TWI582549B - An optical positioning device for performing bidirectional imaging with a single image pickup device - Google Patents

Description

以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置

本發明係關於一種光學定位裝置，尤指一種利用單一攝像裝置即可對一上板件與一下板件執行雙向取像之結構設計。

查在許多產業領域中，經常會用到攝影裝置作影像擷取、定位。由於受限於攝影裝置的光學路徑取像，一般僅能以單一攝影裝置對某一特定位置範圍進行影像取像。若該攝影裝置用以光學點的辨識定位時，亦僅能對單一光學點進行辨識定位。若要對上下兩個板件進行光學點之取像辨識定位的話，即需要配置兩個攝影裝置方能達到預定的目的。

以攝影裝置應用在電路板印刷機作為光學點之取像定位應用為例，一般電路板上塗佈焊料之方法大多採用模板印刷法，而該電路板欲進行印刷時，需一對位裝置將進行電路板定位於印刷裝置以進行印刷，而習知的對位裝置，係由兩個以上的攝影機設置於各別定位模組並以人工目視或自動對位的方式進行校正對位。

習知對位裝置存在了下列缺點：(1)至少須設置兩個攝影機，使對位裝置成本增加並適用於特定規格之機具。(2)以人工目視檢查之方式將X、Y軸調整制定位，此作業耗時且會有較大之誤差，導致產品良率下降。(3)需將對位裝置以手動的方式移至欲進行印刷之電路板之平面。因此要如何解決上述習知技術之不足，即為從事此行業相關業者所亟欲研發之課題。

緣此，鑑於傳統對位裝置之缺失，本發明之主要目的即 是提供以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，改善習知的對位裝置必須以兩個各別的攝影裝置對兩個標的物件進行取像、辨識、定位的缺點。

本發明之次要目的在於，以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置利用一攝像裝置以自動對位的方式將X、Y軸調整至定位，以減少攝像裝置之數量，以提高產能及產品良率進而降低使用者使用成本。

為達上述目的，本發明設計之以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，係主要由一攝像裝置、一收光單元、一第一取像單元及一第二取像單元所組成。收光單元位在該第一取像單元與該第二取像單元之間，其包括有一全反射鏡及一收光半反射鏡，且該收光半反射鏡以一收光反射角度對應於該攝像裝置。第一取像單元位在該上板件與該收光單元之間，具有一第一光源產生單元及一第一半反射鏡。第二取像單元位在該下板件與該收光半反射鏡之間，具有一第二光源產生單元及一第二半反射鏡。藉由該單一攝像裝置以對上板件與下板件執行雙向取像。

本發明實施例中，第一取像單元包括有一第一光源產生單元、一第一半反射鏡。第二取像單元包括有一第二光源產生單元、一第二半反射鏡。再者，第一取像單元進一步設置有一第一擴散件，第二取像單元進一步設置有一第二擴散件。

本發明應用時，係設置在一上板件與一下板件之間，可對該上板件的一第一光學點與該下板件的一第二光學點予以取像定位。

本發明所採用的具體技術，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

100‧‧‧光學定位裝置

1‧‧‧上板件

11‧‧‧第一光學點

2‧‧‧下板件

21‧‧‧第二光學點

31‧‧‧攝像裝置

32‧‧‧收光單元

321‧‧‧全反射鏡

322‧‧‧收光半反射鏡

33‧‧‧第一取像單元

331‧‧‧第一投射端

332‧‧‧第一收光端

333‧‧‧第一光源產生單元

334‧‧‧第一半反射鏡

335‧‧‧第一擴散件

34‧‧‧第二取像單元

341‧‧‧第二投射端

342‧‧‧第二收光端

343‧‧‧第二光源產生單元

344‧‧‧第二半反射鏡

345‧‧‧第二擴散件

6‧‧‧印刷裝置

61‧‧‧上板件承座

62‧‧‧下板件承座

63‧‧‧對位裝置

64‧‧‧上位移機構

65‧‧‧下位移機構

L1‧‧‧第一光源

L2‧‧‧第一反射光

L3‧‧‧第一成像

M1‧‧‧第二光源

M2‧‧‧第二反射光

M3‧‧‧第二成像

θ‧‧‧收光反射角度

θ1‧‧‧第一取像角度

θ2‧‧‧第二取像角度

X‧‧‧X軸向

Y‧‧‧Y軸向

Z‧‧‧Z軸向

第1圖係顯示本發明以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置之示意圖。

第2圖係顯示本發明進行取像之一示意圖。

第3圖係顯示本發明進行取像之另一示意圖。

第4圖係顯示本發明應用在一電路板印刷裝置之正視圖。

第5圖係顯示本發明應用在一電路板印刷裝置之側視圖。

第6圖係顯示本發明應用在一電路板印刷裝置之上視圖。

請參閱第1圖至第3圖所示，本發明以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置100設置在一上板件1與一下板件2之間，用以對該上板件1的一第一光學點11與該下板件2的一第二光學點21予以取像定位。該以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置包括有一攝像裝置31、一收光單元32、一第一取像單元33、一第二取像單元34。

攝像裝置31位在該上板件1與該下板件2之間，並面對於第一取像單元33與第二取像單元34之間。

收光單元32位在該第一取像單元與該第二取像單元之間，其中該收光單元32具有一全反射鏡321及一收光半反射鏡322，該全反射鏡321面對於該攝像裝置31，提供光源反射至攝像裝置31。

收光單元32之收光半反射鏡322位在該全反射鏡321與該攝像裝置31之間，並以一收光反射角度對應於該攝像裝置。

收光半反射鏡322位在該全反射鏡321與該攝像裝置31之間，並以一收光反射角度θ對應於該攝像裝置31。

第一取像單元33位在該上板件1與該收光半反射鏡322之間，具有一第一投射端331、一第一收光端332。該第一取像單元 33中包括有一第一光源產生單元333及一第一半反射鏡334，該第一光源產生單元333可產生一第一光源L1。該一第一半反射鏡334，位在該第一投射端331與該第一收光端332之間，並以一第一取像角度θ1相對應於該第一光源L1。

第一取像單元33進一步設置有一第一擴散件335，該第一擴散件335係位在該第一光源產生單元333與該第一半反射鏡334之間，用以擴散該第一光源產生單元333所產生之該第一光源L1。

第二取像單元34位在該下板件2與該收光半反射鏡322之間，具有一第二投射端341及一第二收光端342。該第二取像單元34中包括有一第二光源產生單元343，產生一第二光源M1與一第二半反射鏡344，位在該第二投射端341與該第二收光端342之間，並以一第二取像角度θ2相對應於該第二光源M1。

第二取像單元34進一步設置有一第二擴散件345，該第二擴散件345係位在該第二光源產生單元343與該第二半反射鏡344之間，用以擴散該第二光源產生單元343所產生之該第二光源M1。

當以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置100與該上板件1定位時，該第一光源產生單元333所產生之第一光源L1，經由第一擴散件335擴散該第一光源產生單元333所產生之第一光源L1，該第一光源L1經由第一半反射鏡334之反射而由該第一投射端331以一第一取像角度θ1投射向該上板件1的第一光學點11，而該上板件1的該第一光學點11所反射的一第一反射光L2經由該第一投射端331投射向該第一半反射鏡334，再由該第一收光端332投射向的該收光半反射鏡322，該收光半反射鏡322將該第一反射光L2投射向該全反射鏡321，再由該全反射鏡321反射出一第一成像L3並以一收光反射角度θ經由該收光半反射鏡322至該攝像裝置31。

第二取像單元34之第二光源產生單元343所產生之該第 二光源M1經由第二擴散件345擴散該第二光源產生單元343所產生之該第二光源M1，該第二光源M1經由第二半反射鏡344之反射而由該第二投射端341以一第二取像角度θ2投射向該下板件2的該第二光學點21，而該下板件2的該第二光學點21所反射的一第二反射光M2經由該第二投射端341投射向該第二半反射鏡344，再由該第二收光端342投射向的該收光半反射鏡322，再由該收光半反射鏡322反射出一第二成像M3反射至該攝像裝置31。

請同時參閱第4圖至第6圖所示，本發明以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置係應用結合在一印刷裝置6，該印刷裝置6係設置有一上板件承座61、一下板件承座62及一對位裝置63。該以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置100，設置在一上板件1與一下板件之間2，用以對該上板件1的一第一光學點11與該下板件的一第二光學點21予以取像定位，其中該上板件1係為鋼板，而該第二板2件係一軟性電路板。

上板件1係定位在一印刷裝置6之一上板件承座61，且該上板件承座61係結合於一上位移機構64，本發明以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置不設限於任一種機具上使用，本實施例使用印刷裝置為範例。該上位移機構64係一Z軸上位移機構，可驅動該上板件承座61以一Z軸向Z位移，該上板件承座61可受該上位移機構64帶動位移。下板件2係定位在一下板件承座62，且該下板件承座62係結合於一下位移機構65，該下位移機構65係一XY軸向位移機構，可驅動該下板件承座62以一X軸向、Y軸向之一位移，該下板件承座62可受該下位移機構65帶動位移。

當印刷裝置6於使用時，係將上板件1係定位在上板件承座61，而下板件2係定位在一下板件承座62，此時使用者驅動對位裝置63，使對位裝置63帶動以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定 位裝置100移動至印刷裝置6之下板件承座62與上板件承座61之間，並取得上板件1之第一成像L3。

當攝像裝置取得上板件1之第一成像L3時，該第一光源產生單元333所產生之該第一光源L1經由該第一取像單元33之該第一投射端331投射向該上板件1的該第一光學點11，而該上板件1的該第一光學點11所反射的一第一反射光L2經由該第一取像單元33之該第一投射端331後，由該第一取像單元33之該第一收光端332投射向的該收光單元32的該收光半反射鏡322，該收光半反射鏡322將該第一反射光L2投射向該全反射鏡321，再由該全反射鏡321反射出第一成像L3經由該收光半反射鏡322至該攝像裝置31。

當取得第二成像M3時，該第二光源產生單元343所產生之該第二光源M1經由該第二取像單元34之該第二投射端341投射向該下板件2的該第二光學點21，而該下板件2的該第二光學點21所反射的一第二反射光M2經由該第二取像單元34之該第二投射端341後，由該第二取像單元34之該第二收光端342投射向的該收光單元32的該收光半反射鏡322，再由該收光半反射鏡322將該第二反射光M2投射出一第二成像M3至該攝像裝置31。並依據第一光學點11與第二光學點21的第一成像L3以及第二成像M3，利用下位移機構65調整驅動該下板件承座62以一X軸向、Y軸向之一位移，使上板件1的第一光學點11與該下板件2的第二光學點21予以取像定位，此時對位裝置63再次帶動以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置100，使以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置100移出上板件承座61與下板件承座62之間，再利用上位移機構64帶動上板件承座61下降，使上板件1貼合於下板件2表面並進行印刷。

以上所舉實施例僅係用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下而完成的等效修飾 或置換，均應包含於後述申請專利範圍內。

100‧‧‧光學定位裝置

31‧‧‧攝像裝置

32‧‧‧收光單元

321‧‧‧全反射鏡

322‧‧‧收光半反射鏡

33‧‧‧第一取像單元

331‧‧‧第一投射端

332‧‧‧第一收光端

333‧‧‧第一光源產生單元

334‧‧‧第一半反射鏡

335‧‧‧第一擴散件

34‧‧‧第二取像單元

341‧‧‧第二投射端

342‧‧‧第二收光端

343‧‧‧第二光源產生單元

344‧‧‧第二半反射鏡

345‧‧‧第二擴散件

θ‧‧‧收光反射角度

θ1‧‧‧第一取像角度

θ2‧‧‧第二取像角度

Claims (9)

1. 一種以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，設置在一上板件與一下板件之間，用以對該上板件的一第一光學點與該下板件的一第二光學點予以取像定位，其特徵在於該光學定位裝置包括：一攝像裝置，位在該上板件與該下板件之間；一收光單元，包括有：一全反射鏡，位在該上板件與該下板件之間，並面對於該攝像裝置；一收光半反射鏡，位在該全反射鏡與該攝像裝置之間，並以一收光反射角度對應於該攝像裝置；一第一取像單元，位在該上板件與該收光半反射鏡之間，具有一第一投射端及一第一收光端，該第一取像單元中包括有：一第一光源產生單元，產生一第一光源；一第一半反射鏡，位在該第一投射端與該第一收光端之間，並以一第一取像角度相對應於該第一光源；一第二取像單元，位在該下板件與該收光半反射鏡之間，具有一第二投射端及一第二收光端，該第二取像單元中包括有：一第二光源產生單元，產生一第二光源；一第二半反射鏡，位在該第二投射端與該第二收光端之間，並以一第二取像角度相對應於該第二光源；該第一光源產生單元所產生之該第一光源經由該第一半反射鏡之反射而由該第一投射端投射向該上板件的該第一光學點，而該上板件的該第一光學點所反射的一第一反射光經由該第一投射端投射向該第一半反射鏡，再由該第一收光端投射向的該收光半反射鏡，該收光半反射鏡將該第一反射光投射向該全反射鏡，再由該全反射鏡反射出一第一成像經由該收光半反射鏡至該攝像裝置； 該第二光源產生單元所產生之該第二光源經由該第二半反射鏡之反射而由該第二投射端投射向該下板件的該第二光學點，而該下板件的該第二光學點所反射的一第二反射光經由該第二投射端投射向該第二半反射鏡，再由該第二收光端投射向的該收光半反射鏡，再由該收光半反射鏡反射出一第二成像反射至該攝像裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，其中該第一取像單元進一步設置有一第一擴散件，該第一擴散件係位在該第一光源產生單元與該第一半反射鏡之間，用以擴散該第一光源產生單元所產生之該第一光源。
3. 如申請專利範圍第1項所述以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，其中該第二取像單元進一步設置有一第二擴散件，該第二擴散件係位在該第二光源產生單元與該第二半反射鏡之間，用以擴散該第二光源產生單元所產生之該第二光源。
4. 一種以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，設置在一上板件與一下板件之間，用以對該上板件的一第一光學點與該下板件的一第二光學點予以取像定位，其特徵在於該光學定位裝置包括：一上板件承座，用以承置該上板件，且該上板件承座結合一上位移機構，該上板件承座可受該上位移機構帶動位移；一下板件承座，用以承置該下板件，且該下板件承座結合一下位移機構，該下板件承座可受該下位移機構帶動位移；一攝像裝置，位在該上板件與該下板件之間；一收光單元，包括有：一全反射鏡，位在該上板件與該下板件之間，並面對於該攝像裝置； 一收光半反射鏡，位在該全反射鏡與該攝像裝置之間，並以一收光反射角度對應於該攝像裝置；一第一取像單元，位在該上板件與該收光半反射鏡之間，具有一第一投射端及一第一收光端，該第一取像單元中包括有：一第一光源產生單元，產生一第一光源；一第一半反射鏡，位在該第一投射端與該第一收光端之間，並以一第一取像角度相對應於該第一光源；一第二取像單元，位在該下板件與該收光半反射鏡之間，具有一第二投射端及一第二收光端，該第二取像單元中包括有：一第二光源產生單元，產生一第二光源；一第二半反射鏡，位在該第二投射端與該第二收光端之間，並以一第二取像角度相對應於該第二光源；該第一光源產生單元所產生之該第一光源經由該第一取像單元之該第一投射端投射向該上板件的該第一光學點，而該上板件的該第一光學點所反射的一第一反射光經由該第一取像單元之該第一投射端後，由該第一取像單元之該第一收光端投射向該收光單元的該收光半反射鏡，該收光半反射鏡將該第一反射光投射向該全反射鏡，再由該全反射鏡反射出一第一成像經由該收光半反射鏡至該攝像裝置；該第二光源產生單元所產生之該第二光源經由該第二取像單元之該第二投射端投射向該下板件的該第二光學點，而該下板件的該第二光學點所反射的一第二反射光經由該第二取像單元之該第二投射端後，由該第二取像單元之該第二收光端投射向的該收光單元的該收光半反射鏡，再由該收光半反射鏡將該第二反射光投射出一第二成像至該攝像裝置。
5. 如申請專利範圍第4項所述以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定 位裝置，其中該第一取像單元進一步設置有一第一擴散件，該第一擴散件係位在該第一光源產生單元與該第一半反射鏡之間，用以擴散該第一光源產生單元所產生之該第一光源。
6. 如申請專利範圍第4項所述以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，其中該第二取像單元進一步設置有一第二擴散件，該第二擴散件係位在該第二光源產生單元與該第二半反射鏡之間，用以擴散該第二光源產生單元所產生之該第二光源。
7. 如申請專利範圍第4項所述以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，其中該上板件係為鋼板，而該下板件係一軟性電路板。
8. 如申請專利範圍第4項所述以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，其中該上位移機構係一Z軸上位移機構，可驅動該上板件承座以一Z軸向位移。
9. 如申請專利範圍第4項所述以單一攝像裝置執行雙向取像之光學定位裝置，其中該下位移機構係一XY軸向位移機構，可驅動該下板件承座以一X軸向、Y軸向之一位移。