專利名稱：用于以45°的極視角對電路板上的對象進行成像的旋轉(zhuǎn)圖像采集單元的布置的制作方法
用于以45°的極視角對電路板上的對象進行成像的旋轉(zhuǎn)圖像采集單元的布置本發(fā)明涉及一種用于以45°的極視角對印刷電路板上的對象進行成像的旋轉(zhuǎn)圖像采集單元，尤其用于檢查集成電路和分立元件中的焊點。其它應用包括檢查半導體制造中的例如太陽能電池板和晶圓的二維對象。在制備工藝中，電路板組件貫穿焊膏印刷、板上組裝和焊接的技術(shù)步驟。焊接以后，通常利用自動光學檢查裝置來檢查電路板組件的制作缺陷。在這方面，焊點的檢查造成了特殊的挑戰(zhàn)。焊點檢查的可靠性取決于攝像機獲取的圖像中包含的信息。為了提高焊點檢查的可靠性，需要改善成像/照明單元。除了改善照明，還包括能夠以不同的方位角和極角來觀察待檢對象。從專利文獻中可以獲知允許從任選方向和視角成像的用于檢查印刷電路板上的電子元件和焊點的解決方案。美國專利5，064，291和5，862，973記載了通過利用多個靜態(tài)設置在不同位置的攝像機來從不同視角(方位角，極角)檢查對象。這些布置的不足在于視角方向分布粗略、材料投入大(每個角位一個攝像機物鏡單元)以及由此導致的高成本。在US 6, 771,805 Bl中，元件和/或焊點的檢查以及為此所需要的成像通過可移動的反射鏡單元(單反射鏡)及后面的物鏡和檢測器(攝像機)來執(zhí)行。通過操縱反射鏡取向，能夠?qū)崿F(xiàn)極視角的改變。需要旋轉(zhuǎn)檢查的對象(印刷電路板)以確保方位視角的改變。這種元件的布置和導致的成像處理導致一些重大缺陷。除了所需的視角的變化外，反射鏡單元的變化導致檢查的對象的視場的橫向位移。在檢查的對象的給定坐標的選定位置的檢查過程中，必須以對應的方式補償發(fā)生的橫向位移。進一步的不足在于隨著極角的增加，視場的可用尺寸變小。這是光學成像中焦點的受限深度導致的結(jié)果。盡管焦點深度的范圍可以通過相應調(diào)節(jié)光學元件的孔徑光闌而再次增大，但伴隨的分辨能力和強度的損失嚴重限制了該方法。此外，如果該方法在工業(yè)條件下進行自動檢查的系統(tǒng)中使用，則通過旋轉(zhuǎn)來處理檢查的對象是非常不利的。本發(fā)明的目的是能夠以可能的最經(jīng)濟的方式實現(xiàn)從不同的可精細調(diào)節(jié)的視角 (方位角和極角)的對象檢查。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種用于以優(yōu)選45°的極角對印刷電路板上的對象進行成像的旋轉(zhuǎn)圖像采集單元的布置來實現(xiàn)，其特征在于成像組件包括饋電電纜、攝像機、適配器、物鏡、反射鏡、反射鏡照明單元、照明單元、控制調(diào)節(jié)單元、玻璃罩和擴散盤并且布置為可整體以0°到360°角之間的角度旋轉(zhuǎn)，其中所述攝像機通過適配器相對于視平面傾斜布置，其中提供電氣驅(qū)動用于旋轉(zhuǎn)成像組件，其中以調(diào)節(jié)45°極角的方式通過兩個反射鏡的布置來實現(xiàn)光路的折疊，其中垂直于光路和/或在光路方向上進行照明，并且其中通過集成在組件中的控制調(diào)節(jié)單元來控制攝像機、反射鏡照明單元、照明單元和電氣驅(qū)動。在權(quán)利要求中示出更多的有利的實施例。下面將參照實施例對本發(fā)明進行更全面地說明。附圖示出


圖1是根據(jù)本發(fā)明的布置的示意圖；和圖2是示出控制的示意圖。本發(fā)明提出了從0°到360°之間的任意方位角對平面上對象進行傾斜成像和照明的布置。根據(jù)圖1的布置包括相對于視平面2以定義的角度傾斜的攝像機1。物鏡4通過一個機械適配器3連接到攝像機1。物鏡4垂直于視平面2。反射鏡7和組合的反射鏡照明單元8構(gòu)成的組件折疊光路并以45°角將其導向視平面2。照明單元9和組合的反射鏡照明單元8產(chǎn)生觀察所需要的光。由于該布置，能夠垂直于觀察方向和/或從觀察方向照亮視平面2。通過控制調(diào)節(jié)單元10來控制攝像機1、照明單元9和組合的反射鏡照明單元8。圖像采集模塊整體(如圖1中所示)由未示出的防護罩完全封閉。這樣，與玻璃罩11組合， 實現(xiàn)對灰塵的百分之百的防護。因此，形成了密閉系統(tǒng)。為了提高照明特性，在玻璃罩11 內(nèi)安裝擴散盤12。包括攝像機1、適配器3、物鏡4、反射鏡7、反射鏡照明單元8、照明單元9、控制調(diào)節(jié)單元10、玻璃罩11和擴散鏡12的整個布置固定到空心軸電機6的轉(zhuǎn)子，觀察方向可以在 0°到360° (方位角)之間選擇。旋轉(zhuǎn)電纜載體組5位于空心軸電機6的上方，用于為包含攝像機1、反射鏡照明單元8、照明單元9和控制調(diào)節(jié)單元10的旋轉(zhuǎn)電子組件提供饋電電纜。電纜載體組5包括七個可旋轉(zhuǎn)安裝的互連平面。當系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)特定的方位角時，該旋轉(zhuǎn)角分布到各平面。在完整的旋轉(zhuǎn)期間，平面相對于其上方平面的相對移動大約是52°。因此，可以在非常緊湊的安裝空間內(nèi)實現(xiàn)這種電纜引導，并將引導線上的張力減至最小。在自動光學檢查系統(tǒng)中，根據(jù)圖1的布置固定到X-Y定位系統(tǒng)。這允許根據(jù)圖1 的整個布置移動至待檢印刷電路板上的任意位置，在包括攝像機1、適配器3、物鏡4、反射鏡7、反射鏡照明單元8、照明單元9、控制調(diào)節(jié)單元10、玻璃罩11和擴散盤12的單元旋轉(zhuǎn)到該位置后，使得能夠從0°到360°之間的任意方位角獲取檢查的物體的圖像，以將這些圖像傳輸至評估控制單元13，并對其進行評估。以圖2中所示的方式來實現(xiàn)根據(jù)圖1的布置的控制中央評估控制單元13給控制調(diào)節(jié)單元10發(fā)送包含獲取圖像的參考方位角(取值范圍0° -360° )和照明類型的命令?？刂普{(diào)節(jié)單元10給空心軸電機6發(fā)送移動命令。到達方位角以后，控制調(diào)節(jié)單元10同時開啟所需的照明，攝像機1開始記錄圖像。在攝像機 1的圖像記錄結(jié)束時，圖像被發(fā)送到中央評估控制單元13。附圖標記1攝像機2視平面3適配器4 物鏡5旋轉(zhuǎn)電纜載體組6空心軸電機7反射鏡
8反射鏡照明單元9照明單元10控制調(diào)節(jié)單元11玻璃罩12擴散盤13中央評估控制單元
權(quán)利要求
1.一種用于優(yōu)選以45°的極視角對印刷電路板上的對象進行成像的旋轉(zhuǎn)圖像采集單元的布置，其特征在于成像組件，其包括饋電電纜、攝像機(1)、適配器C3)、物鏡(4)、反射鏡(7)、反射鏡照明單元(8)、照明單元(9)、控制調(diào)節(jié)單元(10)、玻璃罩(11)和擴散盤(12)，所述成像組件被布置為能夠整體地以0°到360°之間的角度旋轉(zhuǎn)，所述攝像機(1)通過適配器( 成相對視平面( 傾斜布置， 電氣驅(qū)動，設置用于旋轉(zhuǎn)所述成像組件，以調(diào)節(jié)45°極角的方式通過兩個反射鏡的布置來執(zhí)行光路的折疊， 垂直于光路和/或沿光路方向進行照明，通過集成在組件中的所述控制調(diào)節(jié)單元(10)來執(zhí)行所述攝像機(1)、所述反射鏡照明單元(8)、所述照明單元(9)和電氣驅(qū)動的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于能夠調(diào)節(jié)0°到360°之間的任意旋轉(zhuǎn)范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的布置，其特征在于所述電氣驅(qū)動被構(gòu)造為具有或沒有行程限制的空心軸電機(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的布置，其特征在于所述空心軸電機(6)被構(gòu)造有用于獲取位置和控制位置的行程測量系統(tǒng)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的布置，其特征在于所述空心軸電機(6)被構(gòu)造為電動步進電機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的布置，其特征在于所述空心軸電機(6)被構(gòu)造為電動交流或直流伺服電機。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的布置，其特征在于所述空心軸電機(6)被構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)電機或線性電機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述電氣驅(qū)動被構(gòu)造為沒有空心軸的電機。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)由氣動驅(qū)動來執(zhí)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于在組件外部執(zhí)行所述驅(qū)動、照明和攝像機 (1)的控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于可以通過所述反射鏡(7)和所述反射鏡照明單元(8)的布置以及所述攝像機(1)的修改的傾斜位置的布置來調(diào)節(jié)所述極角。
12.根據(jù)權(quán)利要求1和11所述的布置，其特征在于所述極角可以采用0°到90°之間的任意值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于使用棱鏡或反射鏡-棱鏡組件用于折疊所述光路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述物鏡(4)是遠心物鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述物鏡(4)是變焦物鏡。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述物鏡(4)是近心物鏡。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述攝像機(1)是矩陣相機。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述攝像機(1)是線陣相機。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于使用具有不同波長區(qū)域顏色的LED用于照明。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于使用僅具有一個波長區(qū)域顏色的LED用于照明。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述照明利用連續(xù)照明來執(zhí)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述照明被執(zhí)行作為與所述攝像機(1)的圖像采集同步的閃光照明。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述饋電電纜通過電纜載體組( 執(zhí)行。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于所述饋電電纜通過刷接觸系統(tǒng)執(zhí)行。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于電源和信號饋送都由無線系統(tǒng)執(zhí)行。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于電源和信號饋送都由組合的無線/刷接觸 /電纜載體系統(tǒng)執(zhí)行。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于使用風扇或珀耳帖元件用于冷卻所述組件。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于從不同方向來執(zhí)行所述照明。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于以45°的極視角對印刷電路板上的對象進行成像的旋轉(zhuǎn)圖像采集單元。本發(fā)明的目的以可能的最經(jīng)濟的方式實現(xiàn)從不同的可精細調(diào)節(jié)的視角(方位角和極角)的對象檢查。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過用于成像印刷電路板上的對象的旋轉(zhuǎn)圖像采集單元來實現(xiàn)，該成像組件包括饋電電纜、攝像機(1)、適配器(3)、物鏡(4)、反射鏡(7)、反射鏡照明單元(8)、照明單元(9)、控制調(diào)節(jié)單元(10)、玻璃罩(11)和擴散盤(12)并被布置為可整體在0°到360°角之間旋轉(zhuǎn)。
文檔編號G01N21/88GK102395875SQ201080016891
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者安德烈·哈克, 洛敏·里希特 申請人:吉珀電子有限公司