專利名稱：一種新型的單視覺相機對位pcb的定位補償方法
技術領域：
本發明是一種新型的CXD的單相機對于PCB的位置補償方法。該發明可應用于稱為CAS輔助對位補償系統((XD Alignment system，以下簡稱CAS)，是建立在XY坐標平臺和相機CXD輔助影像定位基礎之上的位置補償系統，PCB由于加工和成型的工藝決定了，每批和每塊PCB的外緣和圖像的位置不確定性，高精度定位需要借助CCD做位置補償，該發明屬于光機電一體化中檢測技術領域。它利用CXD相機對已確定的PCB的XY坐標系統，對產品的圖案和標志進行定義檢查，比對需檢測的圖案的特征值，將圖像偏移技術結果，運用CAS輔助對位補償系統軟件，計算出圖案位置偏移量，或產品偏移量，補償給檢測系統計算機PC或XY平臺，并以確 認的數據格式輸出，可以精確定位PCB的圖案位置。對后續加工和工序提供高精度的保障。該開放式的數據格式可以按后續加工的特點，進行多格式編輯。例如可輸出給激光半導體矩陣式PCB子板方碼的標刻位參數校正，以便激光進行標刻圖案位置的調整，提聞的標刻位置質量和精度。CAS補償系統是因客戶對PCB板碼的激光標刻高精度要求而開發的。通常的PCB邊定位精度在+/-0. 2-0. 15mm,此CAS補償精度優于+/-0. 1-0. 05mm，可以提高PCB的激光標刻的成品率和激光標刻的一致性。CAS是專業用于PCB位置檢測的補償系統，可選不同分辨率的工業相機組合和安裝位達到不同的應用目的。例如
A、基于XY平臺的PCB高精度定位的偏差補償；
B、單相機配合XY平臺，分步可以檢測PCB圖案、器件和標碼的位置誤差檢測。
背景技術：
—.同一個產品要打A、B兩塊板,PCB內部焊盤mark點及焊盤完全一樣,只是由于PCB外邊緣做的不整齊(這在SMT生產中是絕對會大量出現的，PCB制造商保證焊盤與mark點的坐標是絕對一致準確的，不保證每個焊盤點與任何一個邊的準確性)，那這種情況如何能實現打碼位置準確呢？
原因在于，通常在PCB制作中，相同的批號，是由一張膜片拍照制成的，所以定位點和打碼的相對位置都是相同的，精度在50um的之內。而每塊PCB的邊緣裁切就會產生不同的邊角精度，既是后續機械切邊造成的。通常精度在O. 2、. 4毫米。針對0.3毫米以內的位置要求的客戶就需要訂購CCD做高精度位置補償。二.激光標刻技術是激光加工量最大的應用領域之一。激光標刻技術是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料氣化或發生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記的一種標刻方法。激光可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產品的防偽有特殊的意義。
激光能標記何種信息，僅與計算機里設計的內容相關，只要計算機里設計出的圖形是打標系統能夠識別的，那么打標機就可以將設計信息精確地還原在合適的載體上。因此軟件的功能實際上很大程度上決定了系統的功能。激光標刻技術已被廣泛的應用于各行各業，為優質、高效、無污染和低成本的現代加工生產開辟了廣闊的前景。隨著現代激光標刻應用領域的不斷擴展，對激光制造的設備系統小型化,高效率和集成化的要求也越來越高,新型高功率光纖激光技術的開發成功,必將對此產生極大的推動。三.隨著技術的不斷發展，加工設備的不斷更新，CNC被大量使用，使得原來只能依靠進口國外機器的時代漸行漸遠，在一些高科技、高精度行業對標刻技術提出了更高的要求，單純的機械定位精度已經不能滿足客戶的要求，CAS定位補償方法，給激光加工系統是在對高端PCB客戶的激光標刻的應用中應運而生。在激光標刻行業領域中，優質的高精度定位方碼標刻是汽車電子PCB的基本要求，正確完整清晰可辨是方碼標刻的基本規范，全自動化系統是標刻高產能和高質量的保證，高精度的定位補償系統的配備，使得PCB標刻結果和質量的一致性得到了保障和檢驗。
CAS系統是在國內的PCB產業共同挑戰汽車電子、便攜式新型電子、交通電子、航天電子的PCB工藝需求和相應的設備保障的基礎上發明的。它結合了近兩年來先進的激光技術，并隨著CCD的廣泛應用和功能的標準化不斷進步而發展的，可應對極小型PCB的高精度標刻要求。CAS綜合了現有的CCDP技術，和CCA技術，應用于高端PCB生產的質量管理中，其CCD檢測精度優于+/-50-30um，該CAS定位補償檢測技術將是國際、國內獨創的專業應用于PCB產業化的系統。
發明內容
本發明是國際、國內獨創的定位補償檢測方法，其主要是針對PCB定位，應用CCD相機檢測產品的標志點團的中心，將檢測數據傳送給計算機PC，利用CAS對檢測圖像計算這兩者之間的位差，并記錄相應的檢測結果，從而得到位置偏移值，將結果傳輸給連接的激光控制器的計算機，作位置自動補償和校正標刻。使用方法單工業相機對XY平臺上的PCB作定位補償。一.基礎保證我們保證機臺應有裝配關系和精度，和運動的線性驅動。如XY平臺的直角，激光的安裝正確(含與平臺的水平和平行)。二.補償提高精度CAS的補償的計算方法是單個相機撲捉倆到三定位點，計算出板子的當前位置，作補償。
I.該機臺有三個基礎坐標系，一是XY-A平臺，二是PCB-B板的基圖，三是激光L-C的圖形位子。(XD是A坐標系中的一個固定眼位(Xz, Yz),如圖I所示。2.通常的傳統補償方法作XY平臺可以補償X向和Y向，轉角就交給激光。特點速度慢，補償精度低。方法。CAS采用的X向補償和Y向補償，轉角補償都交給激光處理。特點速度快，補償精度高，合適高精度PCB定位要求。三.補償算法CAS的補償的計算方法，目前只正對PCB的邊加工和其他問題所造成的標刻位置的偏移，作補償。在完成了上述粗調和相對位置測量后，正對PCB版的位置漂移和板子運動的停止，造成的補償通常是小于2 3毫米的。我們可以利用CCD的測量，補償給激光圖形的位置參數(X，Y，)。
四.補償實現CAS的補償值可以通過激光的軟件指令的通訊方法，通知激光的標刻位置的偏移，作補償，如圖2所示。與現有的PCB定位技術相比，本發明具有低成本、使用便捷、精度高等優點，并且支持市面大多數激光，可大大提高國產激光同國外激光的競爭優勢，并且可以在普通的機臺上，后加該裝置，為客戶的提供產品升級和應用升級提供了可能。
圖I CAS定位補償系統的安裝事例 圖2 CAS定位補償系統應用一工作流程圖
圖3三個坐標系和(XD，PCB及激光坐標系點的關聯圖 圖4針對PCB的圖形移動作的各點的關系圖
具體實施例方式一.基本方法
1，基礎保證我們保證機臺應有裝配關系和精度，和運動的線性驅動。如XY平臺的直角，激光的安裝正確(含與平臺的水平和平行)。具體方法參考技術文件〈激光安裝測試XY TABLE 090418. doc>和〈XY平臺安裝直角測量及激光安裝配合檢查補充說明.doc>2，補償提高精度CCD的補償的計算方法科學合理。目前是單個相機撲捉倆到三定位點，計算出板子的當前位置，作補償。
(I).坐標系學習該機臺有三個基礎坐標系，一是XY-A平臺，二是PCB-B板的基圖，三是激光L-C的圖形位子。C⑶是A坐標系中的一個固定眼位(Xz，Yz),如圖3所示。⑵.補償方法
a.作XY平臺可以補償X向和Y向，轉角就交給激光。特點速度慢，補償精度低。b. X向補償和Y向補償，轉角補償都交給激光處理。特點速度快，補償精度高，合適。二.做幾個基本測試
I.CXD安裝的絕對位置確認(Xz，Yz);前提是基本滿足應用的全行程，不干涉激光標刻全掃描區域和讀碼槍的基本功能。要注意的CCD —旦移動位子(含重新安裝，包括改變光圈，重新定焦，安裝高度等工作，可能影響CCD的分辨像素值的動作)，需重新確認該絕對位置參數，校對像素比例(相同的直徑圓為等比例=1)填入測試參數校正。2. XY-A坐標系的確認；利用CXD對已知的標準基板作XY的直角測量和定距離的補償值。粗調參考:< 激光安裝測試XY TABLE 090418. doc>和〈XY平臺安裝直角測量及激光安裝配合檢查補充說明.doc>，測試保障X向和Y向分別在300毫米小于O. 5毫米為限，即每100毫米小于O. 15毫米，一個激光線寬的偏位；細調就利用在機臺走(Xz+50, Yz+50)定長步距打十字，由C⑶讀取每個定距離的偏差，生成坐標補償表格，或定距離每O. I毫米補充的是算式(Xa，Ya)。移動的坐標位的絕對值(XA+Xz+ Xa*XA*10，YA+Yz+Ya*YA*10)
3.激光中心安裝位(LX，LY)的確認；粗調部分已由激光安裝的測試保障在300毫米小于O. 5毫米為限。細調部分激光在中心位置打十字，CCD測量得激光在XY-A坐標系中的位置(XL=LX+Xz，YL=LY+Yz)。激光的轉角的圖形與XY-A坐標系平行即，得 L值，因為是小角度，利用激光圖形校正，存在激光的標準圖形文件即可。每次安裝過XY平臺和激光的位置時，注意該參數要重新測試校正。如圖3所示，三個坐標系和(XD，PCB及激光坐標系點的關聯圖。其中一要定義XY平臺的原點，可以在輸送帶的右STOPPER附近定義。二要注意XY雙向軸的原點傳感器位子(HOME)，要能在軟件中得到補償和定義距離。三.補償算法CXD的補償的計算方法，目前只正對PCB的邊加工和其他問題所造成的標刻位置的偏移，作補償。在完成了上述粗調和相對位置測量后，正對PCB版的位置漂移和板子運動的停止，造成的補償通常是小于2 3毫米的。我們可以利用CCD的測量，補償給激光圖形的位置參數(X，Y，)。如圖4所示，正對PCB的圖形移動作的各點的關系圖。MARKl和MARK2是PCB的對角定位標志，及對應的坐標位。Ml’和M2’是PCB的移動后的對角定位標志點位，及對應的坐標位。M6是PCB中的任意一點，M6’是移動后PCB中的任意一點。以下是移動后夾角的計算。
權利要求
1.根據權利要求I所述的CAS單相機對PCB的位置補償方法，它利用CCD相機對已確定的PCB的XY坐標系統，對產品的圖案和標志進行定義檢查，比對需檢測的圖案的特征值，將圖像偏移技術結果，運用CAS輔助對位補償系統軟件，計算出圖案位置偏移量，或產品偏移量，補償給檢測系統計算機PC或XY平臺，并以確認的數據格式輸出，可以精確定位PCB的圖案位置。
全文摘要
本發明涉及一種新型的CCD單相機對位PCB的定位補償檢測方法，其主要是針對PCB定位，應用CCD相機檢測產品的標志點的中心，將檢測數據傳送給計算機PC，利用CAS輔助對位補償系統(CCD Alignment system)對檢測圖像計算這兩者之間的位差，并記錄相應的檢測結果，從而得到位置偏移值，將結果傳輸給連接激光控制器的計算機，作位置自動補償和校正標刻。與現有的PCB 定位技術相比，本發明具有低成本、使用便捷、精度高等優點，并且支持市面大多數激光，可以在普通的機臺上加該裝置，對客戶產品升級和應用升級提供了可能。
文檔編號G01B11/00GK102865815SQ201210357868
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者盧冬青 申請人:上海功源電子科技有限公司