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1、10申请公布号CN101978796A43申请公布日20110216CN101978796ACN101978796A21申请号200980109429122申请日200903170804941320080317GBH05K3/0020060171申请人DTG国际有限公司地址瑞士苏黎世72发明人M巴特尔M西蒙斯74专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理有限公司11280代理人王勇54发明名称用于对准的成像系统和方法57摘要一种用于对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像的成像系统和方法，该系统包括工件支撑部，其包括用于支撑工件的支撑表面；以及至少一个成像单元，其设置在工件支撑部的支撑表。
2、面下方，用于对工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像，其中所述至少一个成像单元包括红外照明器，其用于照明工件下表面的区域，以及检测器，其用于捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010091786PCT申请的申请数据PCT/GB2009/0007222009031787PCT申请的公布数据WO2009/115796EN2009092451INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书5页附图3页CN101978801A1/3页21一种用于对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像的成。
3、像系统，所述系统包括工件支撑部，其包括用于支撑工件的支撑表面；以及至少一个成像单元，其设置在工件支撑部的支撑表面下方，用于对工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像，其中所述至少一个成像单元包括红外照明器，其用于照明工件下表面的区域，以及检测器，其用于捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像。2根据权利要求1所述的系统，其中红外照明器是近场红外照明器。3根据权利要求2所述的系统，其中红外照明器提供波长在约760NM到约1000NM范围内的照明。4根据权利要求3所述的系统，其中红外照明器提供波长约为880NM的照明。5根据权利要求1到4的任意一项所述的系统，包括第一和第二成像。
4、单元，用于对工件上表面上的第一和第二工件对准特征进行成像。6根据权利要求1到5的任意一项所述的系统，其中成像单元包括摄像头单元，检测器包括摄像头。7根据权利要求1到6的任意一项所述的系统，其中每个成像单元的照明器用于对工件下表面区域和印刷丝网下表面区域照明，印刷丝网设置在工件支撑部上方，每个成像单元的检测器用于捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像和包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像。8根据权利要求1到6的任意一项所述的系统，其中每个成像单元的照明器用于在没有工件被支撑在工件支撑部上时对设置在工件支撑部上方的印刷丝网的下表面区域照明，并在工件被支撑在工件支撑部上时。
5、对工件的下表面区域照明，而且，每个成像单元的检测器用于在没有工件被支撑在工件支撑部上时捕获包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像，并在工件被支撑在工件支撑部上时捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像。9根据权利要求1到6的任意一项所述的系统，还包括至少一个另外的成像单元，用于对设置在工件支撑部上方的印刷丝网上的至少一个丝网对准特征进行成像，其中，所述至少一个另外的成像单元包括照明器，用于照明印刷丝网的下表面区域，以及检测器，用于捕获包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像。10根据权利要求9所述的系统，还包括第一和第二另外的成像单元，用于对印刷丝网上的第一和第二丝。
6、网对准特征进行成像。11一种丝网印刷机，包括根据权利要求1到10的任意一项所述的成像系统。12一种丝网印刷机，包括根据权利要求7到10的任意一项所述的成像系统；图像处理器，用于根据被成像的对准特征确定工件和印刷丝网之间所需的位置校准；以及权利要求书CN101978796ACN101978801A2/3页3定位器，用于执行工件和印刷丝网之间所需的位置校准。13一种用于对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像的方法，所述方法包括下述步骤把工件支撑在工件支撑部的支撑表面上；以及从工件支撑部的支撑表面下方对工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像，其中成像步骤包括如下步骤用红外照明对工件。
7、下表面的区域进行照明；以及捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像。14根据权利要求13所述的方法，其中红外照明是近场红外照明。15根据权利要求14所述的方法，红外照明的波长在约760NM到约1000NM范围内。16根据权利要求15所述的方法，其中红外照明的波长约为880NM。17根据权利要求13到16的任意一项所述的方法，其中在成像步骤，在工件上表面上对第一和第二工件对准特征进行成像，而且，所述成像步骤包括如下步骤用红外照明对工件下表面的第一和第二区域进行照明；以及捕获包括工件上表面上的相应的第一和第二工件对准特征的工件区域的第一和第二图像。18根据权利要求13到16的任意。
8、一项所述的方法，其中印刷丝网设置在工件支撑部上方，在成像步骤还对印刷丝网上的至少一个丝网对准特征进行成像，所述成像步骤包括如下步骤用照明器照明工件下表面的区域和印刷丝网下表面的区域，其中用红外照明对工件下表面进行照明；以及用检测器捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像以及包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像。19根据权利要求13到16的任意一项所述的方法，其中印刷丝网设置在工件支撑部上方，在成像步骤还对印刷丝网上的至少一个丝网对准特征进行成像，所述成像步骤包括如下步骤在没有工件被支撑在工件支撑部上时照明印刷丝网下表面的区域；捕获包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域。
9、的图像；把工件支撑在工件支撑部上；用红外照明对工件下表面的区域进行照明；以及捕获包括至少一个工件对准特征的工件区域的图像。20根据权利要求13到16的任意一项所述的方法，其中印刷丝网设置在工件支撑部上方，在成像步骤中，在工件上表面上对第一和第二工件对准特征进行成像，在印刷丝网上对第一和第二丝网对准特征进行成像，而且，所述成像步骤包括如下步骤用第一照明器照明工件下表面和印刷丝网下表面的第一区域，用第二照明器照明工件下表面和印刷丝网下表面的第二区域，其中用红外照明对工件下表面的区域进行照明；以及使用第一检测器捕获包括工件上表面上的第一工件对准特征的工件第一区域和包括第一丝网对准特征的印刷丝网第一区。
10、域的第一图像，使用第二检测器捕获包括工件上表面权利要求书CN101978796ACN101978801A3/3页4上的第二工件对准特征的工件第二区域和包括第二丝网对准特征的印刷丝网第二区域的第二图像。21根据权利要求13到16的任意一项所述的方法，其中印刷丝网设置在工件支撑部上方，在成像步骤，在工件上表面上对第一和第二工件对准特征进行成像，在印刷丝网上对第一和第二丝网对准特征进行成像，而且，所述成像步骤包括如下步骤用相应的第一和第二照明器照明工件下表面的第一和第二区域，所述第一和第二照明器为红外照明器；用相应的第三和第四照明器照明印刷丝网下表面的第一和第二区域；用相应的第一和第二检测器捕获包括。
11、工件上表面上的相应的第一和第二工件对准特征的工件的第一和第二区域的第一和第二图像；以及用相应的第三和第四检测器捕获包括相应的第一和第二丝网对准特征的印刷丝网的第一和第二区域的第一和第二图像。22一种在工件上丝网印刷的方法，所述方法包括如下步骤用根据权利要求13到21中的任意一项所述的成像方法对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像。23一种在工件上丝网印刷的方法，所述方法包括如下步骤用根据权利要求18到21中的任意一项所述的成像方法对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征以及印刷丝网上的至少一个丝网对准特征进行成像；根据被成像的对准特征确定工件和印刷丝网之间所需的位置校准；以及。
12、执行工件和印刷丝网之间所需的位置校准。权利要求书CN101978796ACN101978801A1/5页5用于对准的成像系统和方法技术领域0001本发明涉及用于对具体为印刷电路板的工件成像的成像系统和方法，以提供工件和印刷丝网的对准，印刷丝网通常替代地称为印刷模板。背景技术0002在制造电子电路板时，丝网印刷机广泛用于在印刷电路板上沉积印刷介质，如焊膏和粘合剂。0003在印制印刷电路板时，需要把印刷丝网和印刷电路板对准，以保证印刷介质的沉积印刷在印刷电路板上的所需位置。0004目前，在对准印刷丝网和印刷电路板时，在印刷电路板和印刷丝网之间引入一个或多个视频摄像头，以对印刷电路板和印刷丝网上的一。
13、个或多个对准特征进行成像，用图像处理软件处理所获得的图像，以确定印刷电路板和印刷丝网之间的未对准以及所需位置校正。0005为了实现所需精度，在印刷电路板和印刷丝网上两个或多个间隔大的位置对对准特征成像。0006由于需要在印刷电路板和印刷丝网之间引入一个或多个视频摄像头，引入该一个或多个视频摄像头时以及获得图像后移除该一个或多个视频摄像头时会有时间损失，封闭印刷电路板和印刷丝网之间的缝隙也会有时间损失，该缝隙是引入该一个或多个视频摄像头必须的。0007此外，使用一个视频摄像头时，存在和获得每幅图像时在每个成像位置之间移动视频摄像头相关的时间损失。0008这些时间因子直接增加丝网印刷机的工作周期，。
14、因而降低了机器的生产能力。0009本发明的目的是提供用于对工件进行成像的成像系统和方法，其避免了需要在工件和印刷丝网之间引入如视频摄像头的成像单元。发明内容0010一方面，本发明提供了一种用于对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像的成像系统，所述系统包括工件支撑部，其包括用于支撑工件的支撑表面；以及至少一个成像单元，其设置在工件支撑部的支撑表面下方，用于对工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像，其中所述至少一个成像单元包括红外照明器，其用于照明工件下表面的区域，以及检测器，其用于捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像。0011一个实施例中，红外照明器是近场。
15、红外照明器。0012一个实施例中，红外照明器提供波长在约760NM到约1000NM范围内的照明。0013一个实施例中，红外照明器提供波长约为880NM的照明。0014一个实施例中，该系统包括第一和第二成像单元，用于对工件上表面上的第一和说明书CN101978796ACN101978801A2/5页6第二工件对准特征进行成像。0015一个实施例中，成像单元包括摄像头单元，检测器包括摄像头。0016一个实施例中，每个成像单元的照明器用于对工件下表面区域和印刷丝网下表面区域照明，印刷丝网设置在工件支撑部上方，每个成像单元的检测器用于捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像和包括至少。
16、一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像。0017另一个实施例中，每个成像单元的照明器用于在没有工件被支撑在工件支撑部上时对设置在工件支撑部上方的印刷丝网的下表面区域照明，并在工件被支撑在工件支撑部上时对工件的下表面区域照明，而且，每个成像单元的检测器用于在没有工件被支撑在工件支撑部上时捕获包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像，并在工件被支撑在工件支撑部上时捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像。0018另一个实施例中，系统还包括至少一个另外的成像单元，用于对设置在工件支撑部上方的印刷丝网上的至少一个丝网对准特征进行成像，其中，所述至少一个另外的成像单元包括照明器，用于。
17、照明印刷丝网的下表面区域，以及检测器，用于捕获包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像。0019一个实施例中，系统包括第一和第二另外的成像单元，用于对印刷丝网上的第一和第二丝网对准特征进行成像。0020另一方面，本发明提供一种丝网印刷机，其包括如上所述的成像系统。0021另一方面，本发明提供一种丝网印刷机，其包括上述成像系统；图像处理器，用于根据被成像的对准特征确定工件和印刷丝网之间所需的位置校准；以及定位器，用于执行工件和印刷丝网之间所需的位置校准。0022另一方面，本发明提供一种用于对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像的方法，所述方法包括下述步骤把工件支撑在工件支撑部的。
18、支撑表面上；以及从工件支撑部的支撑表面下方对工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像，其中成像步骤包括如下步骤用红外照明对工件下表面的区域进行照明；以及捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像。0023一个实施例中，红外照明是近场红外照明。0024一个实施例中，红外照明的波长在约760NM到约1000NM范围内。0025一个实施例中，红外照明的波长约为880NM。0026一个实施例中，在成像步骤，在工件上表面上对第一和第二工件对准特征进行成像，而且，所述成像步骤包括如下步骤用红外照明对工件下表面的第一和第二区域进行照明；以及捕获包括工件上表面上的相应的第一和第二工件对准特征。
19、的工件区域的第一和第二图像。0027另一个实施例中，印刷丝网设置在工件支撑部上方，在成像步骤还对印刷丝网上的至少一个丝网对准特征进行成像，所述成像步骤包括如下步骤用照明器对工件下表面的区域和印刷丝网下表面的区域进行照明，其中用红外照明对工件下表面进行照明；以及用检测器捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件区域的图像以及包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像。0028另一个实施例中，印刷丝网设置在工件支撑部上方，在成像步骤还对印刷丝网上说明书CN101978796ACN101978801A3/5页7的至少一个丝网对准特征进行成像，所述成像步骤包括如下步骤在没有工件被支撑在工件支撑。
20、部上时照明印刷丝网下表面的区域；捕获包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网区域的图像；把工件支撑在工件支撑部上；用红外照明对工件下表面的区域进行照明；以及捕获包括至少一个工件对准特征的工件区域的图像。0029另一个实施例中，印刷丝网设置在工件支撑部上方，在成像步骤中，在工件上表面上对第一和第二工件对准特征进行成像，在印刷丝网上对第一和第二丝网对准特征进行成像，而且，所述成像步骤包括如下步骤用第一照明器照明工件下表面和印刷丝网下表面的第一区域，用第二照明器照明工件下表面和印刷丝网下表面的第二区域，其中用红外照明对工件下表面的区域进行照明；以及使用第一检测器捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的。
21、工件第一区域和包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网第一区域的第一图像，使用第二检测器捕获包括工件上表面上的至少一个工件对准特征的工件第二区域和包括至少一个丝网对准特征的印刷丝网第二区域的第二图像。0030另一个实施例中，印刷丝网设置在工件支撑部上方，在成像步骤，在工件上表面上对第一和第二工件对准特征进行成像，在印刷丝网上对第一和第二丝网对准特征进行成像，而且，所述成像步骤包括如下步骤用相应的第一和第二照明器照明工件下表面的第一和第二区域，第一和第二照明器为红外照明器；用相应的第三和第四照明器照明印刷丝网下表面的第一和第二区域；用相应的第一和第二检测器捕获包括工件上表面上的对应的第一和第二工件对准。
22、特征的工件的第一和第二区域的第一和第二图像；以及用相应的第三和第四检测器捕获包括相应的第一和第二丝网对准特征的印刷丝网的第一和第二区域的第一和第二图像。0031另一方面，本发明提供一种在工件上丝网印刷的方法，所述方法包括如下步骤用上述成像方法对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征进行成像。0032另一方面，本发明提供一种在工件上丝网印刷的方法，所述方法包括如下步骤用上述成像方法对被支撑的工件上表面上的至少一个工件对准特征以及印刷丝网上的至少一个丝网对准特征进行成像；根据被成像的对准特征确定工件和印刷丝网之间所需的位置校准；以及执行工件和印刷丝网之间所需的位置校准。附图说明0033现在，以。
23、下将仅通过举例参考附图描述本发明的优选实施例，其中0034图1示出包括根据本发明优选实施例的成像系统的丝网印刷机的侧面正视图；0035图2示出图1的成像系统的平面图；0036图3示出使用图1的成像系统获得的工件的下表面的图像；以及0037图4示出图3的互补图像，但是该图像是使用可见光作为照明源获得的。具体实施方式0038丝网印刷机包括用于支撑工件W的工件支撑部3，在该实施例中，工件支撑部3为平板，工件W为印刷电路板；印刷丝网5，其放置在工件支撑部3上，用于在被支撑的工件W上印刷如焊料团或粘合剂的印刷介质的沉积图案；以及成像系统6，其包括用于对工件W的上表面和印刷丝网5的下表面上的对准特征F进行。
24、成像的多个成像单元7、9，本实施例说明书CN101978796ACN101978801A4/5页8中，成像单元7、9为摄像头单元，对准特征F为配准标记，其通常称为基准。0039本实施例中，工件支撑部3包括多个窗口15，成像系统6的相应成像单元7、9通过这些窗口15获得工件W和印刷丝网5的图像。0040本实施例中，成像系统6包括用于对工件W的上表面上的对准特征F成像的第一和第二工件成像单元7A、7B。0041本实施例中，第一和第二工件成像单元7A、7B位于间隔开的位置，以从工件W的上表面上分开的位置获得对准特征F的图像，这里是从工件W的斜对角获得对准特征F的图像。0042每个工件成像单元7A、7。
25、B包括用于对工件W的下表面的相应区域进行照明的照明器21、摄像头23以及用于获得被照明的对准特征F的图像的辅助光学器件25，本实施例中，照明器21为红外IR光源，工件W的上表面包括对准特征F。0043本实施例中，IR光源是近场红外NIR光源，其提供波长约为880NM的红外照明。优选实施例中，红外照明的波长在约760NM到约1000NM的范围内。0044发明人认识到，可以使用红外照明从工件W的下表面对工件W上表面上的对准特征F进行成像。优选实施例中，工件W设置为在其下表面或者内部不包括会掩盖工件W上表面上的要成像的对准特征F的干扰物。0045图3示出使用工件成像单元7A、7B之一从工件W的下表面。
26、获得的工件W的图像，其清楚地显示工件W的上表面上的对准特征F。0046作为对比，图4示出用可见光照明的工件W的相应图像。0047本实施例中，成像系统6包括用于对印刷丝网5的下表面上的对准特征成像F的第一和第二丝网成像单元9A、9B。0048本实施例中，第一和第二丝网成像单元9A、9B位于间隔开的位置，以从印刷丝网5的下表面上分开的位置获得对准特征F的图像，这里是从印刷丝网5的相对边获得对准特征F的图像。0049每个丝网成像单元9A、9B包括用于对印刷丝网5的下表面的相应区域进行照明的照明器31、摄像头33以及用于获得被照明的对准特征F的图像的辅助光学器件35，本实施例中，照明器31为可见光源，。
27、印刷丝网5的下表面包括对准特征F。0050利用该结构，可以对工件W的上表面和印刷丝网5的下表面上的对准特征F进行成像，而不需在工件W和印刷丝网5之间引入任何部件。这样，可使工件W和印刷丝网5之间的间隔保持为最小，本实施例中，在约2MM到约10MM的范围内，通常为约5MM，这降低了把工件W和印刷丝网5移动到操作印刷结构所需的时间。0051获得了工件W和印刷丝网5上的对准特征F的图像后，用图像处理器41对图像进行操作，图像处理器41使用公知的视觉算法来计算工件W和印刷丝网5之间所需的位置校准，用定位器43在通常为PC控制器的控制器45的控制下来进行该位置校准。0052在替代实施例中，成像系统6可包。
28、括第一和第二成像单元7A、7B，其可操作地获得工件W的上表面和印刷丝网5的下表面上的相应对准特征F的图像。0053一个实施例中，成像系统6配置为在载入工件W之前从印刷丝网5的下侧获得图像，随后，在载入工件W后从工件W获得图像。这样，用数量减少的成像单元7A、7B获得工件W和印刷丝网5上的对准特征F。说明书CN101978796ACN101978801A5/5页90054另一个实施例中，工件W和印刷丝网5上的对准特征F距离足够近，每个成像单元7A、7B同时对工件W和印刷丝网5上的对准特征进行成像。同样地，该结构允许使用数量减少的成像单元7A、7B。和用于对工件W和印刷丝网5成像的分开步骤相比，该实施例还有益地仅需要一个成像步骤。0055最后，应该理解，描述了本发明的优选实施例，但是，可以多种不同方式对本发明进行修改而不背离所附权利要求书所限定的本发明保护范围。0056例如，所述实施例中，对准特征F是工件W和印刷丝网5上的配准标记，但是，可以是工件W或印刷丝网5的其他物理特征，如边缘，其可在确定位置标示。说明书CN101978796ACN101978801A1/3页10图1说明书附图CN101978796ACN101978801A2/3页11图2图3说明书附图CN101978796ACN101978801A3/3页12图4说明书附图CN101978796A。