[发明专利]用于对准印刷电路板的元件的相机系统

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2011年11月10日提交的、名称为“Camera System For Aligning PCB Components”的美国临时专利申请No.61/558,347的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及自动对准机器，更具体地涉及一种用于对准印刷电路板（PCB）的元件的相机系统。

背景技术

随着在PCB上使用的各种元件越来越多、无源元件越来越小以及具有更细微的球间距尺寸的IC越来越大，对辅助PCB组装（PCBA）返修（rework）的视觉系统的需求已经增加。

在电子组装行业中，通常使用一个具有光学棱镜的相机来同时观察PCB和元件。所有这些相机均使用棱镜类光学器件。在球栅阵列（BGA）返修应用中，因为元件脚位和它们的间距越来越小，所以在对准过程中要求大视场（FOV）、高放大率以及高图像质量。传统地，使用昂贵的电荷耦合器件（CCD）相机，其具有昂贵且笨重的光学变焦镜头及用于同时观察多个表面的分束棱镜。这增加了这种系统的成本和复杂性。

因此，现今需要不具有由于使用外部光学系统而导致的缺点的高清晰度图像来帮助现今的元件的放置。

发明内容

在一些实施例中，本发明是一种用于将元件与印刷电路板（PCB）上的脚位（footprint）对准的相机系统。该相机系统包括：壳体，其具有第一侧和与第一侧相反的第二侧；第一图像传感器，其位于壳体的第一侧上，并且指向远离壳体的第一方向，以拍摄元件的图像并生成第一图像信号，其中，第一图像传感器包括不具有棱镜的第一镜头组件；第二图像传感器，其位于壳体的第二侧上并与第一图像传感器对准，并且指向与第一方向相反的第二方向，以拍摄印刷电路板上的脚位的图像并生成第二图像信号，其中，第二图像传感器包括不具有棱镜的第二镜头组件；混合电路，用于将第一图像信号与第二图像信号混合，并生成混合图像信号；以及处理器，用于处理混合图像信号并在显示监视器上显示元件与脚位的叠加图像。

处理器可以被配置成：检测元件与脚位的重叠图像以预定阈值对准的时间；以及一旦检测到元件与脚位的重叠图像以预定阈值对准的时间，则生成检测信号，该检测信号用于移动固定装置远离元件和印刷电路板。

在一些实施例中，本发明是一种用于将元件与PCB上的脚位对准的相机系统。该相机系统包括：固定装置，其具有第一侧和与第一侧相反的第二侧；第一图像拍摄装置，其位于固定装置的第一侧上，并且指向远离固定装置的第一方向，以拍摄元件的图像并生成第一图像信号；第二图像拍摄装置，其位于固定装置的第二侧上并与第一图像拍摄装置对准，并且指向与第一方向相反的第二方向，以拍摄印刷电路板上的脚位的图像并生成第二图像信号；用于将第一图像信号与第二图像信号进行混合并生成混合图像信号的装置；以及用于处理混合图像信号并在显示监视器上显示元件与脚位的叠加图像的装置。

在一些实施例中，本发明是一种用于将元件与PCB上的脚位对准的方法。该方法包括：提供双相机固定装置，该双相机固定装置包括在其相反的两侧上的两个图像拍摄传感器；通过指向朝着元件的第一方向的第一图像拍摄传感器来拍摄元件的图像并生成第一图像信号；通过指向与第一方向相反的、朝着印刷电路板的第二方向的第二图像拍摄传感器来拍摄印刷电路板上的脚位的图像并生成第二图像信号；将第一图像信号与第二图像信号进行混合并生成混合图像信号；以及处理该混合图像信号并在显示监视器上显示元件与脚位的叠加图像。

附图说明

图1是根据本发明的一些实施例的双相机系统的示例性简图。

图2示出根据本发明的一些实施例的双相机系统的示例性系统图。

图3示出根据本发明的一些实施例的包括双相机系统的示例性插件（返修）机。

图4A至图4F示出元件与其在PCB上的脚位的三维对准。

图5是根据本发明的一些实施例的双相机系统的图像处理和同步的示例性框图。

图6示意性地描绘了根据本发明的一些实施例的相机模块的校准。

图7A至图7B是根据本发明的一些实施例的用于相机模块的校准的示例过程流程图。

具体实施方式