电子元件检测系统及方法与流程

本发明关于一种检测系统及方法，特别涉及一种电子元件检测系统及方法。

背景技术：

在传统印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)的制造过程中，采用插入式封装技术(throughholetechnology，tht)将电子元件插入电路板前，大多需要对电子元件的插脚进行整脚，亦即将插脚剪至适当长度或是折弯成形，尔后才能将电子元件插入电路板。

然而，当剪脚刀具磨损或是整脚精度不足时，可能导致插脚异常偏摆，造成电子元件无法准确插入电路板。由于现今在自动化整脚作业之后，普遍并未对电子元件的插脚进行检测，因而无法得知电子元件的插脚是否有异常的问题。因此，如何有效地对电子元件的插脚进行检测将成为各家厂商的技术改善的重点。

技术实现要素：

本发明在于提供一种电子元件检测系统及方法，借此有效地检测电子元件的插脚的状态，以作为是否需要对插脚进行校正的依据。

本发明提供一种电子元件检测系统，包括光源装置、拍摄装置、调整装置与影像处理装置。光源装置产生光源，且光源于不同旋转角度照射第一电子元件的至少一插脚。拍摄装置与光源装置平行且相对设置，拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第一电子元件的至少一插脚的多个第一影像与多个第二影像。调整装置耦接拍摄装置与光源装置，将拍摄装置与光源装置调整至第一高度与第二高度及旋转拍摄装置及光源装置，其中第一影像对应第一高度，第二影像对应第二高度。影像处理装置耦接拍摄装置，接收第一影像与第二影像，且依据第一影像与第二影像，计算第一电子元件的至少一插脚的第一特征信息，并依据第一特征信息，分析第一电子元件的至少一插脚的状态。

本发明另提供一种电子元件检测方法，包括下列步骤。将光源装置与拍摄装置调整至第一高度，其中拍摄装置与光源装置平行且相对设置。旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第一电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第一电子元件的至少一插脚的多个第一影像。将光源装置与拍摄装置调整至第二高度。旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第一电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第一电子元件的至少一插脚的多个第二影像。依据第一影像与第二影像，计算第一电子元件的至少一插脚的第一特征信息。依据第一特征信息，分析第一电子元件的至少一插脚的状态。

本发明所公开的电子元件检测系统及方法，通过将光源装置与拍摄装置分别调整至第一高度与第二高度，并旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第一电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第一电子元件的至少一插脚的多个第一影像与多个第二影像，并依据第一影像与第二影像，计算第一电子元件的至少一插脚的第一特征信息以及依据第一特征信息，分析第一电子元件的至少一插脚的状态。如此一来，可以有效地检测电子元件的插脚的状态，以作为是否需要对插脚进行校正的依据。

附图说明

图1为依据本发明的一实施例的电子元件检测系统的示意图。

图2a与图2b为本发明的一实施例的插脚与通孔的对应关系示意图。

图3为依据本发明的一实施例的插脚的引导向量、偏移向量、偏移量、偏摆脚的对应关系示意图。

图4为依据本发明的一实施例的电子元件检测方法的流程图。

图5为图4的步骤s412的详细流程图。

图6a及图6b为依据本发明的另一实施例的电子元件检测方法的流程图。

图7为图6b的步骤s612的详细流程图。

附图标记说明：

100：电子元件检测系统

110：光源装置

120：拍摄装置

130：调整装置

131：高度调整装置

132：旋转装置

140：影像处理装置

150：第一电子元件

170：第二电子元件

151、171：插脚

210：通孔

r、r：半径

r-r：预设值

θ：偏摆角

s402～s412、s502～s504、s602～s612、s702～706：步骤

具体实施方式

在以下所列举的各实施例中，将以相同的标号代表相同或相似的元件或组件。

图1为依据本发明的一实施例的电子元件检测系统的示意图。请参考图1，电子元件检测系统100包括光源装置110、拍摄装置120、调整装置130与影像处理装置140。需注意的是，图1仅为本发明的一个实施例，但本发明并不以此为限。电子元件检测系统100亦可包括其他元件。

在本实施例中，光源装置110、拍摄装置120、调整装置130可以配置在一移动载具上，且影像处理装置140可以配置在一机台上。其中，前述移动载具例如为机械手臂。另外，电子元件检测系统100还包括一控制装置(图未示)，用以控制光源装置110、拍摄装置120与调整装置130。

光源装置110产生光源，且光源于不同旋转角度照射第一电子元件150的至少一插脚151。在本实施例中，前述光源可以为可见光或非可见光，例如x光、紫外光、红外光以及电磁波，但本发明不以此为限。

拍摄装置120与光源装置110平行且相对设置。也就是说，光源装置120所产生的光源会平行照射到拍摄装置120。拍摄装置120可以感测光源，以产生对应不同旋转角度的第一电子元件150的至少一插脚151的多个第一影像与多个第二影像。其中，第一电子元件150设置于拍摄装置120与光源装置110之间。

调整装置130耦接拍摄装置120与光源装置110，将拍摄装置120与光源装置110调整至第一高度与第二高度并旋转拍摄装置120与光源装置110。也就是说，调整装置130可将拍摄装置120与光源装置110调整至第一高度。接着，调整装置130可以旋转拍摄装置120与光源装置110，使得拍摄装置120可产生对应不同旋转角度的第一电子元件150的至少一插脚151的多个第一影像，且第一影像对应于第一高度。

之后，调整装置130可将拍摄装置120与光源装置110调整至第二高度。接着，调整装置130可以旋转拍摄装置120与光源装置110，使得拍摄装置120可产生对应不同旋转角度的第一电子元件150的至少一插脚151的多个第二影像，且第二影像对应于第二高度。在本实施例中，调整装置130可依据依固定角度，按序旋转拍摄装置120与光源装置110，使得拍摄装置120可产生对应不同旋转角度的影像。另外，上述固定角度例如为1度、2度、3度等，但不用于限制本发明。使用者可视需求自行调整上述固定角度。

进一步来说，调整装置130可以包括高度调整装置131与旋转装置132。旋转装置132耦接高度调整装置131，且拍摄装置120与光源装置110可以设置于旋转装置132上。高度调整装置131用于将拍摄装置120与光源装置110调整置不同的高度。旋转装置132用于将拍摄装置120与光源装置110的旋转至不同的角度。

影像处理装置140耦接拍摄装置120，接收第一影像与第二影像，且依据第一影像与第二影像，计算第一电子元件150的至少一插脚151的第一特征信息。也就是说，在影像处理装置140接收第一影像后，影像处理装置140会依据各个第一影像中的光强度分布，以得到对应于第一高度的第一电子元件150的插脚151的坐标位置。接着，在影像处理装置140接收第二影像后，影像处理装置140会依据各个第二影像中的光强度分布，以得到对应于第二高度的第一电子元件150的插脚151的坐标位置。之后，影像处理装置140依据对应于第一高度与第二高度的第一电子元件150的插脚151的坐标位置，计算出第一电子元件150的插脚151的第一特征信息。

接着，影像处理装置140会依据第一特征信息，分析第一电子元件150的插脚151的状态。也就是说，影像处理装置140依据第一特征信息中的特征值，确认第一电子元件150的插脚是否有偏移、歪斜等。在本实施例中，第一特征信息可以包括插脚偏移量、偏摆角、脚距公差、歪斜脚等的特征值。

进一步来说，当影像处理装置140取得第一特征信息时，影像处理装置140更将第一特征信息的特征值与预设值进行比对。假设第一特征信息的特征值以偏移量为例，如图2a与图2b所示，标号“151”为插脚，标号“210”为插脚151所对应的电路板的通孔，标号“r”为插角151的半径，标号“r”为通孔210的半径，标号“r-r”为预设值。也就是说，影像处理装置140会判断第一特征信息的特征值是否超出预设值，以确认第一电子元件150的插脚151是否需要校正。

当第一特征信息的特征值未大于预设值“r-r”时，表示插脚151没有偏移或歪斜(如图2a所示)，或是插脚151有偏移或歪斜但偏移或歪斜的程度在预设值“r-r”的范围内(如图2b所示)。据此，影像处理装置140确认第一电子元件150的插脚151的状态正常，不需要进行校正。如此，第一电子元件150的插脚151可准确地插入电路板上的通孔210中。

当第一特征信息的特征值超出预设值“r-r”时，即第一特征信息的特征值的数值大于预设值“r-r”，表示插脚151有偏移或歪斜且偏移或歪斜的程度超过预设值“r-r”的范围。据此，影像处理装置140将第一特征信息的特征值作为校正值，并输出校正值。如此，使用者便可以通过此校正值对第一电子元件150的插脚151进行校正，使得插脚151的位置可校正至正常位置，以便于第一电子元件150的插脚151可准确地插入电路板上的通孔210中。

为了方便说明，将电子元件的插脚坐标以pk,m,n表示，其中k为电子元件序号、m插脚序号、n为插脚高度位置，总检测电子元件数为k，电子元件的插脚数为m，在至少两相异高度(n≥2)进行检测，共可得到k×m×n个插脚坐标，其中1≤k≤k、1≤m≤m、1≤n≤n。

插脚151的偏摆可通过偏移量评估，且偏移量定义如下。首先，定义插脚151的引导向量为一个插脚在两相异高度位置(即第一高度与第二高度)的坐标差值。在本实施例中，两相异高度以n＝1与n＝n为例，但本发明不以此为限。偏移向量为引导向量在xy平面上的分量，其中z轴为铅直方向。偏移量即为偏移向量的长度，如图3所示。在本实施例中，引导向量可表示为偏移向量可表示为偏移量可表示为

对一插脚在两相异高度位置的插脚坐标的差值进行计算，可得到插脚的引导向量，而偏摆角即为插脚的引导向量与z轴的夹角，其中z轴为铅直方向。偏摆角可如图3所示的标号“θ”。引导向量可表示为z轴单位向量可表示为偏摆角可表示为

脚距公差的定义为测量脚距与标准脚距的差值。也就是说，对电子元件上的两相异插脚在同一高度的坐标差值进行计算，可得插脚间距向量。另外，插脚末梢(n＝1)的插脚间距向量的长度定义为测量脚距，插脚根部(n＝n)的插脚间距向量的长度为标准脚距，其中两相异插脚以mi与mj表示且i≠j。在本实施例中，插脚间距向量可表示为脚距公差可表示为

歪斜角用于呈现成对插脚的旋绕程度。歪斜角定义为两相异插脚于末梢插脚的插脚间距向量(n＝1)与根部插脚的插脚间距向量(n＝n)的夹角。其中，两相异插脚以mi与mj表示且i≠j。在本实施例中，插脚间距向量可表示为歪斜角可表示为

在前述实施例中，调整装置130所调整的高度的数量是以2个为例，即第一高度与第二高度，但本发明不限于此。在一些实施例中，调整装置130所调整的高度的数量还可为3个或3个以上，使得拍摄装置120还可拍摄对应不同高度的影像，并将这些影像传送至影像处理装置140进行分析。如此，可增加检测的准确度。

另外，电子元件是以一个为例，即第一电子元件150，但本发明不限于此。电子元件检测系统100可以检测2个或2个以上的电子元件。另外，电子元件检测系统100除了可以对电子元件的插脚进行检测外，还可进一步对切割工具检测进行分析。以下将另举一例来进行说明。

在电子元件检测系统100取得第一电子元件150所对应的第一影像与第二影像后，电子元件检测系统100可以对第二电子元件170进行检测。也就是说，可以将第二电子元件170置于光源装置110与拍摄装置120之间，使得光源装置110可于不同旋转角度照射第二电子元件170的至少一插脚171。另外，拍摄装置120更感测光源，以产生对应不同旋转角度的第二电子元件170的插脚171的多个第三影像与多个第四影像。

调整装置130将拍摄装置120与光源装置110调整至第一高度与第二高度的说明，可参考前述的说明，故在此不再赘述。另外，第三影像对应第一高度，第四影像对应第二高度。也就是说，第一影像与第三影像都对应第一高度，第二影像与第四影像都对应第二高度。

接着，影像处理装置140更接收第三影像与第四影像，且依据第三影像与第四影像，计算第二电子元件170的插脚171的第二特征信息。其中，第二特征信息的计算可参考如上第一特征信息的计算，故在此不再赘述。另外，影像处理装置140亦可依据第二特征信息，分析第二电子元件170的插脚171的状态。第二电子元件170的插脚171的分析可参考如上第一电子元件150的插脚151的分析，故在此不再赘述。在本实施例中，第一电子元件150与第二电子元件170为相同的电子元件。

在影像处理装置140取得第一特征信息与第二特征信息后，影像处理装置140可以依据第一特征信息与第二特征信息，分析切割工具的状态。也就是说，影像处理装置140依据第一特征信息与第二特征信息的特征值，确认切割工具的磨损程度，亦即是否需要更换切割工具的刀具。在本实施例中，第一特征信息与第二特征信息包括插脚偏移量、偏摆角、脚距公差、歪斜脚。

进一步来说，在影像处理装置140取得第一特征信息与第二特征信息后，影像处理装置140更对第一特征信息与第二特征信息进行计算，以产生统计值，并分析切割工具的状态。也就是说，影像处理装置140可以依据统计值，确认切割工具的磨损程度。

接着，影像处理装置140会将统计值超过预设容许值进行比对。也就是说，影像处理装置140会判断统计值是否大于预设容许值，以确认切割工具的刀具是否需要维护或更换。

当统计值未大于预设容许值时，表示切割工具的磨损程度仍在容许值的范围内。据此，影像处理装置140确认切割工具的状态正常，不需要进行维护或更换。如此，切割工具不会导致电子元件剪脚后发生插脚异常偏摆的情况。

当统计值超过预设容许值时，表示切割工具的磨损程度已超过容许值的范围。据此，影像处理装置140产生警示信息。此警示信息可以通过音频装置(蜂鸣器或扬声器)产生声音或照明装置(发光二极管)产生警示光。如此，使用者便可通过警示信息，得知切割工具的磨损程度已超过容许值，需要对切割工具的刀具进行维护或更换，以避免发生插脚异常偏摆的情况。

前述的统计值可以包括计算偏移量平均及标准差，作为切割工具的维护警示的判断依据。统计值可针对同一电子元件的复数插脚进行统计，插脚数量为m′且2≤m′≤m。另外，统计值也可针对复数电子元件的同一插脚进行统计，电子元件数量为k′且2≤k′≤k。在本实施例中，同一电子元件的复数插脚的平均偏移量可表示为同一电子元件的复数插脚的偏移向量总和的平均偏移量可表示为同一电子元件的复数插脚的偏移量的标准差可表示为复数电子元件的同一插脚的平均偏移量可表示为复数电子元件的同一插脚偏移向量总和的平均偏移量可表示为复数电子元件的同一插脚偏移量的标准差可表示为

统计值也可以包括计算偏摆角的平均及标准差，作为切割工具的维护警示的判断依据。统计值可针对同一电子元件的复数插脚进行统计，插脚数量为m′且2≤m′≤m。另外，统计值也可针对复数电子元件的同一插脚进行统计，电子元件数量为k′且2≤k′≤k。在本实施例中，同一电子元件的复数插脚的平均偏摆角可表示为同一电子元件的复数插脚的引导向量总和的平均偏摆角可表示为同一电子元件的复数插脚的偏摆角的标准差可表示为复数电子元件的同一插脚的平均偏摆角可表示为复数电子元件的同一插脚的引导向量总和的平均偏摆角可表示为复数电子元件的同一插脚的偏摆角的标准差可表示为

统计值也可以包括计算脚距公差的平均，作为切割工具的维护警示的判断依据。统计值可针对同一电子元件的复数脚距进行统计，脚距数量为m′且2≤m′≤m(m-1)/2。另外，统计值也可针对复数电子元件的同一脚距进行统计，电子元件数量为k′且2≤k′≤k。在本实施例中，同一电子元件的复数脚距的脚距公差的平均可表示为同一电子元件的复数脚距的脚距公差的标准差可表示为复数电子元件的同一插脚的脚距公差的平均可表示为复数电子元件的同一插脚的脚距公差的标准差可表示为

统计值也可以包括计算歪斜角的平均，作为切割工具的维护警示的判断依据。统计值可针对同一电子元件的复数字置进行统计，位置数量为m′且2≤m′≤m(m-1)/2。另外，也可针对复数电子元件的同一位置进行统计，电子元件数量为k′且2≤k′≤k。

在本实施例中，同一电子元件的复数位置的歪斜角的平均可表示为同一电子元件的复数位置的歪斜角的标准差可表示为复数电子元件的同一位置的歪斜角的平均可表示为复数电子元件的同一位置的歪斜角的标准差可表示为

在前述实施例中，调整装置130所调整的高度的数量是以2个为例，即第一高度与第二高度，但本发明不限于此。在一些实施例中，调整装置130所调整的高度的数量还可为3个或3个以上，使得拍摄装置120还可拍摄对应不同高度的影像，并将这些影像传送至影像处理装置140进行分析。如此，可增加检测的准确度。另外，电子元件是以2个为例，即第一电子元件150与第二电子元件170，但本发明不限于此。电子元件检测系统100可以检测3个或3个以上的电子元件。如此，还可以增加切割工具的状态的分析准确度。

图4为依据本发明的一实施例的电子元件检测方法的流程图。在步骤s402中，将光源装置与拍摄装置调整至第一高度，其中拍摄装置与光源装置平行且相对设置。在步骤s404中，旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第一电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第一电子元件的至少一插脚的多个第一影像。

在步骤s406中，将光源装置与拍摄装置调整至第二高度。在步骤s408中，旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第一电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第一电子元件的至少一插脚的多个第二影像。

在步骤s410中，依据第一影像与第二影像，计算第一电子元件的至少一插脚的第一特征信息。在步骤s412中，依据第一特征信息，分析第一电子元件的至少一插脚的状态。

图5为图4的步骤s412的详细流程图。在步骤s502中，将第一特征信息的特征值与预设值进行比对。在步骤s504中，当第一特征信息的特征值超出预设值时，影像处理装置将第一特征信息的特征值作为校正值，并输出校正值。

图6a及图6b为依据本发明的另一实施例的电子元件检测方法的流程图。在本实施例中，电子元件检测方法包括图4中的步骤s402～s412(如图6a所示)外，还包含步骤s602～s612(如图6b所示)。在步骤s602中，将光源装置与拍摄装置调整至第一高度。在步骤s604中，旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第二电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第二电子元件的至少一插脚的多个第三影像。

在步骤s606中，将光源装置与拍摄装置调整至第二高度。在步骤s608中，旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第二电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第二电子元件的至少一插脚的多个第四影像。

在步骤s610中，依据第三影像与第四影像，计算第二电子元件的至少一插脚的第二特征信息。在步骤s612中，依据第一特征信息与第二特征信息，分析切割工具的状态。

图7为图6b的步骤s612的详细流程图。在步骤s702中，将第一特征信息与第二特征信息进行计算，以产生统计值，并分析切割工具的状态。在步骤s704中，将统计值与预设容许值进行比对。在步骤s706中，当统计值超过预设容许值时，影像处理装置产生警示信息。

综上所述，本发明所公开的电子元件检测系统及方法，通过将光源装置与拍摄装置分别调整至第一高度与第二高度，并旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第一电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第一电子元件的至少一插脚的多个第一影像与多个第二影像，并依据第一影像与第二影像，计算第一电子元件的至少一插脚的第一特征信息，以及依据第一特征信息，分析第一电子元件的至少一插脚的状态。如此一来，可以有效地检测电子元件的插脚的状态，以作为是否需要对插脚进行校正的依据。

另外，还可通过将光源装置与拍摄装置分别调整至第一高度与第二高度，并旋转光源装置与拍摄装置，使光源装置的光源于不同旋转角度照射第二电子元件的至少一插脚，以及拍摄装置感测光源，以产生对应不同旋转角度的第二电子元件的至少一插脚的多个第三影像与多个第四影像，并依据第三影像与第四影像，计算第二电子元件的至少一插脚的第二特征信息，以及依据第一特征信息与第二特征信息，分析切割工具的状态。如此一来，亦可以有效地分析切割工具的状态，以作为是否需要对切割工具进行维护或更换的依据，进而增加使用上的便利性。

本发明虽以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。