• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur visuellen Überprüfung von auf einem gelöteten Gegenstand gemachten Lötverbindungen, welche Vorrichtung umfaßt: eine Kamera zur Aufnahme von wenigstens einem Bild des gelöteten Gegenstands, auf dem sich die zu verlötenden Lötverbindungen befinden, einen mit der Kamera verbundenen Rechner zum Empfang der von der Kamera stammenden, die von der Kamera aufgenommenen Bilder darstellenden Signale, wobei der Rechner dazu ausgelegt ist, diese Signale mit Signalen zu vergleichen, die repräsentativ sind für korrekte Lötverbindungen, und eine Hantiervorrichtung zum in den Sichtbereich der Kamera Verbringen des gelöteten Gegenstands, auf dem die zu prüfenden Lötverbindungen gemacht worden sind. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren, das mit der vorstehenden Vorrichtung ausgeführt wird.
    公开号:DE102004004278A1
    申请号:DE102004004278
    申请日:2004-01-28
    公开日:2004-08-12
    发明作者:Johannes Coleta Maria Van Den Broek；Gerardus Johannes Adrianus Maria Diepstraten；Lambertus Petrus Christinus Willemen
    申请人:Vitronics Soltec BV；
    IPC主号:B23K1-00
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eineVorrichtung zur visuellen Überprüfung vonauf einem gelötetenGegenstand gemachten Lötverbindungen.
    [0002] Bei der heutigen Massenfertigungvon Elektronik werden verschiedenartige Lötmaschinen zur Herstellungvon Lötverbindungenverwendet. Dabei werden Wellenlötmaschinenverwendet, "reflow"-Lötmaschinen,oder Lötmaschinenzur Herstellung einzelner Lötverbindungen,häufigin Kombination miteinander.
    [0003] Bedingt durch die zunehmende Miniaturisierungwird die Anzahl der Komponenten und damit die Anzahl der Lötverbindungenauf einem zu verlötendenGegenstand, wie einer Platine, immer größer. Außerdem rücken, auch als Folge der zunehmenden Miniaturisierung,die Lötverbindungenimmer näher aneinander.
    [0004] Trotz der ständigen Qualitätsverbesserung vonLötmaschinen,gibt es immer nach die Gefahr, daß ein gelöteter Gegenstand schlechteLötverbindungenaufweist. Obwohl der Großteilder gelöteten Gegenstände einerfunktionellen Prüfungunterzogen wird, bevor der gelöteteGegenstand eingebaut wird, ergibt eine solche funktionelle Prüfung, diezum Beispiel auf einem Prüfgerät durchgeführt wird,das überprüft, ob alleVerbindungen tatsächlichhergestellt sind, keinerlei Hinweise auf Lötverbindungen, die zwar zumgalvanischen Kontakt führen,die jedoch mechanisch unzureichend fest sind, weil das Lötmittelzum Beispiel an einem der zu verbindenden Metallteile nicht gutgehaftet hat. Eine solche Lötverbindungkann ja zunächstwohl zur galvanischen Verbindung führen, kann jedoch als Folgevon mechanischer Belastung, Temperaturunterschieden und dergleichenleicht zerbrochen werden. Die derzeit an viele elektronische Schaltungengestellten Anforderungen machen dies unzulässig.
    [0005] Bislang wendet man dazu visuellePrüfungen mitdem Auge an. Dies erfordert allerdings einen erheblichen menschlichenArbeitsaufwand, während dieReproduzierbarkeit der Prüfungbei menschlicher Prüfungim allgemeinen gering ist.
    [0006] Um diese Probleme zu vermeiden, verschafft dievorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur visuellen Überprüfung vonauf einem gelötetenGegenstand gemachten Lötverbindungen,welche Vorrichtung gekennzeichnet wird durch eine Kamera zur Aufnahmevon wenigstens einem Bild des gelöteten Gegenstands, auf demsich die zu verlötendenLötverbindungenbefinden, und einen mit der Kamera verbundenen Rechner zum Empfangder von der Kamera stammenden, die von der Kamera aufgenommenenBilder darstellenden Signale, wobei der Rechner dazu ausgelegt ist,diese Signale mit Signalen zu vergleichen, die repräsentativsind fürkorrekte Lötverbindungen,und eine Hantiervorrichtung zum in den Sichtbereich der Kamera Verbringendes gelötetenGegenstands, auf dem die zu prüfendenLötverbindungengemacht worden sind.
    [0007] Zu diesem Zweck verschafft die vorliegende Erfindungebenfalls ein verfahren zur visuellen Überprüfung von Lötverbindungen, welches Verfahrendie nachfolgenden Schritte umfaßt:Die Verbringung des gelötetenGegenstands in den Aufnahmebereich einer Kamera, auf welchem Gegenstandsich die zu verlötendeLötverbindungbefindet; die Erstellung einer Abbildung der zu überprüfenden Lötverbindung; den Vergleicheines die Abbildung darstellenden Signals mit einem ein Beurteilungskriteriumdarstellenden Referenzsignal; und die auf Grund des Vergleichs erfolgendeAusgabe eines Entscheidungssignals.
    [0008] Durch eine solche Vorrichtung undein solches Verfahren werden die Nachteile des durch menschlicheArbeit auszuführendenverfahrens vermieden.
    [0009] In einer Anzahl von Fällen ergibtein einzelnes, von der Kamera erstelltes Bild kein ausreichendeInformation, um die Qualitätder Lötverbindungmit ausreichender Genauigkeit überprüfen zu können.
    [0010] Zu diesem Zweck sieht die Erfindungdie Maßnahmevor, daß dieHantiervorrichtung dazu ausgelegt ist, den gelöteten Gegenstand relativ zu derKamera zu bewegen. Das Verfahren sieht die Maßnahme vor, daß die Positiondes Gegenstands relativ zu der Kamera abhängig von dem Entscheidungssignalgeändertwird.
    [0011] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsformist die Hantiervorrichtung dazu ausgelegt, den gelöteten Gegenstandin einer Ebene quer zur optischen Achse der Kamera zu bewegen.
    [0012] Damit wird es möglich, wenn zum Beispiel diezu überprüfende Lötverbindungim Vergleich zu den Kriterien zu klein dargestellt ist, die zu überprüfende Lötverbindunggrößer darzustellen.
    [0013] Eine andere bevorzugte Ausführungsform lehrt,daß dieHantiervorrichtung dazu ausgelegt ist, den gelöteten Gegenstand den gelöteten Gegenstandin einer Ebene quer zur optischen Achse der Kamera zu bewegen.
    [0014] Damit wird es möglich, bestimmte Defekte vonLötverbindungenbesser sichtbar zu machen.
    [0015] Eine andere bevorzugte Ausführungsform lehrt,daß dieVorrichtung dazu ausgelegt ist, den gelöteten Gegenstand in Reaktionauf einen Vergleich des in einer ersten Position des gelöteten Gegenstandserhaltenen Bilds mit einem im Rechner vorliegenden ersten Kriteriumin eine zweite Position zu überführen unddaß anschließend dasin der zweiten Position erhaltene Bild mit einem zweiten Kriterium verglichenwird.
    [0016] Mit diesen Maßnahmen sieht die Erfindung Mittelzur Behebung von Zweifeln in bezug auf die Qualität von Lötverbindungenvor, wenn das in einer ersten Position erhaltene Bild einer Lötverbindung unzureichendeInformation enthält,um sich ein Urteil zu machen überdie Qualitätder Lötverbindung;in einer solchen Zweifelposition sieht die Erfindung den Erhalteines zweiten Bilds zum Erhalt weiterer Informationen vor.
    [0017] Nachstehend wird die vorliegendeErfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, worinzeigen:
    [0018] 1:eine perspektivische schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    [0019] 2:eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    [0020] 3:eine schematische Schnittansicht einer korrekten Lötverbindung;und
    [0021] 4-6: 3 entsprechende Ansichten defekter Lötverbindungen.
    [0022] In 1 isteine Platine 1 dargestellt, an deren Unterseite Lötverbindungengemacht worden sind. Zur Überprüfung derLötverbindungenauf der Platine 1 ist die Platine 1 in eine insgesamtmit 2 bezeichneten Hantiervorrichtung aufgenommen. Die Hantiervorrichtungumfaßtzwei Klemmen 3 zum Einklemmen der Platine 2 welcheKlemmen 3 rotierbar um eine Achse 4 befestigtsind in einem Bügel 5.Der Bügel 5 istseinerseits rotierbar um eine Achse 6 befestigt in einerHalterung 7, die an einem Träger 8 befestigt ist.Der Träger 8 istin Richtung des Pfeils 9 in im wesentlichen senkrechterRichtung bewegbar.
    [0023] Zum Rotierenlassen der Platine 1 unddar Klemmen 3 um die Achse 4 wird ein an dem Bügel 5 befestigterMotor 10 eingesetzt. Währendfür dieDrehung des Bügels 5 umdie Achse 6 ein Motor 11 eingesetzt wird. Stattder dargestellten Motoren ist es möglich, andere Antriebselementezu verwenden, wie Luftzylinder und dergleichen. Die Hantiervorrichtung 2 kann übrigensBestandteil von zum Beispiel einem Roboter sein, wobei zahlloseAusführungsformenmöglichsind. Außerdemkann die Hantiervorrichtung nicht nur zum Hantieren der Platinezur visuellen Darstellung derselben verwendet werden, sondern auchzur Vornahme anderer Handlungen mit der Platine, zum Beispiel dasAnheben und Abstellen, oder die Bewegung über eine Lötvorrichtung, einen Fluxeroder eine andere Bearbeitungsvorrichtung.
    [0024] In 1 istunter der Hantiervorrichtung 2 eine Kamera 12 dargestellt,die ein Kameragehäuse 13 undeine Linse 14 umfaßt.Die Linse ist so ausgerichtet, daß die Platine 1 inihren Aufnahmebereich gebracht werden kann, der von der Linie 15 definiert wird.
    [0025] Obwohl bei dieser Ausführungsformeine Hantiervorrichtung vorliegt, die dazu ausgelegt ist, die Platine 1 relativzu der Kamera zu hantieren, ist es ebenfalls möglich, die Platine an einerfesten Stelle zu halten und die Kamera bewegen zu lassen relativzu der Platine 1. Dies ist zum Beispiel möglich, indemdie Kamera in einem Roboter oder einer anderen Hantiervorrichtunguntergebracht wird. Dabei ist es ebenfalls möglich, die Platinen zum Beispiel "on the fly" zu überprüfen, indemman die Kamera mit einer zum Beispiel sich auf einem Förderbandbewegenden Platine mitbewegen läßt.
    [0026] Auch ist es möglich, zum Beispiel Spiegelzur Darstellung der Lötverbindungenzu der Kamera hin zu benutzen.
    [0027] Bei der in 2 dargestellten Hantiervorrichtung 16 wirddie Platins in einem Greifelement 17 eingeklemmt. Das Greifelementist befestigt an einem Träger 18,der um eine senkrechte Achse 19 drehbar ist mittels einesMotors 20. Der Motor 20 ist auf einer Kippplatte 21 befestigt,wobei der Motor 20 fürdas Drehen des Trägers 18 unddamit der Greifvorrichtung 17 um die Achse 19 dreht.Die Kippplatte 20 ist gegenüber der Trägerkonstruktion 22 rotierbarum eine waagerechte Achse 23. Dabei wird ein Antrieb mittelseines Luftzylinders 24 verwendet. Auch diese Konstruktionkann Bestandteil eines Roboters oder einer anderen Hantiervorrichtungsein.
    [0028] 3 zeigtin schematischer Weise eine korrekte Lötverbindung. In 3 ist eine Platine 1 dargestellt,in der ein Loch 26 gebohrt ist. Auf der Platine 1 isteine Komponente, zum Beispiel ein Kondensator 27, von demein Anschlußdraht 28 durchdas Loch 26 hindurchsteckt. Die Platine ist an seiner Unterseite miteiner Metallschicht 29 versehen, die im allgemeinen aufKupfer hergestellt ist. Es wird klar sein, daß sich diese Metallschichtnur einem Leitermuster entsprechend erstreckt.
    [0029] Die betreffende Platine 1 unterliegteinem Lötvorgang,wodurch eine korrekte Lötverbindung 30 gebildetist. Diese besteht aus einer sowohl an der Metallschicht 29 alsauch am Anschlußdraht 28 geheftetenMenge Lötmittel.
    [0030] Weiter zeigt 3 an der Unterseite eine senkrechte Projektionsebene 31,die zur Repräsentationeiner Darstellung auf zum Beispiel dem CCD Aufnahmeteil der Kamerabestimmt ist. Dabei sind die Linsen und etwaigen anderen optischenHilfsmittel unberücksichtigtgelassen. Mit unterbrochener Linie 32 ist die Projektionder Lötverbindungauf die Projektionsebene 3i dargestellt. Mit 33 isteine schrägeProjektionsebene dargestellt, zum Vergleich der Situation, in derdie Platine 1 gegenüberder ursprünglichenwaagerechten Position gekippt ist. Auch dabei werden Projektionslinien 34 zumErhalt eines Bilds verwendet.
    [0031] Es wird klar sein, daß das projizierteBild von dem auf die Projektionsebene 31 projizierten Bildabweicht.
    [0032] In den 4,5 und 6 sind jeweils andersartige fehlerhafteLötverbindungendargestellt. Dabei wird nachgewiesen, daß durch die Projektion aufeine andere, schrägangeordnete Ebene, in bestimmten Situationen ein besseres Bild vonder Lötverbindung erhaltenwerden kann, so daß inder dargestellten Situation ein besseres Kriterium zur Verfügung stehtfür dieBeurteilung der Qualitätder Lötverbindung.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Vorrichtung zur visuellen Überprüfung von auf einem gelöteten Gegenstandgemachten Lötverbindungen,gekennzeichnet durch: – eineKamera zur Aufnahme von wenigstens einem Bild des gelöteten Gegenstands,auf dem sich die zu überprüfenden Lötverbindungenbefinden] – einenmit der Kamera verbundenen Rechner zum Empfang der von der Kamerastammenden, die von der Kamera aufgenommenen Bilder darstellenden Signale,wobei der Rechner dazu ausgelegt ist, diese Signale mit Signalenzu vergleichen, die fürkorrekte Lötverbindungen 15 repräsentativsind; und – eineHantiervorrichtung, um den gelötetenGegenstand, auf dem die zu überprüfenden Lötverbindungengemacht sind, in den Sichtbereich der Kamera zu bringen.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieHantiervorrichtung dazu ausgelegt ist, daß der gelötete Gegenstand gegenüber derKamera gestellt werden kann.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß dieHantiervorrichtung dazu ausgelegt ist, daß der gelötete Gegenstand in der Ebenequer zu der optischen Achse der Kamera bewegt werden kann.
    [4] Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieHantiervorrichtung dazu ausgelegt ist, den gelöteten Gegenstand in Richtungder optischen Achse zu bewegen.
    [5] Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieHantiervorrichtung dazu ausgelegt ist, den gelötete Gegenstand um eine erste,sich senkrecht zu der optischen Achse der Kamera erstreckende Achsezu kippen.
    [6] Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß dieHantiervorrichtung dazu ausgelegt ist, den gelöteten Gegenstand um eine zweite, sichsenkrecht zu der optischen Achse der Kamera und senkrecht zu derersten Achse zu kippen.
    [7] Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dieVorrichtung dazu ausgelegt ist, den gelöteten Gegenstand in Reaktionauf einen Vergleich des in einer ersten Position des gelöteten Gegenstandserhaltenen Bilds mit einem im Rechner vorliegenden ersten Kriteriumin eine zweite Position zu überführen unddaß anschließend dasin der zweiten Position erhaltene Bild mit einem zweiten Kriteriumverglichen wird.
    [8] Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß dieVorrichtung dazu ausgelegt ist, den Abstand zwischen der Kameraund dem gelötetenGegenstand zu verringern, wenn das erste Kriterium nicht erfüllt wird.
    [9] Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,daß dieVorrichtung dazu ausgelegt ist, den gelöteten Gegenstand bei Nichterfüllung des erstenKriteriums um eine sich senkrecht zu der optischen Achse erstreckendeAchse zu kippen.
    [10] Verfahren zur visuellen Überprüfung von Lötverbindungen, welches Verfahrendie nachfolgenden Schritte umfaßt: – Die Verbringungdes gelötetenGegenstands in den Aufnahmebereich einer Kamera, auf welchem Gegenstandsich die zu verlötendeLötverbindungbefindet; – dieErstellung einer Abbildung der zu überprüfenden Lötverbindung; – den Vergleicheines die Abbildung darstellenden Signals mit einem ein Beurteilungskriteriumdarstellenden Referenzsignal; und – die auf Grund des Vergleichserfolgende Ausgabe eines Entscheidungssignals.
    [11] verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß diePosition des Gegenstands gegenüberder Kamera abhängigvon dem Entscheidungssignal geändertwird.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß derWinkel zwischen der Kamera und dem gelöteten Gegenstand abhängig vondem Entscheidungssignal geändertwird.
    [13] Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,daß derAbstand zwischen der Kamera und dem gelöteten Gegenstand abhängig vondem Entscheidungssignal geändertwird.
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    法律状态:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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