本发明涉及一种新型的CCD单相机对位PCB的定位补偿检测方法,其主要是针对PCB定位,应用CCD相机检测产品的标志点的中心,将检测数据传送给计算机PC,利用CAS辅助对位补偿系统(CCD Alignment system)对检测图像计算这两者之间的位差,并记录相应的检测结果,从而得到位置偏移值,将结果传输给连接激光控制器的计算机,作位置自动补偿和校正标刻。与现有的PCB 定位技术相比,本发明具有低成本、使用便捷、精度高等优点,并且支持市面大多数激光,可以在普通的机台上加该装置,对客户产品升级和应用升级提供了可能。
1.CAS单相机对PCB的位置补偿方法,它利用CCD相机对已确定的PCB的XY坐标系统,对产品的图案和标志进行定义检查,比对需检测的图案的特征值,将图像偏移技术结果,运用CAS辅助对位补偿系统软件,计算出图案位置偏移量,或产品偏移量,补偿给检测系统计算机PC或XY平台,并以确认的数据格式输出,可以精确定位PCB的图案位置。技术领域
本发明是一种新型的CCD的单相机对于PCB的位置补偿方法。xa0该发明可应用于称为CAS辅助对位补偿系统(CCDxa0Alignmentxa0system,以下简称CAS),是建立在XY坐标平台和相机CCD辅助影像定位基础之上的位置补偿系统,PCB由于加工和成型的工艺决定了,xa0每批和每块PCB的外缘和图像的位置不确定性,xa0高精度定位需要借助CCD做位置补偿,xa0该发明属于光机电一体化中检测技术领域。它利用CCD相机对已确定的PCB的XYxa0坐标系统,xa0对产品的图案和标志进行定义检查,比对需检测的图案的特征值,将图像偏移技术结果,运用CAS辅助对位补偿系统软件,计算出图案位置偏移量,或产品偏移量,xa0补偿给检测系统计算机PC或XY平台,并以确认的数据格式输出,xa0可以精确定位PCB的图案位置。对后续加工和工序提供高精度的保障。xa0该开放式的数据格式可以按后续加工的特点,xa0进行多格式编辑。例如:xa0可输出给激光半导体矩阵式PCB子板方码的标刻位参数校正,xa0以便激光进行标刻图案位置的调整,提高的标刻位置质量和精度。CAS补偿系统是因客户对PCB板码的激光标刻高精度要求而开发的。通常的PCB边定位精度在+/-0.2-0.15mm,xa0此CAS补偿精度优于+/-0.1-0.05mm,可以提高PCB的激光标刻的成品率和激光标刻的一致性。CAS是专业用于PCB位置检测的补偿系统,可选不同分辨率的工业相机组合和安装位达到不同的应用目的。例如:A、基于XY平台的PCB高精度定位的偏差补偿;B、单相机配合XY平台,xa0分步可以检测PCB图案、器件和标码的位置误差检测。
背景技术
一.同一个产品要打A、B两块板,PCB内部焊盘mark点及焊盘完全一样,只是由于PCB外边缘做的不整齐(这在SMT生产中是绝对会大量出现的,PCB制造商保证焊盘与mark点的坐标是绝对一致准确的,不保证每个焊盘点与任何一个边的准确性),那这种情况如何能实现打码位置准确呢?xa0原因在于,xa0通常在PCB制作中,xa0相同的批号,xa0是由一张膜片拍照制成的,所以定位点和打码的相对位置都是相同的,xa0精度在50um的之内。而每块PCB的边缘裁切就会产生不同的边角精度,既是后续机械切边造成的。通常精度在0.2~0.4毫米。针对0.3毫米以内的位置要求的客户就需要订购CCD做高精度位置补偿。二.激光标刻技术是激光加工量最大的应用领域之一。激光标刻技术是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种标刻方法。激光可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。xa0xa0激光能标记何种信息,仅与计算机里设计的内容相关,只要计算机里设计出的图形是打标系统能够识别的,那么打标机就可以将设计信息精确地还原在合适的载体上。因此软件的功能实际上很大程度上决定了系统的功能。xa0激光标刻技术已被广泛的应用于各行各业,为优质、高效、无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。随着现代激光标刻应用领域的不断扩展,对激光制造的设备系统小型化,高效率和集成化的要求也越来越高,新型高功率光纤激光技术的开发成功,必将对此产生极大的推动。三.随着技术的不断发展,加工设备的不断更新,CNC被大量使用,使得原来只能依靠进口国外机器的时代渐行渐远,在一些高科技、高精度行业对标刻技术提出了更高的要求,单纯的机械定位精度已经不能满足客户的要求,CAS定位补偿方法,xa0给激光加工系统是在对高端PCB客户的激光标刻的应用中应运而生。在激光标刻行业领域中,优质的高精度定位方码标刻是汽车电子PCB的基本要求,正确完整清晰可辨是方码标刻的基本规范,xa0全自动化系统是标刻高产能和高质量的保证,高精度的定位补偿系统的配备,使得PCB标刻结果和质量的一致性得到了保障和检验。CAS系统是在国内的PCB产业共同挑战汽车电子、xa0便携式新型电子、交通电子、航天电子的PCB工艺需求和相应的设备保障的基础上发明的。它结合了近两年来先进的激光技术,并随着CCD的广泛应用和功能的标准化不断进步而发展的,可应对极小型PCB的高精度标刻要求。CAS综合了现有的CCDP技术,和CCA技术,xa0应用于高端PCB生产的质量管理中,其CCD检测精度优于+/-50-30um,该CAS定位补偿检测技术将是国际、国内独创的专业应用于PCB产业化的系统。
发明内容
本发明是国际、国内独创的定位补偿检测方法,其主要是针对PCB定位,应用CCD相机检测产品的标志点团的中心,将检测数据传送给计算机PC,利用CAS对检测图像计算这两者之间的位差,并记录相应的检测结果,从而得到位置偏移值,将结果传输给连接的激光控制器的计算机,作位置自动补偿和校正标刻。使用方法:单工业相机对XY平台上的PCB作定位补偿。xa0一.基础保证:xa0我们保证机台应有装配关系和精度,xa0和运动的线性驱动。xa0如:XY平台的直角,xa0激光的安装正确(含与平台的水平和平行)。二.补偿提高精度:xa0CAS的补偿的计算方法是:单个相机扑捉俩到三定位点,xa0计算出板子的当前位置,xa0作补偿。xa0xa01.该机台有三个基础坐标系,一是XY-A平台,xa0二是PCB-B板的基图,三xa0是激光L-C的图形位子。CCD是A坐标系中的一个固定眼位(Xz,xa0Yz),如图1所示。xa02.通常的传统补偿方法:xa0作xa0XY平台可以补偿X向和Y向,xa0转角就交给激光。特点:速度慢,补偿精度低。方法。CAS采用的X向补偿和Y向补偿,xa0转角补偿都交给激光处理。特点:速度快,补偿精度高,合适高精度PCB定位要求。三.补偿算法:xa0CAS的补偿的计算方法,xa0目前只正对PCB的边加工和其他问题所造成的标刻位置的偏移,作补偿。xa0在完成了上述粗调和相对位置测量后,xa0正对PCB版的位置漂移和板子运动的停止,造成的补偿通常是小于2~3毫米的。xa0我们可以利用CCD的测量,xa0补偿给激光图形的位置参数(X,xa0Y,?)。四.补偿实现:xa0CAS的补偿值可以通过激光的软件指令的通讯方法,xa0通知激光的标刻位置的偏移,作补偿,如图2所示。与现有的PCBxa0定位技术相比,本发明具有低成本、使用便捷、精度高等优点,并且支持市面大多数激光,可大大提高国产激光同国外激光的竞争优势,并且可以在普通的机台上,xa0后加该装置,为客户的提供产品升级和应用升级提供了可能。
附图说明
图1xa0xa0CAS定位补偿系统的安装事例图2xa0xa0CAS定位补偿系统应用一工作流程图图3xa0xa0三个坐标系和CCD,xa0PCB及激光坐标系点的关联图图4xa0xa0针对PCB的图形移动作的各点的关系图
具体实施方式
一.基本方法:1,xa0基础保证:xa0我们保证机台应有装配关系和精度,xa0和运动的线性驱动。xa0如:XY平台的直角,xa0激光的安装正确(含与平台的水平和平行)。具体方法参考技术文件:xa0<激光安装测试XYxa0TABLExa0090418.doc>和<XY平台安装直角测量及激光安装配合检查补充说明.doc>2,xa0补偿提高精度:xa0CCD的补偿的计算方法科学合理。目前是:单个相机扑捉俩到三定位点,xa0计算出板子的当前位置,xa0作补偿。xa0xa0(1).坐标系学习:该机台有三个基础坐标系,一是XY-A平台,xa0二是PCB-B板的基图,三xa0是激光L-C的图形位子。CCD是A坐标系中的一个固定眼位(Xz,xa0Yz),xa0如图3所示。xa0(2).补偿方法:xa0a.xa0作xa0XY平台可以补偿X向和Y向,xa0转角就交给激光。特点:速度慢,补偿精度低。b.xa0X向补偿和Y向补偿,xa0转角补偿都交给激光处理。特点:速度快,补偿精度高,合适。二.做几个基本测试:xa0xa0xa0xa01.CCD安装的绝对位置确认(xa0Xz,xa0Yz)xa0;前提是基本满足应用的全行程,xa0不干涉激光标刻全扫描区域和读码枪的基本功能。xa0要注意的CCD一旦移动位子(含重新安装,包括改变光圈,重新定焦,xa0安装高度等工作,可能影响CCD的分辨像素值的动作),xa0xa0需重新确认该绝对位置参数,校对像素比例(相同的直径圆为等比例=1)xa0填入测试参数校正。xa02.XY-A坐标系的确认;利用CCD对已知的标准基板作XY的直角测量和定距离的补偿值。xa0粗调参考:<激光安装测试XYxa0TABLExa0090418.doc>和<XY平台安装直角测量及激光安装配合检查补充说明.doc>,xa0测试保障X向和Y向分别在300毫米小于0.5毫米为限,xa0即每100毫米小于0.15毫米,xa0一个激光线宽的偏位;xa0细调:就利用在机台走(Xz+50,Yz+50)xa0定长步距打十字,xa0由CCD读取每个定距离的偏差,xa0生成坐标补偿表格,xa0或定距离每0.1毫米补充的是算式(Xa,Ya)。xa0移动的坐标位的绝对值(XA+Xz+xa0Xa*XA*10,YA+Yz+Ya*YA*10)3.激光中心安装位(LX,LY)的确认;粗调部分已由激光安装的测试保障在300毫米小于0.5毫米为限。细调部分:激光在中心位置打十字,CCD测量得激光在XY-Axa0坐标系中的位置(XL=LX+Xz,YL=LY+Yz)。xa0激光的转角的图形与XY-A坐标系平行即,得?L值,因为是小角度,利用激光图形校正,xa0存在激光的标准图形文件即可。xa0每次安装过XY平台和激光的位置时,xa0注意该参数要重新测试校正。xa0如图3所示,三个坐标系和CCD,xa0PCB及激光坐标系点的关联图。其中:xa0一要定义XY平台的原点,xa0可以在输送带的右STOPPER附近定义。xa0二要注意XY双向轴的原点传感器位子(HOME),xa0要能在软件中得到补偿和定义距离。三.xa0补偿算法:xa0CCD的补偿的计算方法,xa0目前只正对PCB的边加工和其他问题所造成的标刻位置的偏移,作补偿。xa0在完成了上述粗调和相对位置测量后,xa0正对PCB版的位置漂移和板子运动的停止,造成的补偿通常是小于2~3毫米的。xa0我们可以利用CCD的测量,xa0补偿给激光图形的位置参数(X,xa0Y,?)。如图4所示,正对PCB的图形移动作的各点的关系图。MARK1xa0和MARK2xa0是PCB的对角定位标志,xa0及对应的坐标位。M1’和M2’是PCB的移动后的对角定位标志点位,及对应的坐标位。M6xa0是PCB中的任意一点,xa0M6’xa0是移动后PCB中的任意一点。以下是移动后夹角的计算。ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="344"/>其中的X3=X1’;Y3=Y1’xa0以下是M2‘的移动位置,xa0及M6’的移动坐标。xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="457"/>以下是验证M6‘公式在M6条件下的坐标位是否回位。M4’,xa0M5‘ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="343"/>可以用几何法验证。xa0结论:移动后夹角的计算公式与M2’xa0的移动位置及M6’的移动坐标计算公式是可以接收的。以下是几何法独立计算M4与M4’,M5与M5’,xa0M6与M6’的坐标位关系。xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="500"/>四.xa0补偿实现:xa0CCD的补偿值可以通过ROFIN激光的MJC指令POSTMATRIX方法,xa0通知激光的标刻位置的偏移,作补偿。五.其他方法:1,xa0忽略角度补偿的方法:xa0变通方法处理PCB的外缘定位误差,xa0条件一我们保证机台应有装配关系和精度,xa0和运动的线性驱动。条件二已知产品的大小尺寸,xa0利用双定位得到位移偏差和转角,xa0在X向和Y向,xa0直接按坐标位的比例尺,直接补差到坐标位中。xa0注意单位补偿值要计算到Xxa0.xxxum/100um六.注意事项:所以计算要保留有效值四位。xa0运动的驱动要保证线性精度到0.01mm/100mm。