DE202015100878U1 - Automatic optical inspection system for the three-dimensional measurement of populated electronic printed circuit boards - Google Patents
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Abstract
Automatisches optisches Inspektionssystem mit einem X-Y-Positioniersystem (2) und einer Recheneinheit (5) zur dreidimensionalen Vermessung von Objekten auf einer elektronischen Flachbaugruppe (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine optische 3D-Einheit (1) vorhanden ist, die einen chromatisch-konfokalen Flächensensor, eine Videokamera und eine Beleuchtung enthält.Automatic optical inspection system with an XY positioning system (2) and a computing unit (5) for three-dimensional measurement of objects on an electronic printed circuit board (4), characterized in that a 3D optical unit (1) is present, which is a chromatic-confocal Area sensor, a video camera and a lighting contains.
Description
Automatisches optisches Inspektionssystem zur dreidimensionalen Vermessung von bestückten elektronischen Flachbaugruppen Automatic optical inspection system for the three-dimensional measurement of populated electronic printed circuit boards
Die Erfindung bezieht sich auf die Prüfung von elektronischen Flachbaugruppen, insbesondere auf die Prüfung von Lötstellen an integrierten Schaltkreisen und diskreten Bauelementen, die Vermessung der Setztiefen von Steckerleisten und anderen Kontaktiereinrichtungen. Weitere Anwendungen sind die Prüfung von gebondeten Baugruppen in Dünn- und Dickdrahttechnik. The invention relates to the testing of electronic printed circuit boards, in particular to the testing of solder joints on integrated circuits and discrete components, the measurement of the setting depths of power strips and other contacting devices. Other applications include the testing of bonded assemblies in thin and thick wire technology.
Elektronische Flachbaugruppen durchlaufen im Fertigungsprozess die technologischen Schritte Lotpastendruck, Bauelementbestückung und Löten. Nach dem Löten werden die elektronischen Flachbaugruppen auf Fertigungsfehler geprüft. Diese Prüfung erfolgt unter Einsatz eines automatischen optischen Inspektionsgerätes. Electronic printed circuit boards go through the technological steps of soldering, component assembly and soldering in the manufacturing process. After soldering, the electronic printed circuit boards are checked for manufacturing defects. This test is carried out using an automatic optical inspection device.
Derartige Inspektionssysteme für die Leiterplatteninspektion arbeiten auf Basis des Triangulationsverfahrens. Von einem oder mehreren Projektoren werden Strichmuster verschiedener Intensitäten und Perioden auf den Prüfling projiziert. Die Projektionsbilder werden von einer oder mehreren Videokameras aufgezeichnet und einer Recheneinheit zugeführt, die entsprechend einer Rechenvorschrift das dreidimensionale Bild berechnet und zur Auswertung weiterleitet. Such inspection systems for the PCB inspection work on the basis of triangulation. One or more projectors project bar patterns of different intensities and periods onto the examinee. The projection images are recorded by one or more video cameras and fed to a computing unit which calculates the three-dimensional image according to a calculation rule and forwards it for evaluation.
Allen Verfahren, die nach dem Triangulationsprinzip arbeiten, unabhängig von der Anzahl der Videokameras und der Projektoren, ist gemeinsam, dass an steilen Bauteilkanten, an eng angeordneten Bauelementen bzw. an aneinander stehenden Bauelementen unterschiedlicher Höhe Abschattungen auftreten, in deren Bereich keine Topographieinformationen vorliegen. Die hohe Bestückungsdichte stellt somit für Inspektionsverfahren mit Streifenprojektion ein Problem dar. Die Streifenmuster können nicht auf die gesamte Fläche der Baugruppe projiziert werden, da häufig Schattenbildungen auftreten. An diesen Orten liegen dann keine Informationen vor. All methods which work according to the triangulation principle, regardless of the number of video cameras and the projectors, have in common that shadows occur on steep component edges, on closely arranged components or on mutually adjacent components of different height, in the region of which there is no topography information. The high population density thus presents a problem for striped projection inspection methods. The striped patterns can not be projected onto the entire surface of the assembly as shadowing often occurs. At these places then no information is available.
Aus der
Mit der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu finden, mit der verschiedene Merkmale, wie Volumen der Lötstellen, geometrische Abmessungen der Lötstelle, Korpusausrichtung der Bauelemente, Verlötung von Durchsteck-Bauelementen u.v.a.m, unabhängig von Bestückdichte und der Bestückungstopographie bestimmt werden können, wobei diese Anordnung in ein AOI-System mit einer optional vorhandenen 2D-Sensoreinheit integrierbar sein soll. The invention has for its object to find an arrangement, with the various features, such as volume of the solder joints, geometric dimensions of the solder joint, body alignment of the components, soldering of push-through components uvam, regardless of placement density and the Bestückungstopographie can be determined, these Arrangement in an AOI system with an optional existing 2D sensor unit should be integrated.
Vorgeschlagen wird ein AOI-System, das neben einer möglichen 2D-Sensoreinheit für die zweidimensionale Kontrolle von Bauteilen und Leiterplattenstrukturen eine Baugruppe zur schnellen dreidimensionalen Vermessung von bestückten elektronischen Flachbaugruppen, elektronischen Bauteilen und Komponenten enthält. It proposes an AOI system which, in addition to a possible 2D sensor unit for the two-dimensional control of components and printed circuit board structures, contains an assembly for rapid three-dimensional measurement of populated electronic printed circuit boards, electronic components and components.
Die dreidimensionale Vermessung erfolgt mittels einer orthogonalen, telezentrischen und polychromatisch-konfokalen Messanordnung. The three-dimensional measurement is carried out by means of an orthogonal, telecentric and polychromatic confocal measuring arrangement.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigt die dazugehörige Zeichnung The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. It shows the accompanying drawing
Eine polychromatische Lichtquelle mit stabilen Spektraleigenschaften, vorzugsweise Weißlicht-LED oder eine XENON-Lampe, wird über eine geeignete Vorrichtung, zum Beispiel durch ein Mikrolinsenarray, in eine große Anzahl näherungsweise identische Lichtbündel aufgeteilt und durch einen Strahlteiler in das Messobjektiv eingekoppelt, wobei durch Filter das Messlicht polarisiert und der spektrale Bereich begrenzt wird. Eingebaute Lichtfallen unterdrücken das interne Streulicht. Die Lichtstrahlen fallen telezentrisch auf die zu prüfende Oberfläche. A polychromatic light source with stable spectral properties, preferably white light LED or a XENON lamp, is divided by a suitable device, for example by a microlens array, into a large number of approximately identical light bundles and coupled by a beam splitter into the measuring objective, wherein the filter Measuring light polarized and the spectral range is limited. Built-in light traps suppress the internal stray light. The light rays are telecentric to the surface to be tested.
Die von der Oberfläche reflektierten Lichtbündel passieren das Objektiv und werden einem Linienspektrometer zugeführt, dessen Ausgangssignale von einer Videokamera abgetastet werden. The reflected from the surface light beam pass through the lens and are fed to a line spectrometer whose output signals are sampled by a video camera.
Das Wesen der optischen 3D-Einheit
In dem automatischen optischen Inspektionssystem ist die optische 3D-Einheit
Während der Messung bewegt sich die optische 3D-Einheit
Das Raster der Triggersignale ist einstellbar. Damit ist die laterale Messauflösung der Anordnung frei parametrierbar und kann den jeweiligen Prüfaufgaben angepasst werden. The grid of the trigger signals is adjustable. Thus, the lateral measurement resolution of the arrangement is freely parameterizable and can be adapted to the respective test tasks.
Die von der optischen 3D-Einheit
In der Recheneinheit
Eine Erweiterung des Höhenmessbereiches kann durch die Verwendung einer Hubachse, die die optische 3D-Einheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- 3D-Einheit 3D unit
- 2 2
- X-Y-Positioniersystem X-Y positioning system
- 3 3
- 2D-Sensoreinheit 2D sensor unit
- 4 4
- Flachbaugruppe PCB
- 5 5
- Recheneinheit computer unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012009836 A1 [0006] DE 102012009836 A1 [0006]
- DE 102007019267 A1 [0007] DE 102007019267 A1 [0007]
- US 8477320 B2 [0007] US 8477320 B2 [0007]
- WO 2007/090865 A1 [0008] WO 2007/090865 A1 [0008]
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- 2015-02-24 DE DE201520100878 patent/DE202015100878U1/en not_active Expired - Lifetime
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