TWI825536B - 電子零件框選系統及其設備和方法 - Google Patents

Abstract

一種電子零件框選系統，用於框選電路板上的電子零件，其包括影像擷取裝置和運算裝置。影像擷取裝置用於拍攝電子零件以擷取第一影像。運算裝置電性連接影像擷取裝置，且運算裝置預存有參考框，運算裝置對第一影像依序執行色彩空間轉換和二值化程序而產生第二影像，第二影像具備色塊分佈，運算裝置根據色塊分佈取得電子零件的位置，運算裝置根據電子零件在第二影像的位置於第一影像中設置偵測框，並判斷偵測框和參考框的相符程度及對應於相符程度的偏移量，且於偏移量大於門檻值時，運算裝置根據偏移量修正偵測框。

Description

電子零件框選系統及其設備和方法

本發明係關於一種電子框選系統，特別是關於一種利用色彩空間轉換、二值化程序和偏移修正的電子零件框選系統及其設備和方法。

一般而言，操作員操作自動光學檢測(automated optical inspection,AOI)機台來進行電路板上電子零件(例如電容或數位邏輯元件)的檢測，操作員需手動框選需檢測的電子零件，但現今電路板上的電子零件數目可能多達100~200個，欲檢測的電子零件也因而增多，操作員需花費較長的時間框選電子零件。

綜觀前所述，本發明之發明者思索並設計一種電子零件框選系統及其設備和方法，以期針對習知技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

鑒於上述，本發明提供一種電子零件框選系統及其設備和方法，拍攝電子零件取得第一影像，對第一影像執行色彩空間轉換和二值化程序，取得待檢測電子零件的位置，根據待檢測電子零件的位置設置偵測框於第一影像，並搭配偏移修正程序來修正偏移的偵測框，改善人工框選耗時較長的問題。

依據本發明一實施例的一種電子零件框選系統，用於框選電路板上的電子零件，其包括影像擷取裝置和運算裝置。影像擷取裝置用於拍攝電子零件以擷取第一影像。運算裝置電性連接影像擷取裝置，且運算裝置預存有參考框，運算裝置對第一影像依序執行色彩空間轉換和二值化程序而產生第二影像，第二影像具備色塊分佈，運算裝置根據色塊分佈取得電子零件的位置，運 算裝置根據電子零件在第二影像的位置於第一影像中設置偵測框，並比對偵測框和參考框來取得偏移量，運算裝置根據偏移量產生相符程度，且於偏移量大於門檻值時，運算裝置根據偏移量修正偵測框。

依據本發明一實施例的一種電子零件框選設備，用於框選電路板上的電子零件，其包括檢測平台、影像擷取裝置、光源和運算裝置。檢測平台包括第一面和第二面，第一面用於承載電路板，第一面和第二面之間設置容置區。影像擷取裝置設置於檢測平台的上方，並用於接收反射光並據以產生第一影像。光源設置於容置區或鄰近設置於影像擷取裝置，光源用於向電子零件發射入射光以產生反射光。運算裝置電性連接影像擷取裝置，且運算裝置預存有參考框，運算裝置對第一影像依序執行色彩空間轉換和二值化程序而產生第二影像，第二影像具備色塊分佈，運算裝置根據色塊分佈取得電子零件的位置，運算裝置根據電子零件在第二影像的位置於第一影像中設置偵測框，並比對偵測框和參考框來取得偏移量，運算裝置根據偏移量產生相符程度，且於偏移量大於門檻值時，運算裝置根據偏移量修正偵測框。

依據本發明一實施例的一種電子零件框選方法，用於框選電路板上的電子零件，其包括：拍攝電子零件以擷取第一影像；對第一影像依序執行色彩空間轉換和二值化程序而產生第二影像，其中第二影像具備色塊分佈；根據色塊分佈，取得電子零件的位置；根據電子零件在第二影像的位置，設置偵測框於第一影像中；比對偵測框和參考框來取得偏移量，根據偏移量產生相符程度；若偏移量大於門檻值，根據偏移量修正與參考框不符的偵測框。

綜上所述，本發明提出的一種電子零件框選系統及其方法，影像擷取裝置拍攝電子零件以取得第一影像，運算主機對第一影像執行色彩空間轉換和二值化程序來取得電子零件的位置，並據此設置偵測框在第一影像中來框選電子零件，若電子零件所對應的偵測框偏移，運算主機對偵測框進行修正， 改善人工框選耗時較長的問題。

綜上所述，本發明提出的一種電子零件框選設備，其為應用本發明之電子零件框選系統於自動光學檢測機台上，改善自動光學檢測機台的作業效率。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

10:影像擷取裝置

20:運算裝置

21:處理器

22:記憶體

30:檢測平台

40:光源

AS:容置區

B:電路板

C1:第一顏色區

C2:第二顏色區

DF:偵測框

EC1,EC2:電子零件

F1:第一面

F2:第二面

IL:入射光

I1:第一影像

I2:第二影像

RL:反射光

S:螢幕

S11~S21:步驟

圖1為本發明之電子零件框選系統的一實施例的系統方塊圖。

圖2為本發明之一實施例的電路板的示意圖。

圖3為本發明之電子零件框選方法之一實施例的流程圖。

圖4為本發明之一實施例的第一影像的示意圖。

圖5為本發明之一實施例的第二影像的示意圖。

圖6A為本發明之一實施例的修正前結果影像的示意圖。

圖6B為本發明之一實施例的修正後結果影像的示意圖。

圖7為本發明之電子零件框選設備在一實施例的示意圖。

圖8為本發明之電子零件框選設備在另一實施例的示意圖。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

應當理解的是，儘管術語「第一」、「第二」等在本發明中可用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、 區域、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層及/或部分與另一個元件、部件、區域、層及/或部分區分開。

另外，術語「包括」及/或「包含」指所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、區域、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

請參考圖1和圖2，其為本發明之電子零件框選系統的一實施例的系統的方塊圖和本發明之一實施例的電路板的示意圖和本發明之一實施例的電路板的示意圖。如圖1所示，本發明之電子零件框選系統，用於框選電路板B上的電子零件EC1，其包括影像擷取裝置10和運算裝置20。影像擷取裝置10用於拍攝電子零件EC1和EC2以擷取第一影像I1。在一實施例中，運算裝置20可包括處理器21和記憶體22，其中處理器21電性連接影像擷取裝置10，且記憶體22耦接處理器21並預存有參考框。在一實施例中，運算裝置20對第一影像依序執行色彩空間轉換和二值化程序而產生具有色塊分佈的第二影像，運算裝置20根據第二影像I2的色塊分佈取得電子零件EC1的位置。隨後，運算裝置20根據電子零件EC1在第二影像I2的位置於第一影像I1中設置偵測框DF而形成初步框選影像，運算裝置20比對初步框選影像中的偵測框DF和參考框來取得偏移量，運算裝置20根據偏移量判斷偵測框和參考框之間的產生相符程度，且於偏移量大於門檻值時，運算裝置20根據偏移量修正初步框選影像中的偵測框DF以取得結果影像。於此偏移量不大於門檻值時，則運算裝置20即以初步框選影像作為結果影像。

其中，前述所指的電子零件EC1為欲框選的電子零件(即為後文所述的目標電子零件)，而電子零件EC2則為非本次執行過程中欲框選的電子零件。電子零件EC1和EC2可包括電容、電阻、雙列直插封裝(dual in-link package,DIP)零件或其他類型的電子零件。影像擷取裝置10可為攝影機或行動裝置上的鏡頭；運算裝置20可使用微控制器 (microcontroller unit，MCU)作為處理器21，亦可為使用處理器(central processing unit,CPU)作為處理器21的電腦、行動裝置或超級電腦，而記憶體22則可例如為快閃(flash)記憶體、硬碟(HDD)、固態硬碟(SSD)、動態隨機存取記憶體(DRAM)、靜態隨機存取記憶體(SRAM)或其他非揮發性記憶體。然而，影像擷取裝置10和運算裝置20也可為其他類型的光學拍攝裝置和電子裝置，而未侷限於本發明所列舉的範圍。

此外，運算裝置20可更包括分別耦接於處理器21的過濾器和色彩空間轉換器(均未繪示)，其中過濾器(例如為高斯濾波器)可預先對第一影像I1進行雜訊濾除，而色彩空間轉換器(例如為影像處理器)可協助處理器21進行色彩空間轉換。

請參閱圖3，其為本發明之電子零件框選方法之一實施例的流程圖，其係供詳細說明如何以前述的電子零件框選系統取得結果影像的方法。復請參閱圖1和圖2，並搭配圖4至6B說明本發明之電子零件框選方法如下：步驟S11：藉由影像擷取裝置10拍攝電路板B以擷取第一影像I1，第一影像I1如圖4所示呈現有電子零件EC1和EC2，處理器21從影像擷取裝置10接收第一影像I1，處理器21過濾第一影像I1的雜訊；其中過濾第一影像I1的雜訊之步驟也可由過濾器執行。接續執行步驟S12。

步驟S12：藉由處理器21預先設定欲框選的電子零件EC1的種類並將其設定為目標電子零件，記憶體22儲存參考框和臨界值，處理器21從記憶體22提取參考框，處理器21根據目標電子零件所對應的尺寸設定參考框和偵測框DF的尺寸，偵測框DF具備複數個頂點座標，參考框具備複數個參考頂點座標。接續執行步驟S13。

步驟S13：藉由處理器21對屬於第一色彩空間(例如為RGB色彩空間，R代表紅色，G代表綠色，B代表藍色)的第一影像I1執行色彩空間轉換而產生屬於第二色彩空間(例如為HSV色彩空間，H代表色相，S代表飽和度，V代表亮度)的轉換影像；其中，S13步驟也可由色彩空間轉 換器執行。接續執行步驟S14。

步驟S14：藉由處理器21根據目標電子零件找尋轉換影像中目標電子零件的色調值，處理器21根據轉換影像中目標電子零件的色調值設定臨界值。接續執行步驟S15。

步驟S15：藉由處理器21比較臨界值和轉換影像中電子零件EC1和EC2的色調值，若處理器21判斷此電子零件EC1的色調值大於臨界值，處理器21將電子零件EC1標示為第一顏色區C1(其可例如為圖5所示的白色部分)，第一顏色區C1為目標電子零件的所在位置；若處理器21判斷此電子零件EC2的色調值小於臨界值，處理器21將電子零件EC2標示為第二顏色區C2(其可例如為圖5所示的黑色部分)，第一顏色區C1和第二顏色區C2組成色塊分佈，進而產生如圖5所示具有色塊分佈的第二影像I2。接續執行步驟S16。

步驟S16：藉由處理器21根據第二影像I2的第一顏色區C1取得目標電子零件的位置，亦即，處理器21取得多個電子零件EC1的位置。接續執行步驟S17。

步驟S17：藉由處理器21根據多個電子零件EC1在第二影像I2的位置在第一影像I1中設置多個偵測框DF(亦即，產生結果影像)，多個偵測框DF框選多個電子零件EC1。接續執行步驟S18。

步驟S18：藉由處理器21將各偵測框DF所屬複數個頂點座標平移至複數個參考頂點座標並比對各偵測框DF所屬的複數個頂點座標和複數個參考頂點座標來計算偏移量，處理器21根據偏移量產生相符程度，舉例來說，偏移量為10單位，相符程度為25%。接續執行步驟S19。

步驟S19：藉由處理器21比較偏移量和門檻值，若處理器21判斷偏移量小於門檻值，偵測框DF並無偏移，接續執行S21步驟；若處理器21判斷偏移量大於門檻值，偵測框DF產生偏移，亦即電子零件EC1可能產生偏移(例如平移或旋轉)，電子零件EC1的偏移狀況可如圖6A所 示，接續執行步驟S20。

步驟S20：藉由處理器21根據偏移量修正偵測框DF，修正後偵測框DF可如圖6B所示。

步驟S21：藉由螢幕S可顯示圖6A和圖6B所示的結果影像，使檢測人員得知目標電子元件和其餘電子元件的狀況。

舉例來說，處理器21設定欲框選的電子零件EC1的種類為電容並將其設定為目標電子零件，處理器21根據電容的尺寸設定參考框和偵測框DF的尺寸，處理器21接收第一影像I1，過濾器過濾第一影像I1的雜訊，第一影像I1所屬的色彩空間為RGB色彩空間，色彩空間轉換器22對第一影像I1的RGB色彩空間執行色彩空間轉換而產生屬於HSV色彩空間的轉換影像。處理器21在轉換影像中尋找多個電容並測量多個電容的色調值，處理器21根據多個電容的色調值設定臨界值，處理器21比較轉換影像中的各個電子零件EC1和EC2的色調值和臨界值的數值，部分電子零件EC1的色調值大於臨界值則將其標示為第一顏色區(第一顏色區的顏色可例如為白色)，第一顏色區即為電容的所在位置，部分電子零件EC2的色調值小於臨界值則將其標示為第二顏色區(第二顏色區的顏色可例如為黑色)，進而產生具有色塊分佈的第二影像I2。

然後，處理器21根據第二影像I2的第一顏色區在第一影像I1中設置多個偵測框DF，多個偵測框DF分別框選多個電容，處理器21將各偵測框DF所屬複數個頂點座標平移至複數個參考頂點座標並比對各偵測框DF所屬的複數個頂點座標和複數個參考頂點座標來計算偏移量，處理器21根據偏移量產生相符程度，各偵測框DF所對應的偏移量彼此相異，各偵測框DF所對應的相符程度也彼此相異。

若處理器21判斷偏移量小於門檻值，偵測框DF並無偏移，電容並無旋轉；若處理器21判斷偏移量大於門檻值，亦即偵測框DF可能產生旋轉，電容可能如圖6A所示的情況產生旋轉，處理器21根據偏移量 修正偵測框DF，修正後偵測框DF可如圖6B所示，螢幕S可顯示圖6A和圖6B所示的結果影像，檢測人員得知電容和其餘電子零件的狀況。

請參閱圖7，其為本發明之電子零件框選設備在一實施例的示意圖。如圖7所示，本發明之電子零件框選設備，用於框選電路板B上的電子零件EC1，其包括影像擷取裝置10、運算裝置20、檢測平台30和光源40。檢測平台30包括第一面F1和第二面F2，第一面F1用於承載電路板B。光源40鄰近設置於影像擷取裝置10，光源40發射入射光IL至電子零件EC1和EC2並產生反射光RL反射至影像擷取裝置10；其中，光源40的數目可為單個或多個，光源40可例如為發光二極體，當然其也可為其他類型發光裝置，而未侷限於本發明所列舉的範圍。影像擷取裝置10產生第一影像I1，影像擷取裝置10和運算裝置20的配置如圖1和圖2所示，其相關配置已於前文描述，於此不再重複敘述。

在本實施例中，本發明之電子零件框選設備為對應自動光學檢測機台，本發明之電子零件框選設備為將本發明之電子零件框選應用於自動光學檢測機台，改善自動光學檢測機台的工作效率。

請參閱圖8，其為本發明之電子零件框選設備在另一實施例的示意圖。如圖8所示，本發明之電子零件框選設備，用於框選電路板B上的電子零件EC1，EC2，其包括影像擷取裝置10、運算裝置20、檢測平台30和光源40，其配置關係與圖7所述之實施例類似，於此不再加以重新敘述相似之處，但圖8所述之實施例與圖7所述之實施例仍有不同之處，其差異：第一面F1和第二面F2之間設置容置區AS，光源40設置於容置區AS，光源40發射入射光IL，入射光IL正向入射至電路板B上的電子零件EC1和EC2，在電子零件EC1和EC2上產生反射光RL，反射光RL直接反射至影像擷取裝置10，此種光源配置較不易產生散射光，影像擷取裝置10所產生的第一影像I1的雜訊將減少。

觀前所述，本發明提出的一種電子零件框選系統及其方法，影 像擷取裝置10拍攝電子零件EC1以取得第一影像I1，運算主機20對第一影像I1執行色彩空間轉換和二值化程序來取得電子零件EC1的位置，並據此設置偵測框DF在第一影像I1中來框選電子零件EC1，若電子零件EC1所對應的偵測框DF偏移，運算主機20對偵測框DF進行修正，改善人工框選耗時較長的問題。

觀前所述，本發明提出的一種電子零件框選設備，其為應用本發明之電子零件框選系統於自動光學檢測機台上，改善自動光學檢測機台的作業效率。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10:影像擷取裝置

20:運算裝置

21:處理器

22:記憶體

DF:偵測框

I1:第一影像

S:螢幕

Claims (12)

1. 一種電子零件框選系統，用於框選一電路板上的一電子零件，其包括：一影像擷取裝置，該影像擷取裝置用於拍攝該電子零件以擷取一第一影像；以及一運算裝置，電性連接該影像擷取裝置，且該運算裝置預存有一參考框，該運算裝置對該第一影像依序執行一色彩空間轉換和一二值化程序而產生一第二影像，該第二影像具有一色塊分佈，該運算裝置根據該色塊分佈取得該電子零件的位置，該運算裝置根據該電子零件在該第二影像的位置於該第一影像中設置一偵測框，並比對該偵測框和該參考框來取得一偏移量，該運算裝置根據該偏移量產生相符程度，且於該偏移量大於一門檻值時，該運算裝置根據該偏移量修正該偵測框，其中該運算裝置根據該電子零件的尺寸設定該參考框和該偵測框的尺寸。
2. 如請求項1所述之電子零件框選系統，其中該運算裝置包括一色彩空間轉換器，該色彩空間轉換器對屬於一第一色彩空間的該第一影像執行該色彩空間轉換而產生屬於一第 二色彩空間的一轉換影像，該運算裝置對該轉換影像執行該二值化程序以產生該第二影像。
3. 如請求項2所述之電子零件框選系統，其中該運算裝置根據該轉換影像中該電子零件的一色調值設定該二值化程序中一臨界值，並根據該臨界值產生具有一第一顏色區和一第二顏色區的該色塊分佈。
4. 如請求項1所述之電子零件框選系統，其中該偵測框具備複數個頂點座標，該參考框具備複數個參考頂點座標，該運算裝置比對該複數個頂點座標和該複數個參考頂點座標來取得該偏移量，該運算裝置根據該偏移量產生該相符程度。
5. 一種電子零件框選設備，用於框選一電路板上的一電子零件，其包括：一檢測平台，該檢測平台包括一第一面和一第二面，該第一面用於承載該電路板，該第一面和該第二面之間設置一容置區；一影像擷取裝置，設置於該檢測平台的上方，用於接收一反射光並據以產生一第一影像； 一光源，設置於該容置區或鄰近設置於該影像擷取裝置，該光源用於向該電子零件發射一入射光以產生該反射光；以及一運算裝置，電性連接該影像擷取裝置，且該運算裝置預存有一參考框，該運算裝置對該第一影像依序執行一色彩空間轉換和一二值化程序而產生一第二影像，該第二影像具有一色塊分佈，該運算裝置根據該色塊分佈取得該電子零件的位置，該運算裝置根據該電子零件在該第二影像的位置於該第一影像中設置一偵測框，並比對該偵測框和該參考框來取得一偏移量，該運算裝置根據該偏移量產生相符程度，且於該偏移量大於一門檻值時，該運算裝置根據該偏移量修正該偵測框，其中該運算裝置根據該電子零件的尺寸設定該參考框和該偵測框的尺寸。
6. 如請求項5所述之電子零件框選設備，其中該運算裝置包括一色彩空間轉換器，該色彩空間轉換器對屬於一第一色彩空間的該第一影像執行該色彩空間轉換而產生屬於一第二色彩空間的一轉換影像，該運算裝置對該轉換影像執行該二值化程序以產生該第二影像。
7. 如請求項6所述之電子零件框選設備，其中該運算裝置根據該轉換影像中該電子零件的一色調值設定該二值化程序中一臨界值，並根據該臨界值產生具有一第一顏色區和一第二顏色區的該色塊分佈。
8. 如請求項5所述之電子零件框選設備，其中該偵測框具備複數個頂點座標，該參考框具備複數個參考頂點座標，該運算裝置比對該複數個頂點座標和該複數個參考頂點座標來取得該偏移量，該運算裝置根據該偏移量產生該相符程度。
9. 一種電子零件框選方法，用於框選一電路板上的一電子零件，其包括：以影像擷取裝置拍攝該電子零件以擷取一第一影像；以一運算裝置對該第一影像依序執行一色彩空間轉換和一二值化程序而產生一第二影像，其中該第二影像具備一色塊分佈；以該運算裝置根據該色塊分佈，取得該電子零件的位置；以該運算裝置根據該電子零件在該第二影像的位置，設置一偵測框於該第一影像中；以該運算裝置比對該偵測框和參考框來取得一偏移量並根據該偏移量產生相符程度；以及 若該偏移量大於一門檻值，以該運算裝置根據該偏移量修正與該參考框不符的該偵測框，其中該運算裝置根據該電子零件的尺寸設定該參考框和該偵測框的尺寸。
10. 如請求項9所述之電子零件框選方法，其中以該運算裝置執行該色彩空間轉換的步驟包括：以該運算裝置對屬於一第一色彩空間的該第一影像執行該色彩空間轉換而產生屬於一第二色彩空間的一轉換影像，以該運算裝置對該轉換影像執行該二值化程序。
11. 如請求項10所述之電子零件框選方法，其中以該運算裝置執行該二值化程序的步驟包括：以該運算裝置根據該轉換影像中該電子零件的一色調值設定該二值化程序中一臨界值；以該運算裝置根據該臨界值，產生具有一第一顏色區和一第二顏色區的該色塊分佈。
12. 如請求項9所述之電子零件框選方法，其中該偵測框具備複數個頂點座標，該參考框具備複數個參考頂點座標，且以該運算裝置比對該偵測框和該參考框來取得該偏移量，並根據該偏移量產生該相符程度包括： 以該運算裝置比對該複數個頂點座標和該複數個參考頂點座標來取得該偏移量；以及以該運算裝置根據該偏移量，產生該相符程度。

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