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Diese
Anwendung bezieht sich im Allgemeinen auf automatische, optische
Prüfsysteme
und im Besonderen auf die Prüfung
von elektronischen Komponenten auf gedruckten Platinen während des Herstellungsprozesses
von Bauteilen von gedruckten Platinen.
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Elektronikhersteller
verwenden automatische Prüfsysteme
(AOI-Systeme), um die Herstellungsschritte zu prüfen, die bei dem Zusammenbau von
Bauteilen von gedruckten Platinen verwendet werden. Viele Bauteile
von gedruckten Platinen verwenden die Surface Mount Technology (SMT),
um eine hohe Komponentenzahl zu erreichen und um eine hohe Stiftzahl
pro Komponente zu erreichen. Moderne SMT-Komponenten können viele
Hundert Anschlussdrähte
getrennt durch nur einen Abstand von 12 mm. Vor nur zehn Jahren
waren Anschlussdrähte
von SMT-Komponenten nicht enger angeordnet als 30 mm. Als die Komponentenanschlussdrähte kleiner
wurden, war es erforderlich, dass die AOI-Systeme, die die Komponenten
prüfen
sollten, mit einer höheren
Genauigkeit arbeiten mussten.
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In
einem typischen SMT-Herstellungsprozess wird ein spezieller Drucker
wie z.B. eine Schablone oder ein Siebdrucker verwendet, der Lötpaste auf
die „Felder" einer nicht bedruckten,
leeren Platine aufträgt.
Die „Felder" sind leitfähige Stellen
auf einer oder beiden Seiten der Platine, auf die die Anschlussdrähte gelötet werden
sollen. Ein Set der Felder wird für jede SMT-Komponente bereitgestellt
und zwar in einer geometrischen Anordnung, die der Anordnung der
Anschlussdrähte
auf der Komponente entspricht. Eine typische SMT-Platine beinhaltet
Tausende von Feldern. Eine spezielle Maschine, genannte „Bestückungsmaschine" lädt die SMT-Komponenten
auf die Platine, so dass die Anschlussdrähte jeder Komponente mit der
Lötpaste
auf den entsprechenden Feldern in Kontakt kommen. Ein „Rückflussofen" heizt dann die Platine
aus, wobei die Lötpaste
dazu veranlasst wird zurückzufließen. Die
zurückgeflossene
Lötpaste
bindet die SMT-Komponenten der Platine und formt eine sichere elektrische
und mechanische Verbindung zwischen diesen.
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1 zeigt
ein typisches AOI-System 100 in konzeptioneller Form. Eine
Platine 110 wird sicher auf einem Prüftisch 112 platziert.
Eine Kamera 114 wird von einem Gerüst 116 über dem
Prüftisch 112 aufgehängt, welches
die Kamera 114 durch Zunahme in der X- und Y-Achse bewegt.
Ein Prozessor 118 steuert die Bewegung des Gerüsts durch
eine Steuerungslinie 120 und nimmt Bilder von der Kamera über eine
Datenleitung 122 auf. Das AOI-System 100 prüft die Merkmalsstellen
hinsichtlich des Ursprungs 126 auf der Platine 110,
welcher sich im Allgemeinen in einer Ecke der Platine befindet.
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Während des
Betriebs des AOI-Systems 100 bewegt das Gerüst 116 die
Kamera 114 über
die Platine 110. Die Kamera 114 scannt die Platine
und nimmt Bilder der Platine 110 auf. Und der Prozessor 118 führt Berechnungen
in Bezug auf die aufgenommenen Bilder durch.
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Frühere Konstruktion,
die AOI-Systeme verwendet haben, wie in 1 zu sehen
sind, messen Fehler in der Aufstellung der elektronischen Komponenten.
In Übereinstimmung
mit dem Prozess der früheren
Konstruktion, scannt das AOI-System 100 die Platine 110,
um ein bestimmtes Gerät
zu finden, das als „Bauelement
in der Prüfung" bezeichnet wird. Das
AOI-System sucht nach "Bauelemente
in der Prüfung,
indem es eine Komponentenform in dem gescannten Bild mit einer gespeicherten
Komponentenform in der Datenbank des Systems abstimmt.
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Wenn
das Bauelement in der Prüfung
gefunden ist, verwendet das AOI-System die Technik der früheren Konstruktion,
um einen „Schwerpunkt" für das Bauelement
in der Prüfung
zu bestimmen. Der Schwerpunkt wird als der Ort und als Orientierung des
Bauelements in der Prüfung
definiert, die relativ zum dem Ursprung 126 der Platine 110 liegt.
Der Schwerpunkt beinhaltet zugleich die X- und Y-Position des Bauelements
in der Prüfung
und dessen Winkel, wobei „Θ" die X-Achse repräsentiert.
Daher kann, zum Beispiel, die SMT-Komponente 124 auf der
Platine 110 einen Schwerpunkt von X = 5,515'', Y = 1,005'' und Θ = 2 Grad
haben, was durch die Koordinaten (5,515; 1,005; 2) ausgedrückt wird.
Als nächstes
stimmt das AOI-System den gemessenen Schwerpunkt der Bauelements
in der Prüfung
mit dem erwarteten Schwerpunkt ab, der in der Datenbank des Systems
enthalten ist, um zu bestimmen, ob ein Schwerpunktfehler vorliegt.
Zum Beispiel würde
ein erwarteter Schwerpunkt von (5,520; 1,000; 0) für die Komponente 124 dazu
führen,
dass ein Schwerpunktfehler von dX, dY, dΘ (-0,005; +0,005; +2) ermittelt
werden würde.
Als letztes wird das AOI-System getrennt jede Komponente des Schwerpunktfehlers
mit den getrennten Spezifikationen für dX, dY und dΘ abstimmen.
Wenn irgendeine Komponente des Schwerpunktfehlers deren spezifizierte Werte übersteigt,
so wird das AOI-System eine nicht erfolgreiche Platzierung melden.
Andererseits wird das System eine erfolgreiche Platzierung melden.
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Diese
frühere
Konstruktion hat einige Nachteile. Als erstes, da Schwerpunkte unter
Beachtung des Ursprungs 126 auf der Platine 110 gemessen werden,
nimmt man an, dass die Platine in ihren formstabil ist. Für Platinen
ist bekannt, dass die sich in Reaktion auf Temperatur, Druck und
chemische Reaktionen deformieren. Während des Herstellungsprozesses
unterliegen Platinen all diesen Faktoren und ihre linearen Abmessungen
können
sich so viel wie +/- 2% ändern.
Jede Änderung
in den linearen Abmessungen einer Platine fügt Fehler zu den erwarteten
Schwerpunkten der Komponenten hinzu. Daher werden Fehler zu den
daraus Berechneten Werten dX, dY, dΘ hinzugefügt.
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Dass
Platinen sich deformieren bedeutet, dass eine Komponente präzise platziert
werden kann, jedoch unter Beachtung ihres erwarteten Schwerpunktes.
Diese können
so dann falsch platziert werden unter Beachtung ihrer korrekten
Position, zum Beispiel unter Beachtung ihres Feldes. Unter diesen
Umständen
würde die
frühere
Technologie eine erfolgreiche Platzierung melden, obwohl die Komponente
nicht in ihrem Feld platziert wurde. Umgekehrt bezieht sich die
frühere
Technologie auf den erwarteten Schwerpunkt, der dann fehlerhaft
sein kann, so dass diese Technologie auch eine falsch platzierte
Komponente melden könnte,
obwohl die Komponenten perfekt in ihrem Feld platziert wurde.
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Ein
anderes Manko der früheren
Technologie ist, dass diese die Interdependenz zwischen dem Platzierungsfehler
dX, dY und dΘ nicht
beachtet. Wir haben erkannt, dass das Maximum des akzeptierten Winkelfehlers
eines Teiles dΘ von
dem Ausmaß des Positionsfehlers
der Teile dX und dY abhängt.
Zusätzlich
hängt der
akzeptierte Positionsfehler dX, dY von dem Ausmaß des Rotationsfehlers dΘ ab. So kann
zum Beispiel eine Komponente, die in der Nähe der Ecke ihrer zulässigen X-
und Y-Reichweite platziert wird einen kleinen Rotationsfehler tolerieren
bevor einige der Anschlussdrähte
der Komponente sich außerhalb
ihres Felds bewegen. Im Vergleich kann eine Komponente, die innerhalb
ihrer X- und Y-Reichweite
zentriert ist einen größeren Rotationsfehler
tolerieren.
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Die
früherer
Technologie nimmt also an, dass alle Felder auf Platinen entweder
mit der X- oder Y-Achse
einer Platine ausgerichtet werden und dass dX- und dY-Fehler direkt
zur Anwendung kommen, wenn dies der Fall ist. Felder können an
nicht quadrantischen Winkeln ausgerichtet sein. In diesem Fall jedoch
repräsentieren
die Werte dX und dY nicht die korrekten Toleranzwerte für die Platzierung
eines Teiles. Wir haben zum Beispiel erkannt, dass Komponenten,
die Felder aufweisen, die in einem Winkel Θ gedreht worden sind eine wirkliche
Toleranz von dX' und
dY' aufweisen, wobei
dies gleich der Prognose für
dX und dY ist, die durch den Winkel Θ rotiert wurden und zwar auf
der X- und Y-Achse. Mit der Abweichung dieser Prognosen von dX und
dY durch einen Faktor COS Θ, überschätzt die
frühere
Technologie signifikanterweise die Toleranzwerte für die Teile,
die durch nicht quadrantische Winkel rotiert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit
dem vorne gesagten in Erinnerung ist ein Ziel der Erfindung die
genaue Prüfung
der Stellen der Komponenten auf gedruckten Platinen.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist die Reduzierung der Anzahl von unwahren
Fehlern hinsichtlich der Platzierung der Komponenten, die von einen automatischen
Prüfsystem
diagnostiziert werden.
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Um
die vorher genannten Ziele zu erreichen und um andere Ziel und Vorteile
zu erreichen beinhaltet eine Methode für die Prüfung der Stellen eines Bauelements
in der Prüfung
auf einer Platine die Aufnahme von Bildern der Platine in einer
Region, wo erwartet wird, dass das Bauelement in der Prüfung zu finden
ist. Die Methode beinhaltet weiterhin die Konstruktion einer Serie
von Rechtecken von den aufgenommenen Bildern. Ein Feldbindendes
Rechteck wird so konstruiert, dass dieses mehrere Felder auf der
Platine für
das Bauelement in der Prüfung
verbindet. Die Anzahl der Stifte, die durch die Stiftbindenden Rechtecke
verbunden werden, entsprechen der Anzahl der Felder, die mit dem
Feldbindenden Rechteck verbunden sind. Ausgehend von dem Feldbindenden
Rechteck wird eine Fehlerbindendes Rechteck konstruiert, dass von
dem Feldbindenden Rechteck abgesetzt ist und zwar durch einen zulässigen Fehler
für die
Platzierung der Stifte des Bauelements in der Prüfung in den Feldern der Platine.
Eine nicht erfolgreiche Platzierung des Bauelements in der Prüfung wird
gemeldet, wenn irgendein Teil des Stiftbindenden Rechtecks außerhalb
des Fehlerbindenden Rechtecks liegt.
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In Übereinstimmung
mit anderen Ausführungsbeispielen
der Erfindung wird eine Methode der Durchführung von Aufnahmen, die durch
ein optisches Prüfsystem
aufgenommen werden, verwendet, um zu bestimmen, ob ein Objekt der
Prüfung
ordentlich auf einer Platine platziert wurde. Die Methode beinhaltet
die Konstruktion einer Serie von Rechtecken und die Ausführung eines
Tests auf den konstruierten Rechtecken. Ein Feldbindendes Rechteck wird
auf Basis der aufgenommenen Bilder erstellt, welches mit einer Vielzahl
von Feldern auf der Platine für
die Untersuchung des zu prüfenden
Objekts verbunden ist. Die Methode sucht dann in dem aufgenommenen
Bild nach dem zu prüfenden
Objekt. Wenn das zu prüfende
Objekt gefunden worden ist, wird ein Objektbindendes Rechteck konstruiert,
das eine der inneren und äußeren Ecken
des zu prüfenden
Objekts aufspürt.
Von dem Feldbindenden Rechteck wird ein Fehlerbindendes Rechteck
konstruiert, das von dem Feldbindenden Rechteck durch einen zulässigen Fehler
abgesetzt wird, wobei das zu prüfende
Objekt in dem Feld der Platine platziert wird. Die Methode beinhaltet
weiterhin die Meldung eines Fehlers bei der Platzierung des zu prüfenden Objekts,
wenn irgendein Teil des Objektbindenden Rechtecks außerhalb
des Fehlerbindenden Rechtecks liegt.
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In Übereinstimmung
mit anderen Ausführungsführungsbeispielen
der Erfindung beinhaltet ein optisches Prüfsystem für die Messung der Platzierung
von Komponenten auf einer Platine eine Kamera für die Aufnahme von Bildern
einer Platine. Das optische Prüfsystem
beinhaltet weiterhin einen Prozessor, der für die Aufnahme von Bildern
an die Kamera gekoppelt ist. Der Prozessor beinhaltet eine Feldbindende
Software, die als Antwort auf die Bilder, die von der Kamera aufgenommen
werden, betrieben wird und konstruiert ein Feldbindendes Rechteck,
das mit einer Anzahl von Feldern auf der Platine für ein Bauelement
für die
Prüfung
verbunden ist. Der Prozessor beinhaltet auch eine Stiftbindende
Software, die eine Recheck konstruiert, das mit einer Anzahl von
Stiften aus dem Bauelement für
die Prüfung
verbunden ist. Die Anzahl der Stifte korrespondiert mit der Anzahl
der Felder, die durch das Feldbindende Rechteck verbunden sind.
Der Prozessor beinhaltet weiterhin eine Fehlerbindende Software,
die ein Fehlerbindendes Rechteck konstruiert, das von dem Feldbindenden
Rechteck durch einen zulässigen Fehler
abgesetzt ist, indem die Stifte aus dem Bauelement für die Prüfung angeordnet
werden. Die Testsoftware generiert dann ein erfolgreiches oder nicht erfolgreiches
Ergebnis, was davon abhängt,
ob irgendeine Position des Stiftbindenden Rechtecks außerhalb
des Fehlerbindenden Rechtecks liegt.
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Zusätzliche
Ziele, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden ersichtlich,
wenn die folgenden Abbildungen und Zeichnungen betrachtet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
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Die
Erfindung kann besser verstanden werden, indem auf die folgenden
detaillierten Beschreibungen Bezug und die entsprechenden Zeichnungen Bezug
genommen wird, wobei
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1 eine
idealisierte, isometrische Sicht eines automatischen, optischen
Prüfsystems
darstellt, das von einer früheren
Technologie verwendet wird.
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2a ist
eine obere Ansicht einer typischen SMT-Komponente, die den Körper einer
Komponente, deren Anschlussdrähte
und ein Stiftbindendes Rechteck zeigt, das um die Anschlussdrähte der Komponente
gezeichnet ist.
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2b ist
eine obere, vergrößerte Ansicht einer
Platine, wobei die Felder für
die SMT-Komponente aus
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2a zu
sehen sind. Weiterhin wird ein Feldbindendes Rechteck und ein Fehlerbindendes Rechteck
gezeigt, die um die Felder herum konstruiert werden.
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2c ist
eine obere, vergrößerte Ansicht der
SMT-Komponente von 2a, die perfekt auf den Feldern
einer Platine platziert ist, wie in 2b zu
sehen ist.
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3a ist
eine obere, vergrößerte Ansicht eines
einzelnen Anschlussdrahtes der SMT-Komponente von 2c,
die auf deren entsprechenden Feld auf der Platine platziert ist,
wobei der Anschlussdraht sich perfekt im Zentrum des Feldes befindet.
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3b ist ähnlich wie 3a,
sie zeigt jedoch den Anschlussdraht, der vertikal falsch auf dem Feld
platziert ist.
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3c ist ähnlich wie 3a,
sie zeigt jedoch den Anschlussdraht, der horizontal falsch auf dem
Feld platziert ist.
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4a ist
eine obere Ansicht eines Stiftbindenden Rechtecks und eines Fehlerbindenden Rechtecks
und stellt eine perfekt platzierte Komponente dar.
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4b ist ähnlich wie 4a,
sie stellt jedoch eine Komponente dar, die in Bezug auf ihre Felder
gedreht ist und zwar durch einen signifikanten, aber akzeptablen
Fehler.
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4c ist ähnlich wie 4b,
sie stellt jedoch einen Komponente dar, die durch einen nicht akzeptierbaren
Fehler gedreht wurde.
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5 ist
eine obere Ansicht der Platine, ähnlich 2b,
sie zeigt jedoch ein meldendes Rechteck, dass um die Felder für eine Komponente
angeordnet ist.
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6 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Prozess der Messung der Platzierung
von Komponenten entsprechend dieser Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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2a ist
eine vergrößerte Ansicht
der SMT-Komponenten 124 von 1. Die SMT-Komponente 124 beinhaltet
einen Körper 210 und
eine Anzahl von Anschlussdrähten 212,
die von dem Körper
herausragen. Die SMT-Komponente beinhaltet auch einen Bezeichner 218,
der neben dem Stift 1 der Komponente liegt, welcher als
AOI-System verwendet werden kann, um zu bestimmen, ob die Komponenten
rotiert wurde und zwar in Bezug auf deren korrekte Ausrichtung.
Andere sichtbare Merkmale in diesem Teil können verwendet werden, wenn
keine Bezeichnung für
den Stift 1 bereitgestellt wird oder sichtbar ist.
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2a zeigt
auch ein Rechteck 220, das um die Stifte der SMT-Komponente 124 gezeichnet
ist. Dieses Rechteck, genannt „Stiftbindendes" Recheck wird in
Abstimmung mit der Erfindung von einem gescannten Bild konstruiert,
um die SMT-Komponente exakt zu lokalisieren. Dies ist kein physisches
Merkmal dieses Teils. Die Rolle des Stiftbindenden Rechtecks wird
weiter unten bei 6 diskutiert.
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2b zeigt
ein vergrößertes Bild
der Felder für
die STM-Komponente 124 auf der Platine 110. Jedes
Feld 230 wird positioniert, um mit einem entsprechenden
Anschlussdraht 212 der SMT-Komponente 124 überein zustimmen. 2b zeigt
auch ein „Feldbindendes" Rechteck 232 und
ein „Fehlerbindendes" Recheck 234.
Und wieder sind diese Rechtecke keine physischen Merkmale, sie werden
jedoch in Abstimmung mit der Erfindung konstruiert. Ihre Rollen werden
auch weiter unten bei 6 diskutiert.
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2c zeigt
die SMT-Komponente 124, die auf der Platine 110 direkt über den
Feldern 230 positioniert ist. Es kann in 2c gesehen
werden, dass die SMT-Komponente 124 leicht von ihrer ursprünglichen
Position versetzt oder gedreht werden kann, ohne dass diese mit
den Verbindungen zwischen den Teilen und den Feldern in Kontakt
kommt.
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3a bis 3c zeigen
verschiedene Stadien der Ausrichtung eines Anschlussdrahtes 212 der
Komponente 124 unter der Bezugnahme auf ein Feld 230 mit
dem der Anschlussdraht verbunden ist. Der Anschlussdraht 212 in 3a beinhaltet
eine Kontaktregion 212a und einer Verlängerungsregion 212b.
In 3a befindet sich die Kontaktregion 212a perfekt
im Zentrum unter Bezugnahme auf das Feld 230. In 3b jedoch
wird der Anschlussdraht 212 nach oben versetzt du die Kontaktregion 212a wird hinter
die Ecke des Feldes erweitert. Gleichfalls wird der Anschlussdraht 212 von 3c an
eine Seite versetzt.
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Das
American National Standards Institute (ANSI) hat einen Standard
für die
Platzierung von SMT-Komponenten auf Bauteilen von Platinen definiert.
Diese Standards spezifizieren die zulässigen Versetzungen von Anschlussdrähten für Komponenten
in Vergleich zu deren entsprechenden Feldern (siehe ANSI/IPC-A-610).
Zum Beispiel spezifiziert der ANSI-Standard eine akzeptierbaren „Vorsatzüberhang", wie in 3b zu
sehen ist, und zwar für das
einen Anschlussdraht über
das Ende eines Feldes als ein Prozentsatz der Länge der Kontaktregion eines
Anschlussdrahtes. Gleichfalls spezifiziert der ANSI-Standard einen akzeptierbaren „Seitenüberhang", wie in 3c zu
sehen, als ein breite des Anschlussdrahtes. Die vorliegende Erfindung
konzentriert sich auf die relativen Positionen der Anschlussdrähte einer
Komponente unter der Bezugnahme auf deren Felder. Daher richtet
sich diese direkt an der ANSI-Spezifikation aus.
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6 stellt
ein Ablaufdiagramm eines Prozesses in Abstimmung mit der Erfindung
dar und zwar für
die Bestimmung, ob Komponenten ordnungsgemäß auf einer Platine platziert
wurden. In Schritt 610 wird ein AOI-System, zum Beispiel
das AOI-System 100 aus 1, dazu
verwendet eine Muster zu scannen und zwar eine unbestückte Platine,
um die derzeitige Größe und Form
der Platine zu bestimmen und speichert die aufgenommenen Bilder in
einem Speicher. Alternativ kann dieser Schritt weggelassen werden
und die Informationen zu Feldgröße und -form
können
für die
Platine direkt von einer CAD-Datei gelesen werden, so z.B. von einer
GerberTM-Artwork-Datei. Wir haben erkannt,
dass die Hersteller von nicht bestückten Platinen nicht immer die
gleichen Modelle für
Teile verwenden, die die Designer verwenden, die die Dateien generieren.
Daher existiert die Möglichkeit,
dass die momentane Größe und Form
von Feldern auf einer Platine von der Größe und Form der Felder, die
in CAD-Dateien gespeichert sind, abweichen können. Es sollte daher vorzugsweise
die Platine gescannt werden, damit die aktuelle Größe und Form
bestimmt werden kann. Schritt 610 wird vorzugsweise nur
ein Mal pro Platinenart durchgeführt.
Wenn das AOI-System 100 einmal die Größe und Form der momentanen
Felder auf der Platine bestimmt und die Ergebnisse gespeichert hat,
ist es nicht notwendig diesen Schritt für eine spätere Inspektion von Platinen
gleichen Typs zu wiederholen.
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Bei
Schritt 612 beginnt das AOI-System 100 die bestückten Platinen
zu prüfen,
so zum Beispiel die Platine 110 von 1. Die Platine,
die überprüft wird,
wird im Allgemeinen als „Board-underinspection" oder „BUI" bezeichnet. Diese
Platine kann die gleiche sein wie die Platine, die in Schritt 610 gescannt
wurde und nun mit Komponenten bestückt ist oder sie kann eine
andere bestückte
Platine des gleichen Typs sein. Das AOI-System 100 beginnt
mit der Prüfung
durch die Auswahl einer zu prüfenden
Komponente, dem so genannten Bauelement in der Prüfung. Das
AOI-System scannt dann das BUI in einer erwarteten Region, wobei
das Bauelement in der Prüfung
gefunden werden sollte. Dann wird das aufgenommene Bild gespeichert.
Die aufgenommenen Bilder können
einen oder mehrere Rahmen beinhalten, die von einer Kamera wie der
Kamera 114 von 1 aufgenommen werden.
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Bei
Schritt 614 verarbeitet das AOI-System die gespeicherten
Bilder des BUI, die in Schritt 612 aufgenommen wurden,
um die Felder 230 für
die ausgewählten
Bauelemente in der Prüfung
des BUI zu lokalisieren. Obwohl die Komponenten auf dem BUI angebracht
sind teilweise die Felder verdecken, werden Teile der Felder durch
diese gezeigt und erlauben die Identifikation durch das AOI-System.
Bei der Lokalisierung der Felder 230 für das Bauelement in der Prüfung kann
das AOI-System eine Anzahl von anderen sichtbaren Merkmalen des
BUI verwenden und kann auf die vorher aufgenommenen und gespeicherten
Bilder der nicht bestückten
Platine Bezug nehmen.
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Wenn
das AOI-System die Felder für
das Bauelement in der Prüfung
lokalisiert hat, arbeitet bei Schritt 616 das AOI-System
an den gespeicherten Bildern des BUI, um ein imaginäres Rechteck
zu konstruieren, das konzentrisch zu Feldern ist. Dieses Rechteck,
genannt „Melderechteck" wird im Allgemeinen
in einer gewissen Entfernung zu den Feldern 230 des Bauelements
in der Prüfung
platziert. 5 zeigt ein Beispiel eines Melderechtecks 510,
das um die Felder 230 eines Bauelements in der Prüfung konstruiert
wurde. Der Zweck des Melderechtecks 510 ist das Definieren
eines Bereichs auf dem BUI, in dem das AOI-System nach Bauelementen
in der Prüfung
suchen soll. Verglichen mit vorherigen Technologien, welche ein
Bauelement in der Prüfung
relativ zu der erwarteten Zentralität sucht, etabliert das Melderechteck 510 einen
Suchbereich relativ zu den momentanen Feldern des Bauelements in
der Prüfung. Da
lineare Deformationen der Platine 110 die erwartete Zentralität der aktuellen
Feldpositionen des Bauelements in der Prüfung versetzen können, ist
die Methode der Erfindung genauer als die der früheren Technologie. Die Methode
der Erfindung erlaubt es auch kleinere Stellen auf dem BUI zu durchsuchen und
daher erfordert dies eine kürze
Bearbeitungsdauer. Vorzugsweise sind die Abmessungen des Melderechtecks 510 durch
den Operator einstellbar.
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Als
nächstes
sucht das AOI-System 100 innerhalb des Melderechtecks nach
Bauelementen in der Prüfung.
An einem Entscheidungsknoten 618 fährt die Prüfung fort, wenn das Bauelement
in der Prüfung
innerhalb des Melderechtecks gefunden ist. Andererseits ist ein
sehr großer
Fehler entstanden und das AOI-System
wird das falsch platzierte Bauelement in der Prüfung bei Schritt 620 melden
und die Suche nach dem Bauelement in der Prüfung abbrechen. Wir haben erkannt,
dass Informationen über die
falsche Platzierung von Teilen hilfreich bei der Diagnose und Behebung
von Problemen in Herstellungsprozessen sein können. Daher enthält Schritt 620 vorzugsweise,
wo machbar, Feedbackinformationen über die falsche Platzierung
eines Teils in einem frühren
Herstellungsschritt, zum Beispiel Eingabeinformationen von einem
Bestückungsautomat.
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Wenn
das AOI-System das Bauelement in der Prüfung innerhalb des Melderechtecks 510 findet,
so wird das AOI-System fortfahren, um zu bestimmen, ob das Bauelement
in der Prüfung
korrekt in dessen Feldern platziert ist. Bei Schritt 622 konstruiert
das AOI-System ein imaginäres
Feldbindendes Rechteck, wie zum Beispiel das Feldbindende Rechteck 232 von 2b.
Das Feldbindende Rechteck 232 begrenzt nun sofort und verbindet
für das Bauelement
in der Prüfung
die Anschlussdrähte 230. Das
AOI-System kann vergrößerte Bilder
der Felder aufnehmen, um die korrekte Konstruktion des Feldbindenden
Rechtecks 232 zu unterstützen, falls erforderlich.
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Bei
Schritt 624 konstruiert das AOI-System ein Fehlerbindendes
Rechteck, wie zum Beispiel das Fehlerbindende Rechteck 234 von 2c und
zwar um das Feldbindende Rechteck 232. Wie durch die ANSI-Spezifikation
oder durch den Anwender definiert erfolgt die Platzierung der Anschlussdrähte eines
Bauelements in der Prüfung
auf den Feldern eines BUI unter der Bezugnahme auf die Toleranz
des Vorsatzüberhanges
und des Seitenüberhanges
(siehe 3a bis 3c). Diese
Toleranzen können dementsprechend
als ein zulässiger
Längenfehler und
einen zulässigen
Breitenfehler für
die Platzierung eines Anschlussdrahtes über ein Feld betrachtet werden.
Das AOI-System 100 etabliert dann die Abmessungen auf dem
Fehlerbindenden Rechteck 234 als die Summer der Abmessungen
des Feldbindenden Rechtecks 232 und dieser Fehler. Im Speziellen
etabliert das AOI-System die Länge
des Fehlerbindenden Rechtecks 234 als Länge des Feldbindenden Rechtecks 232 plus
den Längenfehler.
Es etabliert die Höhe
des Fehlerbindenden Rechtecks 234 als die Höhe des Feldbindenden
Rechtecks 232 plus die Breitenfehler. Beachten Sie, dass
die Winkel der Felder relativ zu der X- du Y-Achse der Platine irrelevant
für diese
Berechnungen ist.
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Das
AOI-System bestimmt dann vorzugsweise den Längen- und Breitenfehler basierend
auf den momentanen aufgenommenen Bildern der Stifte und Felder für ein Bauelement
in der Prüfung.
Das AOI-System untersucht
individuelle Stifte des Bauelements in der Prüfung, um zu bestimmen, ob deren Größe und Form
präzise
ist. Das AOI-System untersucht bei Schritt 610 auch individuelle
Felder von den gespeicherten Bildern der Probe, einer nicht bestückten Platine.
Durch die Berechnung des Längen-
und des Breitenfehlers in Bezug auf die Größe und Form der individuellen
Stifte und Felder produziert die Erfindung extrem genaue Platzierungstoleranzen
für die
Untersuchung von Platinen.
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In
Schritt 626 konstruiert das AOI-System ein imaginäres Stiftbindendes
Rechteck, wie zum Beispiel das Stiftbindende Rechteck 220 von 2a. Das
Stiftbindende Rechteck 220 beschränkt und verbindet die äußeren Ecken
der Stifte des Bauelements in der Prüfung, basierend auf den gespeicherten
Bildern des Bauelements in der Prüfung, die in Schritt 618 gefunden
wurden. Das AOI-System kann vergrößerte Bilder der Stifte des
Bauelements in der Prüfung
aufnehmen, um eine genaue Konstruktion des Stiftbindenden Rechtecks 220 zu
ermöglichen,
wie gefordert.
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Mit
dem Stiftbindenden Rechteck 220 und dem Fehlerbindenden
Rechteck 234, die dann aufgebaut sind, kann das AOI-System
bestimmen, ob das Bauelement in der Prüfung korrekt auf dem BUI positioniert
ist. An dem Entscheidungsknoten 628 analysiert das AOI-System
die konstruierten Feldbindenden und Fehlerbindenden Rechtecke, um
zu bestimmen, ob irgendein Teil des Feldbindenden Rechtecks 220 über die
Außenseite
der Abgrenzung des Fehlerbindenden Rechtecks 234 hinausreicht.
In Übereinstimmung
mit der Erfindung, wenn irgendein Teil der Stiftbindenden Rechtecks
außerhalb
des Fehlerbindenden Rechtecks liegt, so ist das Bauelement in der Prüfung falsch
platziert und das AOI-System meldet in Schritt 630 ein
nicht erfolgreiches Platzieren. Wenn kein Teil des Stiftbindenden
Rechtecks 220 außerhalb
der Abgrenzung des Fehlerbindenden Rechtecks liegt, meldet das AOI-System
bei Schritt 632 eine erfolgreiche Platzierung.
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4a bis 4c zeigen
drei verschiedene Beispiele der Platzierung von Komponenten und
stellen den Betrieb der oben beschriebenen Methode vor. 4a zeigt
das Stiftbindende Rechteck 220 und das Fehlerbindende Rechteck 234 eines
perfekt platzierten Bauelements in der Prüfung. Die Größenunterschiede
zwischen den Rechtecken wurden für eine
bessere Darstellung vergrößert. An
keinem Punkt liegt das Feldbindende Rechteck 220 außerhalb
der Begrenzung des Fehlerbindenden Rechtecks 234. Daher
zeigt die Methode entsprechend der Erfindung eine erfolgreiche Platzierung
eines Bauelements in der Prüfung
für die
Anordnung in 4a an.
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Die
Methode entsprechend der Erfindung zeigt auch eine erfolgreiche
Platzierung für
die Anordnung in 4b an. Obwohl das Stiftbindende Rechteck 220 unter
Beachtung des Fehlerbindenden Rechtecks gewinkelt ist, was eine
nicht perfekte Platzierung auf dem Bauelement in der Prüfung anzeigt, ist
der totale Platzierungsfehler immer noch innerhalb der Toleranzwerte
entsprechend zu den Fehlerbindenden Rechteck 234.
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Die
Anordnung in 4c zeigt jedoch eine nicht erfolgreiche
Platzierung. Wie in 4c gezeigt wird, ragt die obere
linke Ecke des Stiftbindenden Rechtecks 220 über die
Außenseite
der zulässigen Fehlerreichweite
heraus, die von dem Fehlerbindenden Rechteck 234 definiert
worden ist.
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Die
Funktionen, die in 6 gezeigt werden, werden vorzugsweise
automatisch von einem Prozessor, wie zum Beispiel einem Computer,
durchgeführt,
welcher Software anwendet, die diese Funktionen ausführen. Verschiedene
Softwaremodule können
für jede
der unterschiedlichen Funktionen, die in 6 gezeigt
werden, bereitgestellt werden. Das Bereistellen von verschiedenen
Modulen für
jede Funktion ist nicht kritisch. Alternativ können die Funktionen, die in 6 identifiziert
werden in einem oder mehreren Softwaremodulen oder Prozeduren kombiniert
werden und das in jeder Art, die der Softwareentwickler für richtig
hält. Entsprechend
einer anderen Alternative können
die Funktionen, die in 6 beschrieben werden mit der
Hilfe eines Operators durchgeführt
werden oder durch den Operator allein, ohne die Hilfe eines Computers.
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Die
Methode entsprechend der Erfindung entfällt auf die Beziehung zwischen
den Positionsfehlern und den Rotationsfehlern in der Platzierung
des Bauelements in der Prüfung.
Je näher
das Stiftbindende Rechteck 220 unter Beachtung des Endes
des Fehlerbindenden Rechtecks 234, je kleiner kann eine Rotation
toleriert werden bevor das Stiftbindende Rechteck das Fehlerbindenden
Rechteck überquert. Gleichfalls
wird je mehr das Stiftbindenden Rechteck unter Beachtung des Fehlerbindenden
Rechtecks rotiert wird, desto kleiner ist die Toleranz des Positionsfehlers
bevor die beiden Rechtecke sich kreuzen. Da das Stiftbindende Rechteck
und das Fehlerbindende Rechteck entsprechend die wahre Position
des Teils du dessen Felder widerspiegeln, behandelt die Methode
entsprechend der Erfindung die Beziehung zwischen den Positions-
und Rotationsfehlern beim Platzierung eines Bauelements in der Prüfung.
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Die
Verwendung der Stift- und Fehlerbindenden Rechtecke behandelt effizient
die Beziehung zwischen den Positions- und Rotationsfehlern, obwohl
es annäherungsweise
so sein kann. Mathematisch reduziert ein Rotationsfehler dΘ leicht
den ersichtlichen Platz der Stifte relativ zu den Felder und zwar
in einem Faktor abhängig
von COS (dΘ).
Diese Reduzierung in den ersichtlichen Feldern ist nicht signifikant.
Jedoch produzieren kleine dΘ-Werte
sehr kleine Reduktionen und große
dΘ-Werte
verursachen, dass die Rechtecke sich überkreuzen, wobei ein nicht
erfolgreiches Platzieren angezeigt wird.
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Die
Verwendung von Rechtecken für
die zusammengefasste Bindung der Stifte und Felder eines Teils ist
ein effizientes Werkzeug für
die Diagnose der Beziehung zwischen den individuellen Stiften und den
Feldern. Da die Form, die Platzierung und die Erweiterung der Anschlussdrähte genau über viele
Anschlussdrähte
eines Teiles erhalten wird, etabliert das Stiftbindende Rechteck
effizient die Position eines jeden individuellen Stiftes eines Teils
durch die Etablierung aller Positionen der Stifte. Das Zeichnen eines
Rechtecks beschränkt
alle Stifte eines Teils und ist viel effizienter als die individuelle
Prüfung
jedes Stiftes. In dem Moment, in dem die Komponenten genau den Raum
zwischen ihren Stiften erhalten können, kann die Platine auch
genau den Raum zwischen ihren Stiften erhalten. Daher wird ein Stiftbindendes
Rechteck bereitgestellt, das alle Felder für einen Teil effizient beschränkt und
etabliert die Position eines jeden individuellen Feldes. Dies ist
wahr, obwohl eine Platine nicht linear geformt sein kann, so dass
die Deformation, die auf das Feldbindenden Rechteck angewendet wird
als ganzes konsistent für den
Raum über
den individuellen Feldern angewendet.
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Neben
der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
können
alternative Ausführungsbeispiele
oder Variationen genannt werden. Zum Beispiel kann in dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, die oben beschrieben wurde, ein Stiftbindendes Rechteck,
ein Feldbindendes Rechteck und ein Fehlerbindendes Rechteck für eine Komponente
definiert werden. Diese ist nur ein Beispiel, jedoch ein Weg, bei
dem die Erfindung angewendet werden kann. Bestimmte Komponenten
können
genauer geprüft
werden, in dem mehrere Sets von Rechtecken bereitgestellt werden.
Zum Beispiel kann eine Komponente, die über Anschlussdrähte an allen
vier Seiten verfügt genauer
geprüft
werden, indem zwei separate Sets von Rechtecken verwendet werden,
wobei jedes Set der Anschlussdrähte
ihre eigenen Längen-
und Breitenfehler aufweisen. Mit einem Set von Rechtecken wird nur
ein Set von Längen-
und Breitenfehlers verwendet, wobei die Längenfehler der Anschlussdrähte veranlasst
werden eine Achse überragen,
die an den Höhen
der Anschlussdrähte
angewendet werden, die entlang einer senkrechten Achse hinausragen.
Die Bereitstellung von zwei separaten Sets von Rechtecken erhöht die Genauigkeit
der Prüfung
dieser Komponenten.
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Mehrfachsets
von Rechtecken können
auch auf Komponenten verwendet werden, die über Anschlussdrähte mit
nicht gleichen Größen oder
Formen verfügen
oder auf Komponenten, die Anschlussdrähte haben, die sich an nicht
orthogonalen Winkeln befinden. In jeden Fall können die Anschlussdrähte, die
eine gewöhnliche
Größe, Form
oder Orientierung haben, separat gruppiert werden. Für eine erfolgreiche
Platzierungsmeldung durch das AOI-System sollten alle Teile den
oben beschriebenen Test durchlaufen haben. Kein Teil eines Stiftbindenden
Rechtecks für
ein Set kann außerhalb
des Fehlerbindenden Rechtsecks für
dieses Set liegen.
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Wie
oben beschrieben, beschränkt
das Stift- und Feldbindenden Rechteck die äußeren Grenzen der Stifte und
Felder für
ein Bauteil in der Prüfung.
Alternativ können
die Rechtecke konstruiert werden, um die inneren Ecken der Stifte
und Felder zu begrenzen und das Fehlerbindende Rechteck kann so konstruiert
sein, dass entsprechend die Längen-
und Breitenfehler von der Länge
und Breite des Feldbindenden Rechtecks abgezogen werden. Eine erfolgreiche
Platzierung würde
dann angezeigt werden, wenn kein Teil des Stiftbindenden Rechtecks
die Innenseite des Fehlerbindenden Rechtecks kreuzt.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
beschreibt die oben erwähnten
Bedenken der Prüfung der
Platzierung von elektronischen Komponenten auf einer Platine. Dies
ist nur ein Beispiel einer Anwendung der Erfindung. Die oben beschriebene
Technik kann im Allgemeinen angewendet werden, um die Platzierung
von irgendwelchen „Objekten
in der Prüfung" vorzunehmen, ein
schließlich
elektronischer Komponenten (SMT oder Durchgangsbohrung), Lötpaste,
Klebemittel oder irgendwelche anderen optisch erkennbaren Objekte
oder Materialien auf einer Platine während deren Herstellungsprozess.
Daher kann in Übereinstimmung
mit der Erfindung ein „Objektbindendes" Rechteck definiert
werden, dass die äußeren Ecken
der Komponente, die Lötpaste,
Klebemittel oder irgendwelche anderen Objekte oder Materialien in
der gleichen Weise wie bei der Definition des Stiftbindenden Rechteckes
aufspürt
werden. Es sollte verstanden werden, dass der Begriff „Objektgebundenes" Rechteck ein Rechteck
beinhaltet, das verwendet wird, um irgendein optisch erkennbares
Objekt zu begrenzen und dass das „Stiftbindende" Rechteck 220 nur
ein Beispiel für
ein Objektbindendes Rechteck ist. Wie vorher kann ein Fehlerbindendes
Rechteck basierend auf den Längen-
und Breitenfehlern in Bezug auf das zu platzierende Objekt definiert
werden. Wenn irgendein Teil des Objektbindenden Rechtecks außerhalb
des Fehlerbindenden Rechtecks liegt, wird die Technik ein falsch
platziertes Objekt melden. Andererseits wird die Technik ein erfolgreich
platziertes Objekt melden.
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6 zeigt
die Schritte, die in Übereinstimmung
mit der Erfindung in einer Bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden
müssen.
Die Reihenfolge, die in 6 gezeigt wird, kann innerhalb
der Reichweite der Erfindung variieren. Zum Beispiel kann das Stiftbindende
Rechteck vor oder nach dem Feldbindenden Rechteck konstruiert werden.
Gleichsam kann das Stiftbindende Rechteck vor oder nach dem Fehlerbindenden
Rechteck konstruiert sein.