施例则具有两排多支针脚。如图12A所不,标号90p至90t代表每一序列影像的兴趣区域，由于每一个兴趣区域内具有多支针脚，每一支针脚在不同兴趣区域内的大小也不相同，因此根据前述步骤221的方式，同样在该多个兴趣区域内，分开找出对应每一支针脚最大面积的针脚影像。
[0087]再回到图1lA所示，接着再进行步骤222b对每一针脚影像进行一边缘轮廓侦测。在本步骤中，分别找出步骤221b中的最大面积的每一个针脚影像的边缘轮廓。之后，再进行步骤223b判断该边缘轮廓的形状。如第12B与图12C所示，组合影像的每一个针脚的边缘形状可能为圆形，如图12B所示；亦或者是多边形,如图12C所示。在图12C的实施例中，该多边形为矩形。
[0088]如果边缘轮廓为圆形的话，如图12B所示，则进行步骤224b，则分别以步骤221b中具最大面积的每一针脚影像的几何中心作为每一针脚的影像位置。步骤224b与图4A的步骤222相同，在此不作赘述。反之，如果边缘轮廓为矩形，则进行步骤225b以多个圆形影像成一列填充于对应每一针脚影像内的该边缘轮廓内。如图13A与13B图所示，其为其中一针脚影像40a(对应图1OB的针脚40)的边缘轮廓示意图。在本实施例中，为了找到该针脚影像的几何中心，以该针脚影像40a的宽度W为直径所形成的多个圆形影像400a~400e充填在边缘轮廓内。在充填的过程中，第一个圆形影像400a与该针脚影像40a的一侧侧边开始切齐，后续的其他圆形影像400a~400e依序相切排列在该针脚影像40a内。接着进行步骤226b由该多个圆形影像决定一第一轴位置以及一第二轴位置，作为对应每一最大面积针脚影像的几何中心。在步骤226b中，以图13A为例，由于多个圆形影像400a~400e为奇数个(本实施例为5个)，因此在一实施例中，决定该最大面积针脚影像的几何中心的方式可以用该多个圆形影像之中位数所对应的圆形影像400c，而其圆心的位置(x，y)则代表该针脚影像的第一轴及第二轴位置。此外，以图13B为例，在多个圆形影像为偶数个的实施例中，则取该多个圆形影像400a~400f中央区域95的两个圆形影像400c与400d，所具有的圆心的连线的中心点位置(x，y)代表该最大面积的针脚影像的第一轴及第二轴位置。要说明的是在多个圆形影像为偶数个的实施例中，由于中位数并非为整数，故前述中央区域95的两个圆形影像为最接近中位数的上整数(ceilling)以及下整数(floor)所对应的两个圆形影像400c与400d圆心的连线的中心点位置(X，y)代表该最大面积的针脚影像的第一轴及第二轴位置。
[0089]再回到图1lA所示，决定第一轴及第二轴位置之后，则进行步骤227b求得以该多个圆形影像的中心相连所形成的连线所对应的方编程以决定对应最大面积的针脚影像所具有的扭转的角度。对于非矩形的针脚而言，除了相邻针脚间的距离会影响可否插件之外，针脚本体的扭转与否也是影响到可否插件的因素之一。因此，在本步骤中，主要是针对非圆形的边缘轮廓来进行扭转判断。以第13图的矩形边缘轮廓为例，通过填充于举形轮廓内部圆形影像圆心相连的线段所具有的斜率可以判断出该针脚本身是否有扭转的情况。因此在步骤227b中，可以通过方式式拟合(curve fitting)的方式决定出该线段的方编程,进而得知其斜率，进而得知该电子元件的扭转状态，而判断可否插件于电路板上。
[0090]再回到图1OA所示，步骤22b之后，接着进行步骤23a根据每一针脚的一影像位置决定出一位置状态，以判断是否为合格的电子元件。在本步骤中，基本上与图1的步骤23相似，差异的是，本步骤的位置状态，除了任两相邻的针脚的几何中心的距离之外，对非圆形的针脚而言，更加上针脚的扭转角度来判断是否可以顺利插件。例如图14A所示的两排多支针脚的电子元件4而言，每一相邻针脚的几何中心距离Dl与D2超过或低于可接受的门槛值或范围则属于不合格的电子元件。不过由于其针脚轮廓为矩形，因此即使几何中心距离Dl与D2在可接受的范围内，可能因为其扭转的角度，而导致无法插件。在图14A中的针脚40由于其扭转角度0t而导致无法插件。因此在步骤228b中的通过拟合出方编程，而根据斜率来判断其扭转的角度是决定非圆形针脚的重要依据。在步骤23a中，对于圆形针脚而言，如果相邻针脚的几何中心距离Dl与D2超过或低于可接受的门槛值范围；以及对于非圆形针脚而言，如果相邻针脚的几何中心距离Dl与D2或扭转角度Θ t超过或低于可接受的门槛值范围，都以步骤24a判断为不合格的电子元件。
[0091]步骤23a判断为合格的电子元件之后，最后再进行步骤25a，根据每一针脚的影像位置与该取放装置的几何中心的位置关系将该电子元件插入至一电路板上。请参阅图14B所示，步骤25a的位置关系，则同样可以根据针脚连线所形成的区域的对位几何中心41与取放装置30的几何中心300间在X方向相差Λ X的距离以及在Y方向相差Ay的距离，以及一排针脚的连线与通过取放装置30的几何中心300且与Y轴平行的基准线间夹角Θ来进行位置补偿，其原理如第9Α至9C图所示，在此不做赘述。另外，要说明的是，虽然图14Β所示的为圆形轮廓的针脚，不过对于非圆形轮廓的针脚亦是采用相同的方式来进行。
[0092]请参阅图1lB所示，该图为本发明找出每一针脚的影像位置的另一实施例流程示意图。图1lB所示的流程中的步骤220(T222c的程序与220a?224a的流程相似，亦即在多张序列影像中分别具有的兴趣区域内，对每一个针脚而言，挑选至少两张影像来进行重组，如此重组而成的影像中的每一个针脚的影像都是面积最大的影像。然后，再进行223c对每一个针脚的影像进行边缘侦测，其方式如图1lA所示的步骤222b所示，在此不作赘述。找到各个针脚的边缘轮廓之后，通过步骤224c来判断边缘轮廓的形状，如果为圆形，则进行步骤225c分别以对应每一针脚的每一组合影像的几何中心作为该每一针脚的影像位置，其方式如图4B的流程所述，在此不做赘述。如果为多边形的话，则以步骤226(T228c来进行判断电子元件是否合格。其中，图1lB所示的步骤226(T228c的流程类似图1lA所示的步骤225lT227b所示，差异仅在于图1lA的影像为最大面积的针脚影像，而在图1lB中则为组合影像，其他的方式相同在此不作赘述。
[0093]以上所述的具体实施例，仅用于例释本发明的特点及功效，而非用于限定本发明的可实施范畴，于未脱离本发明上揭的精神与技术范畴下，任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为权利要求书所涵盖。
【权利要求】
1.一种电子零件脚位判断与插件的方法，其包括有下列步骤: 以一取放装置取一电子元件，其具有一第一针脚以及一第二针脚； 以一影像撷取装置撷取关于该第一与第二针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像； 于该多张序列影像中分开找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置； 根据该第一针脚与该第二针脚的影像位置间的一距离判断是否为合格的电子元件；以及 如果为合格的电子元件，根据该第一针脚的影像位置与该第二针脚的影像位置与该取放装置几何中心的位置关系将该电子元件插入至一电路板上。
2.如权利要求1所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，找出对应该第一针脚与第二针脚的影像位置更包括有下列步骤: 于每一序列影像中决定关于该第一针脚与该第二针脚的兴趣区域； 于每一序列影像的兴趣区域内分开找出具有最大面积的第一针脚影像以及第二针脚影像；以及 分别寻找该第一针脚影像的几何中心以及该第二针脚影像的几何中心，以作为该第一针脚与第二针脚的影像 位置。
3.如权利要求1所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，找出该第一针脚与该第二针脚的影像位置更包括有下列步骤: 于每一序列影像中决定关于该第一针脚与该第二针脚的兴趣区域； 于每一序列影像的兴趣区域内分别找出关于该第一针脚的第一针脚影像； 选出至少两张含有该第一针脚影像的序列影像，将该至少两张序列影像中关于该第一针脚的第一针脚影像进行联集运算，以形成关于该第一针脚的一第一组合影像； 于每一序列影像的兴趣区域内分别找出关于该第二针脚的第二针脚影像； 选出至少两张含有该第二针脚影像的序列影像，将该至少两张序列影像中关于该第二针脚的第二针脚影像进行联集运算，以形成关于该第二针脚的一第二组合影像；以及 分别寻找该第一组合影像的几何中心以及该第二组合影像的几何中心，以作为该第一针脚与第二针脚的影像位置。
4.如权利要求1所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，根据该第一针脚与该第二针脚与该取放装置几何中心的位置关系将该电子元件插入至该电路板上更包括有下列步骤: 根据该第一针脚的影像位置与该第二针脚的影像位置的连线的中心与该取放装置的几何中心，决定第一轴向的一第一距离差以及第二轴向的一第二距离差； 根据该第一针脚的影像位置与该第二针脚的影像位置的连线与通过该取放装置的几何中心的该第二轴向，决定出一夹角；以及 根据该第一与第二距离差以及该夹角调整该电子元件的位置。
5.如权利要求1所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，于该电子元件下方设置有该影像撷取装置，该取放装置于取该电子元件的过程中，该影像撷取装置撷取该多张序列影像。
6.如权利要求1所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，于该影像撷取装置设置于该取放装置将该电子元件移动至该电路板的路径上，该取放装置取该电子元件，并将其移动至该影像撷取装置的上方，于该影像撷取方向上进行升降移动，使该影像撷取装置撷取该多张序列影像。
7.如权利要求1所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，该影像撷取方向与该第一与第二针脚的延伸方向平行。
8.一种电子零件脚位判断与插件的方法，其包括有下列步骤: 以一取放装置取一电子元件，其具有多个针脚； 以一影像撷取装置撷取关于该多个针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像； 于该多张序列影像中分开找出对应每一针脚的一影像位置； 根据每一针脚的一影像位置决定出一位置状态，以判断是否为合格的电子元件；以及如果为合格的电子元件，根据每一针脚的影像位置与该取放装置的几何中心的位置关系将该电子元件插入至一电路板上。
9.如权利要求8所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，找出对应每一针脚的该影像位置更包括有下列步骤: 于每一序列影像中决定关于每一针脚的兴趣区域； 于每一序列影像的兴趣区域内分开找出关于每一针脚的具有最大面积的针脚影像； 对每一最大面积的针脚影像进行一边缘轮廓侦测；以及 判断该边缘轮廓的形状。
10.如权利要求9所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，找出对应每一针脚的该影像位置更包括有下列步骤: 如果该边缘轮廓实质上为圆形，则分别以每一针脚影像的几何中心作为每一针脚的影像位置。
11.如权利要求10所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，决定出该位置状态，以判断是否为合格的电子元件更包括有下列步骤: 根据每一针脚影像的几何中心决定相邻两针脚间的距离；以及 根据该距离的大小判断是否为合格的电子元件。
12.如权利要求9所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，找出对应每一针脚的该影像位置更包括有下列步骤: 如果该边缘轮廓实质上为矩形，则以多个圆形影像成一列填充于对应每一最大面积的针脚影像所具有的该边缘轮廓内；以及 由该多个圆形影像决定一第一轴位置以及一第二轴位置，作为对应每一最大面积的针脚影像的几何中心。
13.如权利要求12所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，由该多个圆形影像决定一第一轴位置以及一第二轴位置更包括有下列步骤: 如果该多个圆形影像的数目为奇数个时；以及 以该多个圆形影像的中位数所对应的圆形影像的圆心作为对应每一最大面积的针脚影像的几何中心。
14.如权利要求12所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，由该多个圆形影像决定一第一轴位置以及一第二轴位置更包括有下列步骤: 如果该多个圆形影像的数目为偶数个时；以及 以该多个圆形影像的中央两圆形影像的圆心连线的中心作为对应每一最大面积的针脚影像的几何中心。
15.如权利要求12所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，决定出该位置状态，以判断是否为合格的电子元件更包括有下列步骤: 求得以该多个圆形影像的中心相连所形成的连线所对应的方编程以决定对应最大面积的针脚影像所具有的扭转的角度； 根据每一针脚影像的几何中心决定相邻两针脚间的距离；以及 根据该距离以及该扭转的角度的大小判断是否为合格的电子元件。
16.如权利要求8所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，找出对应每一针脚的该影像位置更包括有下列步骤: 于每一序列影像中决定关于每一针脚的兴趣区域； 于该多张序列影像的兴趣区域内分别找出关于每一针脚的针脚影像； 分别对每一针脚，由该多张序列影像中，选出至少两张含有该对应的针脚影像的序列影像，将该至少两张序列影像中关于该针脚的针脚影像进行联集运算，以形成关于每一针脚的一组合影像； 对每一针脚的组合影像进行一边缘侦测；以及 判断该边缘轮廓的形状。
17.如权利要求16所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，找出对应每一针脚的该影像位置更包括有下列步骤: 如果该边缘轮廓实质上为圆形，则分别以每一组合影像的几何中心作为对应的针脚所具有的影像位置。
18.如权利要求17所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，决定出该位置状态，以判断是否为合格的电子元件更包括有下列步骤: 根据每一针脚的影像位置决定出相邻两针脚间的距离；以及 根据该距离的大小判断是否为合格的电子元件。
19.如权利要求16所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，找出对应每一针脚的该影像位置更包括有下列步骤: 如果该边缘轮廓实质上为矩形，则以多个圆形影像成一列填充于每一组合影像的边缘轮廓内；以及 以该多个圆形的中位数所对应的至少一圆形影像决定一第一轴位置以及一第二轴位置，作为对应每一针脚的组合影像的几何中心。
20.如权利要求19所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，由该多个圆形影像决定一第一轴位置以及一第二轴位置更包括有下列步骤: 如果该多个圆形影像的数目为奇数个时；以及 以该多个圆形影像的中位数所对应的圆形影像的圆心作为对应每一针脚的组合影像的几何中心。
21.如权利要求19所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，由该多个圆形影像决定一第一轴位置以及一第二轴位置更包括有下列步骤: 如果该多个圆形影像的数目为偶数个时；以及 以该多个圆形影像的中央两圆形影像的圆心连线的中心作为对应每一针脚的组合影像的几何中心。
22.如权利要求19所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，决定出该位置状态，以判断是否为合格的电子元件更包括有下列步骤: 求得以该多个圆形影像的中心相连所形成的连线所对应的方编程以决定对应每一针脚的组合影像所具有的扭转的角度； 根据每一针脚的组合影像的几何中心决定相邻两针脚间的距离；以及 根据该距离以及该扭转的角度的大小判断是否为合格的电子元件。
23.如权利要求8所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，根据每一针脚的影像位与该取放装置的几何中心的位置关系将该电子元件插入至一电路板上更包括有下列步骤: 根据该多个针脚的影像位置决定出一对位几何中心； 根据该对位几何中心与该取放装置的几何中心，决定第一轴向的一第一距离差以及第二轴向的一第二距离差； 根据任相邻的至少两针脚所对应的影像位置的连线与通过该取放装置的几何中心的该第二轴向，决定出一夹角；以及 根据该第一与第二距离差以及该夹角调整该电子元件的位置。
24.如权利要求8所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，于该电子元件下方设置有该影像撷取装置，该取放装置于取该电子元件的过程中，该影像撷取装置撷取该多张序列影像。
25.如权利要求8所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，于该影像撷取装置设置于该取放装置将该电子元件移动至该电路板的路径上，该取放装置取该电子元件，并将其移动至该影像撷取装置的上方，于该影像撷取方向上进行升降移动，使该影像撷取装置撷取该多张序列影像。
26.如权利要求8所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，该位置状态包括相邻针脚间的距离，或者是相邻针脚间的距离与每一针脚的扭转角度的组合。
27.如权利要求8所述的电子零件脚位判断与插件的方法，其特征在于，该影像撷取方向与该第一与第二针脚的延伸方向平行。
28.一种电子零件脚位判断与插件的系统，其包括: 一影像撷取装置； 一取放装置，用以取 一电子元件，该电子元件具有一第一针脚以及一第二针脚；以及一控制单元，其与该取放装置以及该影像撷取装置电性连接，该控制单元控制该影像撷取装置撷取关于该第一与第二针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像，并于该多张序列影像中分开找出对应该第一针脚与第二针脚的一影像位置，该控制单元再根据该第一针脚与该第二针脚的影像位置间的一距离判断是否为合格的电子元件，如果为合格的电子元件，根据该第一针脚的影像位置与该第二针脚的影像位置与该取放装置几何中心的位置关系控制该取放装置将该电子元件插入至一电路板上。
29.一种电子零件脚位判断与插件的系统，其包括: 一影像撷取装置； 一取放装置，用以取一电子元件，该电子元件具有多个针脚；以及一控制单元，其与该取放装置以及该影像撷取装置电性连接，该控制单元控制该影像撷取装置撷取关于该多个针脚于该影像撷取方向的不同高度位置的多张序列影像，再于该多张序列影像中分开找出对应每一针脚的一影像位置，该控制单元根据每一针脚的一影像位置决定出一位置状态，以判断是否为合格的电子元件，如果为合格的电子元件，该控制单元根据每一针脚的影像位置与该取放装置的几何中心的位置关系控制该取放装置将该电子元件插入至一电路 板上。
【文档编号】H05K13/04GK103813703SQ201210545200
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】洪国峰, 张永融, 彭彦嘉 申请人:财团法人工业技术研究院